Brevet FR2105054A1 — publié le 19720428

La présente invention concerne les moteura à explosion ( ou Diesel) généralement appliés aux automobiles et autre moyens de locomotion, comme motocycles, flottants, aéromobiles, etc. Les moteurs adoptes sur ces moyens sont ainsi comics qu'il ne vaut pas la peine de stétendre sur la description de leur technique.Sommairement on peut se rappeler qutils sont, presque tous, de type à pistons alternatifs qui, notoirement, a de remarquables limites dérivant du système bielle-manivelle sur lequel il est basé. Ce système demande beaucoup de components avec des conséquences négatives sur le poids et les dimensions du moteur et le gros "handicap" du mouvement alternatif de ses parties principales. D'autre coté, les nombreux tentatives que l'on a fait jusqu w à présent pour réaliser un moteur à pistons rotatifs, afin dséviter le susdit système bielle-manivelle, n'ont pas donné les resultats que l'on attendait, et c'est pourquoi ils ont été abandonnés ou, dans un meilleur cas connu (dans lequel, d'ailleurs, le système en question n'a pas été du tout aboli) cestentatives marchent de puiez beaucoup d'ans, sans vaincre la comparaison avec le moteur traditionel, malgré les évidents engagements de quelques saisons importantes intéressées à son affirmation.Parmi les motifs qui ont empêché sa diffusion, il y a les difficultés trouvées pour réaliser une bonne tenue entre stator et rotor (dont les tenues de cuspide changent continuellerent l'angle d'incidence avec la surface du stator pendant chaque tour)5 la forme remarquablement irrationnelle de la chambre de combustion qui présente un rapport surface-volume excessif, la concentration des phases du cycle (à quatre temps) en un seul tour, avec des mélanges de gaz frais et gaz d'échappement et imperfaite utilisation de la phase de com bustion-expansion. Le moteur, selon la présente invention, permet d'éviter ces inconvénients. Il exclut leWsystème bielle-manivelle et chaque mouvement alternatif des pistons et des dispositifs qui commandent les mamies, il a toutes les parties roulantes sur un propre axe fixe avec conséquent mouvement équilibré des parties, l'arbre moteur a l'axe coincidente avec celui du cylindre - stator voilà pourquoi les pistons se maintiennent toujours normals aux surfaces inté rieures du stator, en simplifiant le problème des tenues de cuspide. En outre les pistons sont unis directement à arbre moteur de façon que leur mouvement est directement transSorné en mouve ment moteur.Les cycles réalisables par ce moteur correspondent parfaitment à ceux des moteurs analogues à pistons alternatifs soit dans la solution à deux temps que dans celle à quatre temps, c'est pourquoi les differentos phases et particulièrement celle de combustion-expansion, sont exploitées le mieux possible. L'objet de ce brevet est constitué par un moteur 9 pistons rotatifs qui comprend au moins un stator cylindrique , au moins un rotor excentrique en comparaison du stator et deux ou plus pistons rotatifs en rotation solidaire avec ce rotor. Ce rotor est traversé à tenue, radiallement, par des pales rotatives, qui font les fonctions du piston, qui glissent, a tenue, sur la surface intérieure du stator, dont une est fixée sur l'arbre moteur centré en comparison de la chambre cylindrique même.Ce moteur est caractérisé par le fait que la bande périphérique du rotor, dans la position la plus voisine à la surface intérieure de la chambre cylindrique du stator, laisse encore libre une section de passage pour les fluides contenus dans la chanibre délimitée par d9ux pistons adjacents et par le rélatif secteur de la chambre cylindrique où il y a, en outre, un orifice d'échappement et, en aval de celui ci, à ltégard du sens de rotation, un orifice à l'alimentation d'air ou gaz. Le moteur à pistons rotatifs est aussi caractérisé par le fait qu'il prévoit une solution avec deux chambres cylindriques accolées, ehaqune munie d'un rotor excentrique traversé par des pales correspond antes qui roulent en nombre égal, à travers les deux chambres, et alignées substantiellement sur les mimes plans radials; une première chambre cylindrique, qui fait les fonctions du compresseur, est jointe librement et constamment avec un conduit à l'aspiration tandis que la seconde chambre cylindrique, exerçant les fonctions du moteur, est jointe autant librement, avec un conduit à décharge;les deux chambres cylindriques sont en outre en communication constante l'une avec l'autre par une chambre de passage placée en aval du susdit conduit dtéchappement;; où en outre, quand les pales qui font les fonctions du piston sont choisies en nombre de trois par chaque chambre, le conduit d'aspiration et le conduit dtéchappement sont placés substantiellemnt en position diamétralement opposée, l'ex- centricité du rotor de la seconde chambre est orientée substantielle ment vers le conduit d'aspiration, tandis que l'excentricité du rotor de la première chambre est anticipè en comparaison de celui de la seconde chambre de 700 + 1100 environ, où enfin la susdite chambre de passage est en retard à liégard du conduit d'échappement de 500+ 9BO environ. Le moteur à pistons rotatifs est encore caractérisé par le fait qu'il prévoit une autre solution avec-seulement une chambre cylindrique exerçantles fonctions du moteur; la susdite chambre de pas sage est alimentée de l'autre ctté par un compresseur traditionel. Le moteur à pistons rotatifs prévoit aussi une variante ayant l'avantage de ne pas exiger le compresseur. Celle-ci est munie d'une seule chambre cylindrique (avec rélatif rotor, arbre et pistons) remplaçant le moteur, avec orifice d'aspiration et celui d'échappement placés à cheval du point où le rotor est plus voisin à la bande cylindrique du stator, orifices qui ont la même distance de celle qui passe entre les lignes centrales de deux pistons adjacents munis de soupapes commandées par le moteur même. Cette solution donne un cycle complet, par chaque couple de pistons, tous les deux tours (demi-tour d'aspirations demi-tour de compression, demi-tour d'expansion et demi-tour de décharge) avec de relatives phases utiles augmentées de 1200 environ prévus dans la solution avec compresseur, à 1800 environ. Le moteur à pistons rotatifs est aussi caractérisé par le fait que lton peut combiner, éventuellement en les alternant parmi eux d'une façon convenable, plusieurs éléments moteurs avec ou sans compres sers. Le moteur à pistons rotatifs est en outre caractérisé par le fait que les rotors peuvent avoir une section trasversale circulaire, selon la figure 1s ou avoir une section formée par trois arcs de cercle réalisant un triangle à côtés courbes. La section du rotor peut prévoir, en outre, d'opportunes cavités prédisposées sur ses surfaces périphériques entre chaque couple de pales contigues. Les objets, avantages et caractéristiques de l'invention résulteront en outre par la description suivante, qui concerne la façon d'exécu tion choisie seulement à titre d'exemple, avec particulaire référence à la table de dessins ci-inclus, où - la figure Noè 1 représente une section de moteur selon l'invention section faite perpendiculairement à l'axe de rotation du moteur; - la figure No. 2 est une section méridienne, perpendiculaire natu rellement à la précédente, du même exemple de réalisation illustre dans la figure No. 1. Avec rfrenc4 à ces figures: 1 est un stator cylindrique subdivisé par un diaphragme 2, en deux cavités ayant, dans ce cas particulier le mame diamètre mais des hauteurs legerement differentes pour les raisons qui seront expliquée ici de suite; ces cavités cylindri que sont pourtant ltune indiquée par le numero 3, légèrement plus grande de l'autre, indiquée par le numero 4; les deux cavités sont traversées par le mtme arbre moteur 5 sur lequel il y a fixé un piston rotatif 7 qui est constitué substantiellement par une palete tournante à tenue dans l'intérieur de la cavité cylindrique 4; cette chambre 4 prévoit en outre, dans ce cas deux autres pistons 8 et 9 qui sont au contraire libre sur l'arbre 5-, mame s'ils sont en état de transmettre un moment de torsion à 11 arbre moteur 5 ou vice versa.Une analogue série de trois pistons, un fixé sur arbre et deux mouvants, est prévue pour la chambre 3. Chaque chambre, 3 et 4, prévoit en outre un rotor excentrique 10 et 11 respectivement, dont les excentricités sont préférablement égales mais avec une différence de phase de 700 + 1100 environ l'une à l'égard de l'autre de façon que le rotor 11 est anticipé en comparaison du rotor 10. Malgré leur excentricité, comme il a été déjà précisé, les deux rotors 10 et 11 ne touchent pas la partie intérieure cylindrique des cavités 3 et 4, mais ils sont séparés sensiblement de la même. Les guides pour la rotation excentrique des rotors sont réaliséessur les parois laterales du stator 1 et aussi sur le diaphragme 2; les deux rotors sont munis dt opportunes trous 6, substantiellement à forme d'U, avec les branches extrèmes rapprochées de façon qu'elles touchent les faces laterales des pistons rotatifs. Par conséquent il y a un léger mouvement angulaire entre les pistons et rélatifs rotors. Toutefois, puisque le contact entre pistons et rotors est continu, l'arbre 5 peut, à travers les deux pistons, auquel ils sont unis solidairement, transmettre le mouvement auxrotors et ceux-ci aux pistons libres. Naturellement une poussée appliée sur les quatre pistons libres peut être transformée en moment de torsan sur l'arbre moteur 5 de la même façon. Les cavités 3 et 4 sont munies respectivement d'un orifice d'aspiration 12 et d'un orifice d'échappement 13 placés en position substantiellement diamétralement opposée. Le dispositif est enfin complété par une chaiiibre de passage 14 placée à cheval des cavités 3 et 4 et en communication permanente avec toutes les deux; cette chambre pourrait, par exemple, entre réalisé moyennant un trou fait sur le diaphragme 2; la positions de cette chambre due passage 14est 45 environ en retard en comparaison de la position du conduit 13 en,considérant le sens de rotation des rotors indiqué par le trait 15 dans la figure 1. Sur la figure 1 on peut voir que chaque cavité 3 et 4 est subdivisée par la paroi intérieure de la cavité correspondante, par la surface extérieure du rotor correspondant, et par chaque couple de pistons rotatifs contigus* en trois chambres dont les volumes varient pendant la rotation du moteur minimum-maximum et vice versa Le fonctionnement de la solution illustrée sur le dessin, est le suivant: Le volume contenu entre deux pistons adjacents est minimum quand la ligne centrale de la couple passe à travers le point où le rotor est plus voisin à la bande du cylindre et il est maximum après 1800 de rotation. Le rapport entre ces deux volumes extrèmes détermine le taux de com pression que l'on peut établir, parmi large limites, à volonté, en proportionnant le diamètre des stators et des retors, la distance entre l'axe de l'arbre et celle des retors, et le nombre des pistons Chaque couple de pistons du compresseur, en passant de la position de minium volume à celle de maximum volumeaspire de l'air ou du gaz à travers le rélatif orifice. En continuant la rotation, le gaz passe dans le moteur à travers la chambre 14. Celui-ci comprime ultérieurement le gaz jusqu'au taux de compression volu qui est réjoint quand la couple de pistons, dont la chambre a été alimenté par le compresseur, est à cheval du point où le rotor est plus voisin à la paroi intérieure de la corrispondante cavité cylindrique 4 qui fait les fonctions du cylindre. En ce moment-ci il se provoque la combustion et, à cause de l'aug en tation de pression, par effet de la différence de surface exposée par le piston en aval en comparaison de celui en amont, on a une phase active de la largeur de 1200 environ qui termine pratiquement quand le piston en aval de la couple y intéressée dépasse l'orifice d'échappement en commançant la phase rélative. Avec l'ultérieure ro station, cette phase d'échappement termine et il se découvre l'orifi- ce d'admission qui* à travers la chambre 14, unis le moteur au compresseur. I1 commence, pour cela, l'arrivée de gaz frais et après un bref balayage, le remplissage du secteur du moteur considéré, avec de l'air ou du gaz. ht continuant sa rotation, le moteur comprime lc gaz et il y a donc la la répétition du cycle susdit avec combustion, expansion et échappement pour chaque couple de pistons. On a par conséquent, poe chaque tour trois cycles complets, un pour chaque couple de pistons avec trois phases utiles par tour, chacune de 1200 environ. Selon les variantes mentionnées dans la description, le moteur pe comprendre la seule cavité 4 munie de rotor 11 et de pistons rotatifs 7 8, 9 du type mentionné ci-dessus avec des orifices sans soupapes en se servant d'un compresseur de type traditionel, ou avec des orifices munis de soupapes, sans compresseur. Le fonctionnement du moteur, exclu naturellement ce que l'on a dit à propos du corps compresseur, résulte donc selon la description faite ci-desous. Enfin on doit préciser que le nombre de pistons- rotatifs peut etre augmenté ou diminué mame si un numero minimum de trois ctest préfé rable. Le moteur objet de la présente invention peut être utilisé dans tous les cas où l'on demandé un moteur à explosion ou à combustion intérieure de peite ou moyenne puissance comme ceux qui normalement sont adoptés sur cómmuns moyens de locomotion (cycle- motors, motocyclettes, automobiles, hors-bords, motoscafess, hélicoptères, aéroplanes pour le trourisme, etc.) pour l'actionnement des générateurs;, motopompes-ou d'autres mécanismes. I1 peut donc être utilisé pour les transports, dans l'industrie, l'agriculture, etc. Altme si cette invention a été basé sur ce que l'on a décrit et illustré ci-dessus à titre d'exemple, beaucoup de changements et de variantes peuvent entre faites dans la réalisation de ce brevet mais elles doivent entre considérées sur la base des revendications mentionnées ici de suite. REVENDICBTIONS 1) Moteur à pistons rotatifs, du type prévoyant au moins un stator cylindrique, au moins un rotor roulant autour d'un axe exeentrique en comparaison de l'axe de ce stator, où ce rotor est traversé à tenue, radiallement, par des pales rotatives qui glissent constamment sur la surface intérieure de cette chambre cylindrique, pales rotatives, qui font les fonctions du piston, dont au moins une est fixée sur un arbre moteur centré en comparaison de la chambre cylindrique, caractérisé par le fait que ce rotor, dans la position la plus voisine à la surface intérieure de la chambre cylindrique laisse encore libre une surface de passage pour les fluides contenus dans la chambre cylindrique; où en outre il y a un orifice d'échappement et en aval de celui-ci, en comparaison du sens de rotation du rotor; un orifice d'alimentation de gaz frais provenant préférablement d'un compresseur. 2) Moteur à pistons rotatifs, selon la revendication précédente, ca ractérisé par le fait qu'il prévoit deux chambres cylindriques acco lées, chaqune munie d'un rotor excentrique traversé par de correspondantes pales roulantes en nombre égal à travers les deux chambres et alignées substantiellement sur les mêmes plans radiales; une première chambre cylindrique qui fait les fonctions du compresseur est jointe librement et constamment avec un conduit d'aspiration tandis que la seconde chambre, faisant les fonctions du moteur, est jointe aussi librement avec un conduit d'échappement; les deux chambres cylindriques sont en outre en communication constante l'une avec l'autre par une chambre de passage placée en aval du conduit d'échappement dit ci-dessus; où en outre, quand les pales, exerçant les fonctions du piston, sont choisie en nombre de trois par chaque chambre, le conduit d'aspiration et le conduit d'échappement sont placés substantiellement en position diamétralement opposée, l'ex- centricité du rotor de la seconde chambre est orientée substantielle ment vers le conduit d'aspiration, tandis que lBexcentricité du rotor de la première chambre est anticipé à l'égard de celui de la seconde chambre de 700 + 1100 environ, où enfin la susdite chambre de passa ge est en retard à l'égard du conduit d'écliappenient susdit de 500+ 900 environ. 3t Moteur à pistons rotatifs, selon les revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il prévoit la combination d'un ou plusieurs éléments faisant les fonctions du compresseur avec plusieurs élé lents faisant les fonctions du moteur sur un arbre commun, opportu nement déphasés entre eux, de façon que chaque élément exerçant les fonctions du compresseur, alimente deux ou plusieurs éléments qui font les fonctions du moteur. 4) Moteur à pistons rotatifs, selon les revendication précédentes, caractérisé par le fait qu'il prévoit seulement des éléments faisant les fonctions du moteur avec de rélatives chambres cylindriques ayant, chaqune, les orifices d'aspiration et d'échappement à cheval. du peint où son rotor est plus voisin à la bande de son cylindre stator, qui ont la même distance de celle qui passe entre les lignes centrales de deux rélatifs pistons adjacents, controllés par de soupapes commandées par le moteur. 5) Moteur à pistons rotatifs, selon les revendication précédentes, caractérisé par le fait que les susdits rotors ont une section trasversale circulaire. 6) Moteur à pistons rotatifs, selon les revendications de 1 à 4 caractérisé par le fait que la section du rotor prévoit d'opportunes cavités prédisposées sur ses surfaces périphériques entre chaque couple de pales contigues. 7) Moteur à pistons rotatifs, selon les revendications précédentes, réalisé et mis en oeuvre selon ce qui est décrit et illustré à seul titre d'exemple dans les dessins ci-inclus.