Brevet FR2009885A1 — publié le 19700213

La présente invention a pour objet un moteur à pistons rotatifs dont les surfaces, trochoïdales et les plats d'êtanchéité sont munis d'une couche d'usure, ainsi qu'un procédé d'application de cette couche par projection à la flamme. Les trocholdes des moteurs connus à pistons rotatifs sont normalement formées par un ou plusieurs corps en forme de disque placés les uns à côté des autres. Pour pallier à la forte usure des surfaces trochoïdales et des pistons rotatifs ou rotors, il est connu de munir les premières d'une couche d'usure et les seconds de plats d'êtanchéité exécutés en une matière résistante à l'usure ou dont le bord de glissement est exécuté en une matière de ce genre. Cependant, des difficultés se présentent non seulement lors du choix d'une matière d'apport répondant aux exigences spéciales du moteur à pistons rotatifs, mais encore lors du dépôt de cette matière qui, pendant la marche du moteur^risque de se détacher du corps de base métallique par suite de sa mauvaise adhérence. Une possibilité d'augmentation de la résistance à l'usure du moteur consiste à revêtir ses surfaces correspondantes, par dépôt galvanoplastique, d'une couche de nickel dans laquelle sont enrobées des particules dures, résistantes à l'usure, telles que particules de carbure de silicium. Mais la durée de cette couche est nettement inférieure à celle des couches céramiques d'oxyde d'aluminium, d'oxyde de zirconium, d'oxyde de chrome ou autres. Des difficultés insurmontables se sont opposées à l'application de ces revêtements céramiques, notamment sur les surfaces trochoïdales. En effet, la fragilité et le faible coefficient de dilatation thermique des couches céramiques déposées par les méthodes connues de projection à la flamme ou à plasma favorisent beaucoup l'êcaillage de ces couches pendant le refroidissement après dépôt ou l'utilisation ultérieure . 69 15206 - 2 - 2009885 Une possibilité connue .d'amélioration.de l'adhérence de la couche céramique au corps de base consiste à appliquer une couche intermédiaire métallique d'acier au nickel-chrome, de molybdène, de cuivre ou d'aluminium. Héan-moins, la sensibilité des bords du revêtement aux efforts-mécaniques subsiste. D'autres difficultés se prêsentsirtf en ce sens que l'on ne saurait éviter de déposer la matière céramique sur l'extrémité intérieure de la paroi.interne des ©anaus d'admission et de départ. De plus, après la projection à la îlanass, les surfaces de contact des corps trocho'idaux comportent une couronne en matière céramique sur l'arête de la surfase t3»o-cho'idale. Cette couronne doit être enlevée lors de leur "tournage, afin que les corps trocholdaux puissent s'appliquer d'une façon étanche les uns contre les autres. Toutefois,, fia fait de la grande fragilité' de la matière cêramiquej ledit tournage risque de décoller de grosses particules,"se cgua produit des solutions de continuité sur les bords la. ssurface trochoidale munie d'une couche d'usure. Des fiiiflisiiltés semblables résultent de l' enlèvement de la matière seTami qxie des trous d'admission, d'allumage et d'échappement® .. La présente invéntion a pour.hxrit ^obvier aux inconvénients précités et, en particulier,.&b fsviaâBBar l'adhérence des couches d1usure céramiques et d'éviter les ébrèchements pendant le tournage desdit.es surfaces fie ©antact et l'alésage desdits trous. Elle est basée sur la constatation fondamentale qu'une importance prépondérante doit être atïBshSe à la préparation de la surface trochoidale' du corps 3-e 'base ainsi qu'à l'épaisseur de la-couche-intermédiaire d® la couche d'usure. De*ce fait, l'invention consiste M pré- * voir une couche intermédiaire métallique de 5; à.>1.0©épaisseur entre le coi'ps de base-et la couche d'usure-ceramique de 0,2 .à 0,4 ma d'épaisseur eV à-exécuter, le-.bo-r*. de -glissement ; des plats d'êtanchéité en tcné matière d'une résistance à.. 69 15206 - a - 2009885 5 10 15 20 25 30 35 l'usure inférieure à celle de la couche d'usure de la surface trocholdale. La matière employée pour la couche intermédiaire doit avoir un coefficient de dilatation thermique compris entre celui du métal de base et celui de la couche d'usure céramique. Elle sera donc constituée par un alliage de nickel et de chrome 80/20 pour un corps de base en aluminium pu. par un alliage de nickel et de fer contenant au maximum 40 % de nickel pour un corps de base en fonte. Des avantages particuliers sont obtenus dans le cas où chacun des bords des corps trocho'idaux, au droit de la surface trocholdale, présente une rainure remplie de matière résistante à l'usure avec interposition d'une couche intermédiaire. Cette rainure améliore l'adhérence de la couche d'usure à l'endroit des bords et permet ainsi d'usiner la surface de contact des corps trocho'idaux sans risquer de produire des ébrèchements. Conformément à l'invention, les .plats d'êtanchéité possèdent une rainure frontale dans laquelle sont prévues une couche intermédiaire et une couche d'usure, ce qui fait disparaître les risques d'ébrèchement ou d'é-caillage de la couche d'usure. La surface de cette dernière est courbée de telle manière que seul le sommet de ces plats vienne en contact avec la surface trocho'idale. Le dépôt de la couche intermédiaire et de la couche d'usure, sur la surface trocho'idale et sur les plats d'êtanchéité, est effectué par projection à la flamme. A cet effet on dresse d'abord à la machine les surfaces à protéger, ensuite on applique la couche intermédiaire métallique et enfin la couche d'usure. Selon l'invention, la paroi intérieure des trous d'admission, d'allumage et d'échappement est recouverte d'une matière qui est destinée à faciliter l'enlèvement de la couche d'usure déposée sur cette paroi par la projection à la flamme. Cette paroi peut être revêtue d'une laque ou d'une matière identique à celle employée pour la couche intermédiaire, cette matière pouvant être enlevée au tour. 69 15206 - 4 - 200liB5 5 10 15 20 25 30 35 Pour mieux faire comprendre l'objet de la présente invention on va en décrire maintenant, â titre d''illustration et sans aucun caractère limitatif de sa portée, un mode de mise en oeuvre choisi comme exemple et représenté par le dessin ci-joint, dans lequel: La figure 1 est une coupe transversale d'un moteur à pistons rotatifs représentant schématiquement un rotor; La figure 2 est une coupe de la trocho'ide intérieure à l'emplacement du canal d'échappement suivant la ligne II - II de la figure 1, et de la trocho'ide voisine portant une couche d'usure brute (trois quarts gauches de la figure 2) et terminée d'usinage (quart droit); La figure 3 est"une vue de côté d'un plat d'étanchêité; La figure 4 est une coupe transversale du plat représenté dans la figure 3; La figure 5 est une coupe transversale de plusieurs plats d'êtanchéité juxtaposés munis d'une couche d'usure. Le moteur représenté dans les figures 1. et 2 est constitué par des corps trocholdaux juxtaposés 9, 1-1 formés chacun d'une trocho'ide extérieure 1 et d'une trochoUde intérieure 1 traversées par une bougie d'allumage 2 et des canaux d'admission et d'échappement 3» 17. Dans l'enceinte intermédiaire entre les trochoïdes extérieure et intérieure 1 débouche un canal d'amenée de fluide réfrigérant 4. Une i*oue dentée extérieure 5 et une roue dentée intérieure 6 servent à transmettre la force du rotor 7 â l'arbre moteur. Les trois lignes de contact du rotor 7 et de la trocho'ide intérieure 1 sont formées par des plats d'êtanchéité S» Plusieurs corps trocho'idaux 9, 11 peuvent être placés côte à côte, car la-puissance de commande d'un seul élément moteur est généralement trop petite. Ces corps 69 15206 - 5 - 2009885 5 10 15 20 25 30 35 9,. 11 sont séparés par une cloison 12 en vue d'obtenir plusieurs chambrçs de travail distinctes, L'êtanchéité §e ces dernières, au droit de la cloison 12, est assurée par des joints à plats courbes 10. Les trochoïdes intérieures 1 représentées dans la figure 2 sont poiiVues de couches intermédiaires métalliques 13, 14, qui pénètrent même dans les rainures 15, 16 et le canal 17 que l'on a recouvert, avant application des couches d'usure céramiques 19, 20, d'une couche de métal ou de laque 18 permettant d'éliminer aisément la couche d'usure introduite dans ce canal 17. par la projection à la flamme (quart droit de la figure 2). Les couches intermédiaires 13, 14 font office d'agents d'adhérence des couches d'usure 19, 20. Celles-ci remplissent les rainures 15, 16 et recouvrent même une partie de la surface 21 de contact du corps trocho'idal 9 et de la cloison (non représentée) du corps trocho'idal suivant. La partie de la couche d'usure 19 faisant-saillie sur la surface 21 peut être facilement éliminée lors de la rectification de cette surface, la rainure 15 restant toujours remplie de matière 19. La couche de métal 18 et la couche d'usure 19 du canal 17 pensent être enlevées à ï'alêsoir,' de façon à mettre ce canal à nu (voir la moitié gauche du canal). Enfin, on usine la couche d'usure 19 pour obtenir une surface trocho'idale lisse 20 (moitié gauche de la figure 2). . Le bord de glissement des plats d'êtanchéité 8, 22 (figures 3 et 4) est muni d'une gorge 23, dans . laquelle est insérée une couche d'usure 24, avec interposition d'une çouche intermédiaire 25 d'un coefficient de'dilatation^ approprié. Suivant la figure 5 on* applique les couches 24 et 25 sur plusieurs plats d'étanchéité -22-placés côte à côte et formant ainsi une seule surface. Ensuite on sépare ces plats et on rectifié la couche 24 de chaquerplat ; de manière à l'arrondir, afin d'obtenir un profil pour le 69 15206 - 6 - 2009885 10 quel seul le sommet du plat-'entre en contact avec la surface trochoidale 20, les flancs des coùches 24, 25 étant agrippés par le corps de base du plat, ce qui supprime tous risques de décollage de ces couches. - On emploie de préférence l'oxyde d'aluminium pour la couche d'usure des trocholdes et l'oxyde de zirconium, moins résistant à l'usure, pour la eouche d'usure des plats d'êtanchéité. On obtient ainsi que les plats qui sont facilement remplaçables, s'usent plus rapidement que les surfaces trochoïdales, qui sont difficilement accessibles. 69 15206 - 7 - 2009885 5 10 15 20 25 30 35 REVENDICATIONS La présente invention concernes A - Un moteur à pistons rotatifs dont les trochoides et les plats d'êtanchéité sont munis d'une couche d'oxyde d'aluminium, d'oxyde de zirconium ou d'oxyde de chrome résistant à l'usure, ce moteur étant particulièrement remarquable en ce qui concerne les caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison: 1° - On prévoit une couche intermédiaire d'un alliage de nickel et de fer ou d'un alliage de nickel et de chrome de 5 à 100 ^•d'épaisseur entre la trocho'ide intérieure et la couche d'usure de 0,2 à 0,4 mm d'épaisseur et on exécute le bord de glissement des plats d'êtanchéité en une matière d'une résistance à l'usure inférieure â celle de la couche d'usure de la trocho'ide; 2° - Chacun des bords des corps trocho'idaux, au droit de la surface trochoidale, présente une rainure remplie de matière résistante à l'usure avec interposition d'une couche intermédiaire; 3°" - Les plats d'êtanchéité possèdent une rainure frontale dans laquelle sont prévues une couche intermédiaire et une couche drusure; 4° - La couche d'usure des corps troeho!L-daux est en oxyde d'aluminium et celle des plats d'êtanchéité est en oxyde de zirconittm; 5° - La surface de la couche d'usure des plats d'êtanchéité est courbée; 6° - La couche intermédiaire est en un alliage de nickel et de fer* contenant au maximum 40 % de nickel ou en un alliage de nickel et de chrome 80-/20; B - Un procédé d'application, sur la surface trochoidale et les plats d'êtanchéité, par projection à la flamme, d'une couche intermédiaire et d'une couche d'usure selon A, ce procédé étant caractérisé par les points suivants, pris isolément ou en combinaison* 1° - On dresse d'abord â la machine les surfaces à protéger, ensuite on applique la couche inirermê- 69 15206 - 8 - 2009885 diaire métallique, on recouvre d'une matière la paroi intérieure des trous d'admission, d'allumage et d'échappement, enfin on dépose la couche d'usure; 2° - La paroi intérieure des trous précités peut être revêtue d'une laque; 3° - La paroi intérieure des trous précités peut être revêtue d'une matière identique à celle employée pour la couche intermédiaire; 4° - On applique lesdites couches sur plusieurs plats d'êtanchéité disposés côte à côte, on sépare ces plats et on arrondit les couches d'usure.