L'invention est relative à des machines tandem à pis¬ tons libres opposés comportant au moins deux groupes de pistons-cylindres moteurs disposés parallèlement l'un à côté de l'autre et au moins deux éléments compresseurs, chacun de ces groupes pistons-cylindres moteurs comprenant deux cylindres alignés dans chacun desquels travaillent deux pistons moteurs opposés, les deux pistons moteurs ex¬ térieurs de chaque groupe étant reliés à des pistons com¬ presseurs par 1 ' intermédiaire de traverses extérieures fi- xées l'une à l'autre par au moins un élément de liaison, de sorte que soit formé ainsi un équipage mobile extérieur, tandis que les deux pistons moteurs intérieurs de chaque groupe sont reliés entre eux et à d'autres pistons com¬ presseurs par une traverse intérieure pour former ainsi un équipage mobile intérieur.

Dans ces machines, 1 ' équipage mobile extérieur est soumis à des vibrations longitudinales créées par les har¬ moniques des efforts périodiques ainsi qu'à des vibrations de flexion créées par des dissymétries de fonctionnement dans les groupes pistons-cylindres moteurs, ces dissymé¬ tries étant dues surtout à des différences dans la vitesse de combustion, dans l'avance de combustion, dans l'état des injecteurs, etc.

L'un des paramètres influençant de la manière la plus défavorable l'amplitude de ces vibrations est la longueur des bras de levier par lesquels les tiges des pistons com¬ presseurs sont reliées aux susdites pièces transversales (croisillons) extérieures.

L'invention vise notamment à obtenir un raccourcisse- ment de ces bras de levier et, par conséquent, une diminu¬ tion de l'amplitude des vibrations susmentionnées.

Dans ce but, les pistons compresseurs faisant partie de l'équipage mobile extérieur sont disposés à l'extérieur des pièces transversales de cet équipage, tandis que les pistons moteurs et le ou les éléments de liaison faisant partie de ce même équipage mobile se trouvent du côté

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intérieur desdites pièces transversales.

Dans le cas où chacune des pièces transversales de l'équipage mobile extérieur est montée, de façon à pouvoi y glisser, sur une tige ou un tube qui s'étend entre deux supports fixes et qui se trouvent de part et d'autre de ladite pièce, il est avantageux de fixer les cylindres de pistons compresseurs _. faisant partie de cet équipage mobil sur le support extérieur de ladite tige ou dudit tube.

Pour obtenir des puissances élevées, on est amené à prévoir, de chaque côté de la traverse interne, quatre pistons moteurs internes déplaçables le long des cylindre moteurs disposés aux sommets d'un rectangle et deux pis¬ tons compresseurs coulissant dans des cylindres compres¬ seurs internes dont les axes passent hors dudit rectangle l'équipage mobile externe comprenant deux traverses exter nes reliées par au moins un tirant, portant chacune quatr pistons moteurs externes déplaçables dans quatre desdits cylindres moteurs et deux pistons compresseurs coulissant dans des cylindres compresseurs externes. L'un des problèmes qui se présente alors est consti¬ tué par la différence de masse intrinsèque entre les équi pages mobiles interne et externe, qu'il est nécessaire de compenser par adjonction de masses qui provoquent des ef¬ forts importants sur les moyens de synchronisation ; un autre problème est constitué par les dimensions et la mas se qu'atteignent les traverses, qui doivent transmettre des efforts importants et alternés entre pistons compres¬ seurs et pistons moteurs.

L'invention vise également à réduire dans ce cas la masse de chacun des équipages, en agissant notamment sur celle des traverses qui en constitue un élément important, et à équilibrer le plus possible ces masses de façon in¬ trinsèque.

Dans ce but, les axes des cylindres compresseurs in- ternes passent par le prolongement de la petite médiane dudit rectangle tandis que les axes des compresseurs ex¬ ternes, disposés hors dudit rectangle, passent par le pro longement de la grande médiane de ce dernier.

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Un mode d'exécution d'une machine tandem selon 1_' in¬ vention et des variantes sont représentés dans les dessins ci-annexés, dans lesquels :

- la fig. 1 est une vue schématique, en coupe longitudina-. le, d'une machine présentant une configuration "è plat" ;

- la fig. 2 est une coupe transversale d'une machine cons¬ tituant une variante ;

- la fig. 3, similaire à une fraction de la fig. 1, montre une autre variante ; - la fig. 4, similaire à la fig. 2, est un schéma de prin¬ cipe montrant la disposition des axes des cylindres mo¬ teurs et des cylindres compresseurs d'une autre variante encore.

La machine illustrée en fig. 1 comporte deux groupes de pistons-cylindres moteurs A et B mais elle pourrait comporter un nombre plus important de groupes de pistons- cylindres moteurs. Chacun de ces groupes comporte deux cy¬ lindres moteurs alignés 1 et 2. Dans chacun de ces cylin¬ dres travaillent deux pistons moteurs opposés 3, 4 et 5, 6. Chacun de ces cylindres est entouré de culottes de ba¬ layage et d'échappement communiquant avec le compartiment délimité par les pistons par des moyens qui ne sont repré¬ sentés, de façon très schématique, que sur l'un des cylin¬ dres 1. La machine comporte, en outre, huit cylindres com¬ presseurs 7, 8, 9 , 10, 11, 12, 13, 14 dans lesquels tra¬ vaillent les pistons compresseurs 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22. Les cylindres compresseurs sont avantageusement agencés de façon telle que les pistons compresseurs fonc- tionnent à double effet. Les soupapes d'aspiration et de refoulement qui se trouvent des deux côtés des cylindres compresseurs ne sont pas représentées sur la fig. 1, leur disposition étant classique.

Les organes mobiles peuvent être regardés comme ré- partis entre un équipage extérieur et un équipage inté¬ rieur.

Les pistons moteurs extérieurs 3 et 6 des deux grou¬ pes de pistons-cylindres moteurs A et B ainsi que les ,

pistons compresseurs 15, 16, 17, 18 des cylindres compres¬ seurs extérieurs 7, 8, 9, 10 font partie de l'équipage mo¬ bile extérieur dans le sens axial. A cet effet, les tiges de ces pistons moteurs et compresseurs sont fixées sur des traverses extérieures 23, 24, reliées par deux tiges ou tirants 25, 26. Les pièces transversales 23, 24 sont mon¬ tées, de façon à pouvoir y glisser, sur des tiges ou tubes 27, 28 qui sont fixés de part et d'autre de ces pièces transversales sur des supports fixes 29, 30 et 31, 32 qui font partie du bâti de la machine. Dans une variante de réalisation, chacune des pièces 23 et 24 est fixée sur un tronçon de tige ou tube correspondant qui coulisse dans deux paliers fixés au bâti de la machine, placés chacun d'un côté de la pièce. Conformément à l'invention et pour réduire la lon¬ gueur radiale des pièces transversales extérieures 23, 24, les éléments compresseurs de l'équipage mobile extérieur sont disposés du côté extérieur des pièces 23, 24, tandis que les pistons moteurs extérieurs 3 et 6 de ce même équi- page mobile ainsi que les tiges de liaison 25 et 26 se trouvent 'entre les traverses 23, 24, c'est-à-dire du côté intérieur de ces pièces .

La réduction de masse des organes mobiles que permet d'obtenir cette disposition a plusieurs causes, qui seront maintenant brièvement indiquées. 11 faut d'abord rappeler que les forces sont imposées et doivent correspondre à des contraintes de fatigue admissibles dans le métal consti¬ tuant les pièces de l'équipage mobile. Ces contraintes, pour des forces données, varient en fonction de la dimen- sion des traverses 23 et 24 et de la longueur du bras de levier que présentent, par rapport au centre des traver¬ ses, les diverses forces appliquées (par les moteurs, les compresseurs et les tirants) : en plaçant les cylindres compresseurs près de l'axe (ce qui .est possible puisqu'il suffit de laisser l'espace radial nécessaire au bâti 29) , on réduit les bras de levier, donc les contraintes pour des forces égales, donc la section à donner à la traverse. De plus, un développement radial plus faible correspond

a ne masse p u a me et a une momαre sensi¬ bilité aux vibrations. Une diminution de la masse est par ailleurs très avantageuse car elle permet d'augmenter le nombre de battements par unité de temps et donc la puis- sance de la machine (produit de l'énergie fournie par cy- ' cle par le nombre de cycles par unité de temps) .

Avantageusement, les cylindres compresseurs 7, 8 et 9, 10 dans lesquels travaillent les pistons compresseurs 15, 16, 17, 18 faisant partie de l'équipage mobile exté- rieur sont fixés respectivement sur les parties 29 et 31 du bâti de la machine sur lesquelles sont fixées également les extrémités extérieures des tiges ou tubes 27, 28.

L'équipage mobile intérieur comprend les pistons mo¬ teurs intérieurs 4 et 5 des deux groupes pistons-cylindres moteurs A et B ainsi que les pistons compresseurs 19, 20, 21, 22. Les tiges de tous ces pistons moteurs et compres¬ seurs sont fixées sur une traverse intérieure 33 dans la¬ quelle sont ménagées des ouvertures 34, 35 pour le passage libre des tirants 25, 26 de l'équipage mobile extérieur. Les cylindres compresseurs 11, 12, 13, 14 dans lesquels travaillent les pistons compresseurs 19, 20, 21, 22 sont fixés avantageusement sur l'extérieur de la partie 36 du bâti à l'intérieur de laquelle se trouvent les groupes pistons-cylindres moteurs. De cette façon, la pièce transversale 33 de l'équipa¬ ge mobile intérieur a une longueur radiale supérieure à celle dès pièces transversales 23, 24 de l'équipage mobile extérieur. En effet, la distance minimum entre les com¬ presseurs intérieurs et l'axe est déterminée par l'encom- - brement des culottes de balayage et d'échappement des cy¬ lindres moteurs.

En plus de l'avantage déjà mentionné de l'invention et qui consiste dans le raccourcissement des pièces trans¬ versales 23, 24 de l'équipage mobile extérieur et dans la réduction de la masse de ces pièces transversales, l'in¬ vention entraîne d'autres avantages. C'est ainsi que les manches d'aspiration des cylindres compresseurs sont bien séparées pour chaque phase d'aspiration, ce qui permet de

mieux les di ensionner, de les simplifier et de faciliter leur montage et leur démontage. Cette facilité du montage et du démontage est surtout importante pour les plaques porte-clapets des cylindres compresseurs. En outre, les injecteurs des cylindres moteurs sont également facilement accessibles et, par conséquent, faciles à démonter. De plus, l'air refoulé par les compresseurs extérieurs 7, 8, 9, 10 peut être refroidi séparément dans de très bonnes conditions. Enfin, l'extérieur du bâti qui entoure les groupes pistons-cylindres moteurs et sur lequel sont mon¬ tés uniquement les cylindres compresseurs de l'équipage mobile intérieur offre de la place pour l'installation de commandes d'injection qui peuvent ainsi être rapprochées des injecteurs. La variante illustrée en fig. 2, où les organes cor¬ respondant à ceux de la fig. 1 portent le même numéro de référence, comporte quatre groupes de pistons-cylindres moteurs : sur cette figure a été représenté schématique- ent l'encombrement radial des culottes 37 de balayage et d'échappement des moteurs. On voit que les ^' compresseurs intérieurs 14 qui s ' appuient sur le bâti 36 ne peuvent- être plus proches de l'axe qu'ils ne le sont sur la fig.2, du fait notamment de la présence des culottes de balayage et d'échappement entourant les cylindres moteurs 2. La variante de la fig. 3, où les organes correspon¬ dant à ceux de la fig. 1 portent encore le même numéro de référence, se différencie de celle de la fig. 1 en ce que l'équipage extérieur ne comporte que deux pistons compres¬ seurs 38 dont un seul est montré. Chacun de ces pistons 38, placé dans l'axe de la machine, se déplace dans un cylindre compresseur 39. Les pistons 38 sont, dans le mode de réalisation de la fig. 3, portés par des tiges 40 soli¬ daires des traverses 23, placés en prolongement d'un ti¬ rant axial 41 qui remplace les tirants 25 et 26 de la fig. 1. Les tiges 40 peuvent être constituées par des pro¬ longements du tirant 41 sur lequel les traverses 23 sont fixées.

Dans le mode de réalisation illustré en fig. 3, la

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tige 4υ se pro onge au- e u piston 8 et el e peut ain¬ si être supportée par des paliers guides 42 placés de part et d'autre de chaque cylindre 39. Le tirant axial 41 est, de son côté, guidé par deux paliers 43 placés à proximité des traverses et dont un est visible sur la fig. 3. Les traverses 23 peuvent alors être soit guidées uniquement par le tirant axial 41 et les tiges 40 qui les portent et coulissent dans les paliers guides 43 et 42, soit guidées de plus par coulissement sur un nombre pair de tiges ou de tubes fixes 44 disposés symétriquement, comme indiqué en tirets sur la fig. 3. Des tiges 44 peuvent également gui¬ der la traverse 33.

Dans la variante montrée en fig. 4, où les organes correspondant à ceux de la fig. 1 portent les mêmes numé- ros de référence, la traverse interne 33, qui, du fait des efforts auxquels elle est soumise, sera généralement usi¬ née dans une pièce forgée unique, est fixée sur un tube axial 45 de guidage, porté par des paliers (non représen¬ tés) écartés l'un dé l'autre, d'une distance au moins éga- le à trois fois le diamètre du tube, et fixés au bâti. La traverse 33 comporte deux bras opposés horizontaux fixés aux tiges des pistons des cylindres compresseurs internes 11-14. Deux excroissances de la traverse sont fixées aux tiges des huit pistons des cylindres moteurs internes. L'équipage mobile externe comporte deux traverses externes 23 dont l'envergure peut être rendue très infé¬ rieure à celle de la traverse centrale 33 , ce qui offre plusieurs avantages. D'une part, on tend à équilibrer les masses des équipages internes et externes de façon inhé- -rente. D'autre part, les contraintes subies par les tra¬ verses externes sont sensiblement diminuées, particulière¬ ment au cours de la phase motrice, lorsque des efforts de signes opposés sont transmis par les tiges de pistons mo¬ teurs externes et les tirants 25 et 26 de liaison entre les traverses 23, placés au droit des tiges des pistons des cylindres compresseurs 7, 10 et 8, 9. Cette disposi¬ tion des tirants leur permet de passer en dehors de la traverse centrale 33. Il est en conséquence possible de

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leur donner une constitution monobloc et d'autoriser un démontage relativement aisé de la traverse 33.

La disposition de traverses centrale et externes qui vient d'être décrite présente des avantages importants par rapport à la disposition qui consiste à placer les axes des compresseurs internes et externes dans le même plan (fig. 2) .

Cet avantage apparaît si l'on se souvient que les axes des cylindres moteurs 1 ou 2 doivent être disposés aux angles d'un rectangle pour concilier à la fois un rap¬ prochement maximum et la nécessité d'accéder aux injec¬ teurs, placés dans les anneaux médians des cylindres mo¬ teurs. En adoptant -la disposition montrée en fig. 4, on réduit l'envergure des traverses externes, ce qui permet de réduire la masse de deux façons : d'une part, les di¬ mensions en plan sont plus faibles ; d'autre part, les mo¬ ments des forces sont également réduits. On tend ainsi à équilibrer de façon inhérente la masse des équipages in¬ terne et externe. Les traverses doivent être munies de moyens de guida¬ ge. Une première solution consiste à la munir de paliers glissant sur des tubes de guidage fixe. Toutefois, pour une installation de grande puissance, il est plus avanta¬ geux de constituer les moyens de guidage par un ou plu- sieurs tube(s) fixé(s) à la traverse et se déplaçant dans des paliers fixes dont la distance est égale à au moins quatre fois le diamètre du tube. Si cette solution augmen¬ te légèrement la masse des équipages mobiles, elle a en contrepartie l'intérêt d'éviter tout coussinet, garniture et arrivée d'huile mobile et de permettre de rendre les équipages mobiles sensiblement symétriques par rapport à l'axe longitudinal de la machine.

D'autres variantes encore sont possibles. C'est ainsi que la machine tandem qui vient d'être décrite peut tra- ^; vailler, ou bien en tant que compresseur dans lequel l'air comprimé dans les cylindres compresseurs est refoulé à l'extérieur, ou bien, et de préférence, en tant qu'autogé¬ nérateur de gaz sous pression dans lequel au moins la plus

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grande partie de l'air comprimé dans les cylindres com¬ presseurs sert au balayage et à la suralimentation des cy¬ lindres moteurs dans lesquels les gaz de combustion ne se détendent qu'incomplètement, de sorte qu'un mélange chaud _. et sous pression composé de gaz de combustion et d'air de balayage sort des ouvertures d'échappement des cylindres moteurs, mélange qui peut être utilisé pour l'entraînement d'une turbine.