Brevet FR2017579A1 — publié le 19700522

La présente invention a pour objet un moteur à combustion interne à pistons rotatifs comportant deux rotors engrenant l'un dans l'autre dans la portée d'engrenage duquel les entre-dents forment passagèrement des chambres de travail fermées. Dans ces chambres, de l'air est comprimé et le carburant amené, le cas échéant, ensemble avec l'air et ensuite allumé. les rotors engrènent l'un dans l'autre sans contact, puisqu'ils seraient autrement exposés à une usure excessive. D'autre part, on doit prendre soin, en considération de ltétanchéité des chambres de travail, de maintenir aussi faible que possible le jeu entre les dents des rotors. Mais il s'ensuit la difficulté fondamentale qu'il ne reste pas suffisamment d'espace pour la dilatation thermique des rotors, de sorte que ceux-ci ont tendance à se coincer lorsque la vitesse de rotation augmente. l'invention résout d'une manière aussi simple qu'efficace le problème de surmonter cette difficulté du fait que les portées extérieures opposées l'une à l'autre des deux rotors reçoivent des courants d'air de refroidissement et de balayage axial. Un tel courant assure sur une partie importante de la périphérie du rotor l'évacuation de la chaleur et protège en conséquence les rotors contre des dilatations thermiques excessives. Suivant un développement de l'invention, l'évacuation de la chaleur peut être rendue encore plus intense puis être supplémentairement favorisée et accélérée en outre par des trous axiaux percés dans les dents des rotors. les dessins annexés représentent à titre d'exemple une forme de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 montre en élévation les deux rotors en prise l'un avec l'autre. La fig. 2 montre une autre position des rotors. La fig. 3 représente la forme des flancs des dents des rotors. La fig. 4 est une coupe axiale des deux rotors suivant la ligne IV-IV de la fig. 2. La fig. 5 est une perspective des deux dents des rotors avec joint en labyrinthe. les dents de l'un des deux rotors, du rotor principal 1, sont placées à l'extérieur du cercle primitif 1'. Ils engrènent dans les entre-dents de l'autre rotor, le rotor secondaire 2, dont le cercle primitif 2' renferme les dents 10 du rotor secondaire. Dans la réalisation représentée, le rotor principal comporte quatre dents et le rotor secondaire six dents. En conséquence, le rotor principal 1 a une plus grande vitesse angulaire que le rotor secondaire 2. Le rapport de transmission s'éléve suivant la mesure du nombre de dents différent à 3 : 2. Ce rapport de transmission assure une transmission d'engrenage qui ést constituée par une roue droite 3 (fig. 4) sur l'arbre du rotor principal 4 et une roue droite 5 sur l'arbre du rotor secondaire 6. Les deux rotors 1 et 2 sont disposés entre deux parois latérales 7. Chacune des deux parois latérales ne couvre les rotors en partie sur leur extrémité et forment quatre bords de distribution ou de commande dont deux bords 8,8' appartiennent au rotor 1 et les deux autres bords 9, 9' limitent là partie extérieure restant libre du rotor 2.La paroi latérale 7 représentée à la fig. 1 est la paroi postérieure dans la direction du courant axial d'air de refroidissement et de balayage, la paroi antérieure-couvre les rotors également en partie comme la paroi postérieure. Pour des motifs expliqués plus loin, les bords de distribution 8' 9' de la paroi intérieure sont décalés par rapport aux bords de dis- tribution y afférents 8' 9' de la paroi postérieure dans le sens de rotation des rotors. De même, les bords de distribution 8,9 de la paroi antérieure sont décalés dans le sens de la -ro- tation par rapport aux bords de distribution y afférents 8,9 de la paroi postérieure. Les dents des deux rotors engrènent les unes dans les autres sans se toucher. les surfaces circulaires des têtes et des pieds des dents peuvent être munis de peignes étanches en labyrinthe qui s'étendent axialement sur les surfaces des têtes des dents et radialeinent sur leur surface d'extrémité 10 dans ltexemp) représenté à la fig. 5. Dans la région 10' des moyeux de rotor, les peignes d'étanchéité sont de préférence annulaires. les peignes de labyrinthe des cotés d'extrémité assurent l'étanchéité des rotors 1 et 2 contre les parois latérales 7 sans contact métallique, de sorte que le moteur travaille sans lubrifi- cation et sans usure également aux grandes vitesses de rotation. A la place des peines d'étanchéité, il est également possible d'utiliser un joint en labyrinthe en rayons ou en nid d'abeilles comme la fig. 5 le montre sur la-surface d'extrémité 11 d'une dent. Les bords de distribution 8, 8' sont adaptés à la forme des flancs des dents du rotor principal 1 et les bords de dis tribution 9,9' à la forme des flancs des dents du rotor secondaire 2. Comme le montre la fig. 4, une soufflerie de balayage et d'air frais, par exemple une soufflerie radiale 10 , est montée sur l'extrémité du carter 12. La soufflerie, dont la roue à aubes reçoit un prolongement de l'arbre 4 du rotor principal, refoule de l'air de balayage en direction des flèches 14 par des canaux 15 sur les côtés extérieurs du rotor principal et du rotor se condaire et en outre par des canaux 16 dans l'atmosphère. Le canal 17 d'injection de combustible (fig. 1 et 2) a son embouchure à 1 'endroit auqel la paroi circulaire 18 concentrique à l'-axe de rotation du rotor principal 1 (fig. 1) du carter 12 rencontre la paroi 19 concentrique à l'axe de rotation du rotor secondaire 2. Une bougie d'allumage 2 est prévue entre les deux axes de rotor lorsqu il s'agit d'un moteur travaillant avec l'allumage par bougies. Le moteur représenté et décrit travaille comme suit. Dans la position des deux rotors représentés à la fig. 1, les dents du rotor principal 1 tournent dans le sens contraire aux aiguilles d'une montre et atteignent dans la position a1 le bord de distribution 8. Etant donné que le bord de distribution y afférent 8 de la paroi antérieure est décalé dans le sens de rotation, dans cette position l'arrivée d'air n' est pas encore interrompue. le courant d'air provoque par suite de son énergie cinétique une précompressi-on dans l'entre-dents. l'air précom primé dans ces entre-dents est de nouveau comprimé après obtu ration du bord de distribution antérieur 8 et d'une nouvelle rotation dans la position a2 (fig. 2). Avant que la dent consi gérée arrive dans la position a3 (fig. i) du combustible est injecté par le canal 17 et est élangé avec l'air frais com primé progressivement. Le rotor arrive dans la position a4 (fig. 2) de la compression maximale dans laquelle l'allumage se produit. Lors e ta détente qui suit, le rotor principal 1 vient en passant par la position a5 et a6 dans la position a7. Pau auparavant, la dent concernée du rotor principal 1 et du rotor secondaire 2 passe sur les bords de distribution 8 et 9? de la paroi postérieure an libérant ainsi la sortie aux gaz de combustion détenus dans le canal d'échappement 16 (fig. 4). Mais, en raison du décalage du bord de distribution de la paroi antérieure et de la paroi postérieure, l'entre-dent concerné reste tout d'abord couvert par la paroi antérieure jusqu'à ce que son bord de distribution 8' soit atteint. Dès que ceci est le cas, les gaz de combustion se sont détendus dans les canaux d'échappement 16 dans une mesure telle qu'ils sont saisis et évacués par le courant d'air de-balayage arrivant en continu par les canaux 15. Ce courant balaie sans interruption le côté extérieur des rotors 1, 2 et assure donc son refroidissement intense ainsi qu'en même temps l'amenée d'air frais sur le dessus du rotor, par conséquent pour la charge des chambres de travail successives. La machine travaille suivant le cycle à deux temps en évitant les inconvénients d'un changement de gaz imparfait qui est typique pour les moteurs à pistons à deux temps usuels. gs temps de refroidissement et de balayage nets sont i'iter- calés entre les temps de travail en interrompant l'allumage et l'injection. Afin de maintenir aussi faible que possible l'inétanchéité des rotors restant sans contact, les flancs 21 des dents (fig.3) du rotor principal 1 sont produits par le bord des dents 22 du rotor secondaire et les flancs des dents (concaves) 23 du rotor secondaire 2 par le bord 24 de la tete des dents du rotor principal Lorsqu'une des dents durotor principal entre dans ltentre-dent du rotor secondaire il se produit une étanchéité double, à savoir aux bords 22 et 24 placés l'un derrière l'au tre, tandis que sur le flanc 25 de l'autre côté de l'entredent du rotor secondaire , le bord 26 et périodiquement le cercle primi-tif 2' du rotor secondaire assument l'étanchéité en liaiso-n avec le cercle des pieds 1' du rotor principal. Le fond de l'entre-dents entre les extrémités inférieures 23' et 25i des flancs des inti 23, 25 durotor secondaire 2 e-st évidé de fagot que le rapport de cOmpression désirée dans chaque cas soit produit (voir aussi fig. 2) La machine à pistons rotatifs selon l'invention peut être combinée de la façon suivante comme gazogène avec une turbine à gaz montée à la suite La machine à pistons rotatifs entraine un compresseur de charge qui remplace non seulement la soufflerie de balayage mais qui fournit aussi un excès d'air comprimé. Cet excès est mélangé avec le gaz d'échappement venant du moteur de commande du compresseur et le mélange est amené à la turbine à gaz d'échappement avec détente et débit de puissance. Il est naturellement possible de transformer une installation de ce type de telle manière que le compresseur de charge ne reçoive qu'une partie de la-puissance de la machine à pistons rotatifs et que la partie restante soit disponible pour d'autres machines de travail quelconques. Il y a encore lieu de mentionner que la machine à combustion interne à pistons rotatifs selon l'invention peut travailler outre comme dans l'exemple représenté avec allumage par bougie, également avec autoallumage donc suivant le principe du procédé Diesel. A cet effet, il suffit que l'évidement prévu au fond-de l'entre-dents soit aplati dans une mesure telle qu'il se produise impérativement une augmentation dans lapression de compression maximale et de la température-de combustion. REVENDICATIONS 1 - Moteur à combustion interne à pistons rotatifs comportant deux rotors engrenant l'un dans l'autre, caractérisé en ce que les portées extérieures opposées l'une à l'autre des deux rotors 1, 2 reçoivent des courants d'air de refroidissement-et de balayage axial. 2 - Machine à combustion interne suivant la revendication 1, caractérisé-en ce que les dents de deux rotors 1, 2 présentent au moins un alésage de traversée axiale pour le courant d'air de refroidissement et de balayage. 3 - Machine suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que chacune des deux parois latérales 7, couvrant partiellement les rotors 1, 2 forme pour chacun des rotors deux bords de distribution 8, 8' 9,9' qui alimentent chacun une zone extérieure restant libre pour le courant d'air de refroidissement et d'air de balayage et dont le contour est adapté à la courbe des flancs des dents 17 et 1.9 des rotors. 4 - Machine suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les bords de distribution 8' 9' libérant la sortie des gaz de combustion de la paroi latérale 7 dans le sens du courant d'air de refroidissement et de balayage sont décalés par.rapport aux bords de distribution y afférents de la paroi antérieure contre le sens de rotation du rotor. 5 - Machine suivant l'une des revendications 1 à 4,caractérisée en ce que les bords 8,9 contrôlant l'entrée de l'air de charge de la paroi antérieure dans le sens du courant d'air de refroidissement et de balayage sont décalés par rapport aux bords de distribution y afférents de la paroi postérieure dans le sens de la rotation des. rotors. 6 - Machine suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par une pompe de balayage et d'air de refroidissement 11, qui est accouplée à 1' un des deux rotors 1, 2 et deux canaux 13 qui sont raccordés à leur sortie dont l'un conduit à la zone extérieure limitée par les bords de distribution 8,8' de l'un des rotors 1, et l'autre à la zone extérieure de l'autre rotor 2. 7 - Machine suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'un canal d'arrivée de combustible 14 -débouche dans le carter 10 qui entoure les deux rotors 1, 2 à chaque endroit auquel les parois antérieures 15, 16 concentriques aux axes 4, 6 du rotor se rencontrent (fig. 1).