Brevet FR2108155A1 — publié le 19720519

L'invention a pour objet un dispositif destiné à transforllier une énergie soit fluidique soit mécanique en énergie fluidique ou mécanique. Pour réaliser ces fonctions, il est connu d'utiliser des appareils dits " à palettes" ou des appareils à piston rotatif de forme complexe. Etant donné leur conception, ces appareils soit par la multiplicité des pièces constitutives, soit par leur forme complexe sont de fabrication relativement compliquée et par suite coflteux. D'autre part, dans le dispositif à palettes en particulier le couple utile pour un excentrage une pression et une hauteur donnés est fonction d une longueur toujours inférieure au diami;re du piston. Le dispositif suivant l invention permet d éviter ces inconvénients. En effet, il n utilise que des pièces limitées par des surfaces cylindriques de révolution et des plans en nombre réduit. D'autre part, le couple utile pour un excentrage, une pression et une hauteur donnés est toujours fonction- d'une longueur sensiblement égale au diamètre du piston. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaftront à la lecture de la description qui va suivre et qui se réf fte aux dessins ci-annexés à titre d' exemple dans lesquels La figure 1 représente la section Lransversale d un appareil connu tel qu un moteur à palettes mul.iples. La figure 2 est un schéma de principe montrant en section transversale, l'en semble cinématique général du dispositif selon l'invention. La figure 3 est une section longitudinale il de la figure 2. Les figures 4, 5, 6 et 7 représentent des aménagements partiels du dispositif, objet de l'invention. Sur la figure 1 schématisant la cinématique d un moteur dit " à palettes", les flèches FM désignent les forces motrices et les flèches FR les forces résistantes, la niche f le sens de rotation, Dlle diamètre extérieur du piston, D2 le diamètre de l'enveloppe extérieure et e l'excentrage. L'homme de l'art vérifiera sur cette figure 1 que le couple utile, toutes choses égales par ailleurs, est fonction dune longueur toujours inférieure au diamètre Di. Sur les figures 2 et 3, 1 désigne le piston de forme cylindrique de révolution de diamètre extérieur D1 et de diamètre intérieur D3, les axes de ces deux pistons étant soit parallèles soit confondus. 2,2 désigne le carter composé de deux cylindres à axes parallèles. 3,3 désigne les éléments d'une paroi sensiblement radiale liée au carter 2,2 et tangente au piston 1. 4 désigne un arbre dont l'axe de rotation est confondu avec l'axe du carter. Cet arbre en forme de vilebrequin comporte un maneton 5 dont l'axe peut etre confondu avec l'axe du cylindre de diamètre D1. Ce maneton entrasse ou est entraîné par le piston par l'intermédiaire d'une toile 6 sensiblement médiane. el représente l'excentrage par rapport à l'axe du carter de l'axe du cylindre extérieur de diamètre D1 du piston. e3 représente l exeentrage par rapport à l'axe du carter de l'axe du cylindre intérieur de diamètre D3 du piston. Les deux cylindres du carter et les deux cylindres du piston tangents deux à deux définissent deux chambres elles-memes partagées en deux par la paroi 3 et désignée par les lettres a, b, c, d. Au ccTrs du mouvement du piston dans le carter, le volume de chacune des 4 chambres ainsi définies évolue entre deux valeurs. Le i:;,'ures 4 et 5 respectivement sections longitudinale et transversale re présentent une réalisation particulière de l'invention dans laquelle les deux cylindres du piston ont leurs axes confondus et en conséquence, les excentrages el et e3 son ? gaux. La paroi 3 est monobloc et solidaire du carter 2. T étanchéité des chambres a, b, c, d est réalisée d'une part par le contact des cylindres intérieur et extérieur du piston et du carter et, d'autre part, par le con tact p-rmanent de l'extrémité 7 de la paroi 3 sur une ouverture 8 pratiquée dans la tciie médiane 6 du piston, étant bien entendu que le contact est par ailleurs, assuré entre les faces 9, il du carter et 10, 12 du piston ainsi qu'entre les faces 13, 15 du carter et 14, 1ô de la toile 6. L'axe 4 muni de ses contrepoids 17 et 18 est guidé sur les paliers 19 et 20. En vue d'utiliser le dispositif ci-dessus décrit, il est nécessaire de pratiquer des orifices 21 et 22 dans l'une ou les deux faces extrêmes du carter. Il est bien entendu que le rendement maximum est obtenu pour des ouvertures aussi grandes que possible sans qu'il y ait toutefois possibilité de communication entre les dites ouvertures que l'on peut définir de la façon suivante Les ouvertures sont limitées par deux arcs de cercle correspondant aux positions du piston pour lesquelles les volumes des chambres a et d d'une part et b et c d'autre part, sont égaux. En conséquence, on peut voir sur la figure 5 que si l'on admet par l'orifice 21 par exemple. un fluide liquide ou gazeux à haute pression, l'orifice 22 étant alors à basse pression, la différence de pression crée des forces motrices et résistantes telles que leur résultante est contante et égale au produit de la pression différentielle par la section diamétrale du piston. Le dispositif ci-dessus décrit. réalise donc un moteur à couple constant pendant toute la durée d'une révolution. La figure 6 est une section transversale II II de la figure 3 qui pour simplifier la représentation, est pratiquée au-délà de la toile 6. Le dispositif représenté sur cette figure ne diffère du précédent que par l'ouverture 22 qui se décompose en 23 correspondant avec la chambre c au droit de la paroi 3 et en 24 correspondant avec la chambre d au voisinage de la paroi3. Cet orifice de refoulement 22 est partagé en 23 et 24 de façon à obtenir un rendement maximum dans le cas où le dispositif est utilisé en compresseur ; les dits orifices 23 et 24 étant reliés par un dispositif connu au réservoir haute pression lorsque la pression dans la chambre c ou d atteint la valeur de la pression règnant dans le réservoir. La figure 7 est une variante de la figure 8, dans laquelle les chambres b et c sont confondues et inutilisées, les chambres a et d sont isolées par le contact du cylindre extérieur du piston avec I ellçclonpe extérieure du carter 2 et la paroi 3 maintenue au contact avec le piston par un moyen élastique. Dans ce cas, le piston n'a pas autre fendu et pourrait rouler dans l'enve- loppe du carter. D'autre part, seule l'ouverture 24 est conservée. Un tel dispositif utilisé seul peut servir de compresseur. Associé à divers dispositifs de mime conception dont les pistons sont déphasés en fonction du nombre d'appareils, on peut réaliser un moteur à couple moyen sensiblement constant. La figure ts représente en coupe transversale un dispositif dont les chambres a et d jouent le même rôle que dans le dispositif précédent tandis que les chambres b et c sont isolées par une paroi 3 et par le contact du cylindre intérieur du piston avec le noyau du carter. D'autre part, les chambres b et c ne sont jamais en communication avec les chambres a et d. Un tel dispositif peut être utilisé pour comprimer un fluide liquide ou gazeux dans les chambres b et c à l'aide d'une pression différentielle règnant dans les chambres a et d. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation ou d'utilisation indiqués ci-dessus et il est évident que ce principe de dispositif est susceptible de nombreuses applications facilement apparentes aux hommes de l'art. REVENDICATIONS 1 - Dispositif à piston rotatif destiné à transformer une énergie soit fluidique soit mécanique en énergie fluidique ou mécanique, caractérisé par le fait qu'il comporte un carter et un piston de forme cylindrique limités par des plans. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le carter comporte deux cylindres dont les axes sont parallèles. 3 - Dispositif selon la revendication 2 caractérisé par le fait que le piston comporte deux cylindres dont les axes sont parallèles. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le cylindre extérieur du piston et du carter d'une part, intérieur du piston et du carter d'autre part restent constamment tangents entre eux. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les 2 chambres définies par le piston et le carter sont partagées en 2 par une paroi sensiblement radiale. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le carter comporte des orifices placés de part et d'autre de la paroi et en communication avec les quatre chambres précédemment définies. 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'orifice est situé sur les faces planes du carter ; sa forme est déterminée par deux positions extrêmes du piston, la dite forme est telle qu'à aucun moment, il ne puisse y avoir communication entre les chambres situées de part et d'autre de la paroi. 8 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'orifice ne peut être en communication qu' avec une seule des chambres précédemment définies et est situé soit sur les faces pIanes du carter soit sur les cylindres. 9 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il comporte deux orifices situés de part et d'autre de la paroi, conformes à la revendication 7. 10 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le carter comporte trois orifices l'un conforme à la revendication 7 d'une part, les deux autres selon la revendication 8 d'autre part. 11 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le carter comporte quatre orifices, deux selon la revendication 7 d'une part, les deux autres selon la revendication 8 d'autre part. 12 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les chambres intérieures ?" piston communiquent. 13 - Disposi ;s selon la revendication 12, caractérisé par le fait que le carter comporte deuv orifices l'un selon la revendication 7 d'une part, l'autre selon la revendication 5 d'autre part.