Brevet FR2140330A1 — publié le 19730119

La présente invention concerne un moteur rotatif et plus particulièrement un moteur rotatif pourvu de moyens d1entrai- nement à réaction. Divers types de moteurs avec divers types d'arbres de commande sont connus et utilisent divers types d'énergie. Les plus communément utilisés, sont les arbres de commande recevant leurs mouvement à partir d'un moteur endothermique ou dtun moteur électrique qui est relié directement à cet arbre ou par ltinter- miliaire de moyens de transmission appropriés, tels que des cour roies, des engrenages ou similaires. C'est une but de la présente invention de prévoir Un moteur qui utilise deux ou plusieurs moyens de commande à réaction comme source d'énergie pour produire un mouvement sur l'arbre de commande. un un autre but de la présente invention de prévoir un moteur dans lequel le mélange combustible destiné à mouvoir les moyens de commande est produit par les moyens de commande eux même8, l'allumage du mélange engendrant une poussée dirigée normalement à l'arbre de commande et faisant entrer en rotation le moyen de comnande. Suivant une autre caractéristique de 11 invention, les moyens de commande à réaction sont montés radialement sur un arbre unique et espacé de l'axe de celui-ci, et la poussée produite par l'allumage de la composition combustible détermine un couple de torsion et par conséquent un mouvement de rotation sur ledit arbre. Une réalisation préférée de l'invention sera mainte nant décrite en référence aux dessins Joints qui l'illustrent et dans lesquels La figure 1 est une vue en élévation partiellement en coupe du moteur suivant l'invention, complétée avec les accessoires tels que l'appareillage électrique qui est limité à un moteur de démarrage, le système de distribution de courant pour alimenter le courant aux résistances des moyens d'entrainement, comprenant un schéma du système de distribution dthuile lubrifiante, les systèmes d'alimentation en air et en combustible (la batterie dtac- cumulateur pour alimenter le moteur de démarrage ntest pas représentée) Les figures 2 et 3 représentent les valves à trois voies dans les positions fermées et ouvertes, respectivement, Les figures 4 et 5 représentent le régulateur d'écoulement proportionné dtair et de combustible dans les positions fermées et ouvertes, respectivement. La figure 6 représente un régulateur centrifuge. La figure 7 est une coupe transversale agrandie du coupleur centrifuge La figure 8 est une coupe transversale à travers le moyen de commande et, la figure 9 est une coupe à travers le distributeur destiné à distribuer le courant aux moyens de commande. Comme il est représenté à la figure 1, une électrovalve à deux voies est repérée par 1, un réservoir de combustible liquide par 2, une soupape de sûreté par 3, un filtre à air par 4, une valve à air à trois voies par 5, un vérin par 6, un ressort par 7, un moteur de démarrage par 8, une valve à combustible à trois voies par 9, un régulateur d'écoulement proportionné de combustible par 10, une soupape de sûreté par 11, une pompe de combustible par 12, un tuyau d'aspiration de combustible par 13, un tuyau d'alimentation en combustible par 14, un accouplement flexible par 15, un palonnier par 16, un autre accouplement fle xible par 17, un tuyau d'aspiration d'air par 18, un compresseur d'air par 19, un tuyau d'alimentation en air par 20, un coupleur centrifuge par 21, une pompe à huile de lubrification par 22, une poulie par 23, un autre coupleur centrifuge par 24, un collecteur d'air par 25, un tuyau d'admission dtair par 26, conduisant au collecteur 25, un collecteur pour combustible 27, un tuyau d'ad- mission de combustible 28, conduisant au collecteur 27, un tuyau de liaison 29 relié au collecteur 27, un distributeur de combusti ble par 30 relié au tuyau 29, un moyen d'entraînement à réaction sous la forme d'une tuyère à combustion par 31, un clapet de retenue par 32, un réservoir d'huile lubrifiante par 33, un arbre par 34, un filtre d'huile lubrifiante par 55, un tuyau d'alimentation en combustible par 36 reliant le distributeur de combustible au moyen d'entrainerent par réaction, un distributeur de courant par 37 pour distribuer le courant au moyen d'entrainement 31, un arbre d'entrainement par 38, et un régulateur de pression par 39. Les valves à trois voies 5 et 9 sont représentées à une échelle plus grande dans les figures 2 et 3. L'air ou le combustible entre dans ces valves par le raccord 45 et retourne par le raccord 64 vers le compresseur ou la pompe à cause de l'action despiration de cette dernière. Ces valves sont chacunes composées dtun boisseau distributeur à trois voies 40, un presse étoupe 41, un cylindre 43, et trois raccords 44, 45 et 46. h la figure 3, les valves 5 et 9 de la figure 1 sont représentées dans la position ouverte dans laquelle l'air ou le combustible entrant Par le raccord 45 quittera la valve par le raccord 46 et ira vers le collecteur dtair 25 ou le collecteur de combustible 27, comme représenté dans la figure 1. Le régulateur d'écoulement proportionné 10 de la figu re 1 est représenté à une plus grande échelle dans les figures 4 et 5 le représentant dans sa position ouvertes Le régulateur est composé d'un piston 47, d'un presse étoupe 48, d'un raccord d'entrée d'air 50, d'un diaphragme 51, d'un raccord d'entrée de combustible 52, d'un cylindre 53, d'un raccord de sortie d'air 54, d'un joint 55, d'un cylindre 56 guide ressort, d'un raccord de sortie de combustible 57 et d'un ressort 58. Ltair entre par le raccord 50. Lorsque le régulateur est dans la position fermée, comme représenté à la figure 4, aucun air ou combustible ne peut entrer dans le régulateur car le piston 47 ferme toutes les entrées. Lorsque le piston 47 est à sa position la plus basse, comme représenté à la figure 5, toutes les entrées et les sorties de régulateur sont ouvertes puisque les trous dans le piston sont en correspondance avec les raccords 50 et 52, grace auxquels, l'air ou le combustible entre, respecti vement, et pénétre dans le piston , ctest-à-dire que l'air entre dans sa partie supérieure et le fuel dans sa partie inférieure, et le quitte par les raccords 54, 57 > respectivement, en les fai sant communiquer avec le collecteur d'air 25 et le collecteur de combustible 27, respectivement, comme représenté à la figure lo Le diaphragme 51 évite le mélange de 11 air et du combustible, Les trous dans le piston 47 et les ouvertures des raccords 50, 52 et 54 et 57, ont une forme rectangulaire, la même hauteur et une largeur suffisante pour former un passage pour fluide qui permet de s'assureur que le mélange en air combustible est touJours dans la meilleure proportion pour la combustion. Entre la position complètement fermée , dans laquelle le passage de fluide tombe à 0, et la position complètement ouverte, il existe un grand nombre de positions intermédiaires qui per mettent un passage partiel du fluide en proportion suivant les exigeances du mélange combustible du moteur. L'ouverture du régulateur est commandée de l'extérieur et lorsque cette commande est relâchée, le régulateur se fermera de lui-même sous l'action du ressort 58 et de la pression du com bustible agissant sur la surface inférieure du diapragme 51 qui est fermement fixée au piston 47 qui est ainsi poussé vers le haut Pour fermer les trous d'admission et d'échappement. Le distributeur de combustible 30 de la figure 1 com Prend un régulateur centrifuge représenté à la figure 6 avec des détails agrandis et est composé des parties suivantes : le tuyau d'admission de combustible 29, le distributeur de combustible 30, l'arbre d'entrainement 38, une aiguille 59, un ressort 60, un écrou 61, un cylindre creux 63, un bonhomme cylindrique 64, et des écrous 65. Le régulateur est inséré dans le circuit d'ali i mentation en combustible et sert à éviter l'admission de fuel vers les moyens d'entrainement lorsque la vitesse, exprimée en tours par minute du moteur, excède une valeur prédéterminée. L'axe indiqué par X-X à la figure 6, est l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement et ainsi l'axe de rotation du moteur.Le tuyau 29 alimente le combustible à partir du collecteur 27 (Fig.l) vers le distributeur 30 dans la direction indiquée par la flèche de la figure 6. Lorsque l'arbre de commande tourne, le bonhomme 64 est soumise une force centrifuge proportionnelle à la vitesse de rotation de l'arbre de commande et cette force centrifuge agit sur le bonhonme cylindrique 64 vers l'extérieur contre l'action du ressort 60 qui est comprimé par l'action du bonhomme cylindrique qui se déplace en s'éloignant du centre de rotation. Pendant un certain nombre de révolutions de arbre ) de conmande, une position d'équilibre sera ainsi établie entre la force centrifuge agissant sur le bonhomme cylindrique vers l'extérieur et la forme de réaction centripète du ressort. Ainsi le bonhomme cylindrique s'arrêtera à une certaine distance de 12axe de rotation.Lorsque le nombre de tours par minutes excède la valeur prédéterminée, le bonhomme cylindrique 64 est soumis à une force centrifuge supérieure qui agit pour le pousser vers l'extérieur Jusqu'à ce qulil ferme complètement l'ouverture de sortie du cylindre creux 63, comme indiqué en traits pointillés à la figure 6, de façon que le combustible ne puisse plus passer depuis le cylindre 63 vers le distributeur 30. Ainsi le combustible ne peut plus aller vers les tuyères de combustion dtentrainement, il nty a plus de mélange combustible formé et le moteur est forcé à ralentir puisque l'énergie produite par la combustion du mélange combustible cesse.Lorsque le moteur a ralenti à un certain nombre de tours par minute qui nlest plus dangereux, la force centrifuge qui agit sur le bonhomme cylindrique vers l'extérieur dé croit et permet au bonhomme cylindrique de revenir sous l'action du ressort. Ainsi l'ouverture de sortie du cylindre 63, qui était fermée précédemment, s'ouvre de nouveau et le combustible peut à nouveau passer vers les tuyères à combustion d'entrainement. L'aiguille 59 est engagée par vissage dans le manchon 62 de façon quten faisant tourner l'aiguille 59 le nombre de tours auxquels le bonhomme cylindrique 54 fermera l'ouverture de sortie du cylindre 59 puisse varier avec une certaine amplitudeo En fait, pour tout nombre de tours donné, il existe une valeur fixe de la force centrifuge.Lorsque l'aiguille 59 approche du centre, le bonhomme cylindrique 64 exige une force centrifuge plus importante pour se déplacer vers l'ouverture de sortie du cylindre 63 et la fermer, puisqutil doit surmonter une plus grande force produite Par la plus grande compression du ressort 60 et, puisque la force centrifuge plus grande peut seulement entre obtenue par une plus grande vitesse de rotation, la fermeture de l'ouverture de sortie est effectuée à une plus grande vitesse de rotations Le ressort 60 est calibré pour obtenir cet effeto Le coupleur centrifuge 24 de la figure 1 est représenté avec plus de détails à la figure 7 et comprend la poulie 23, l'arbre d'entraînement 38, les aiguilles de roulement 67, 68 et 69, un tambour 70 et un arbre 71.L'arbre d'entrainement 38 entraine le tambour 70 par un accouplement à dents. Les aiguilles de roule ment 67, 68, 69 sont disposées dans des canelures appropriées du tambour 70. Lorsque l'arbre d'entrainement tourne, le tambour tour nera de la meme façon et les aiguilles de roulement disposées dans les cannelures du tambour sont soumises à la force centrifuge qui les applique contre la poulie 23 pour entrainer cette dernière. Le mouvement ou la puissance d'entrainement est recueilli à la poulie 23. Conne la force avec laquelle les aiguilles de roulement sont appliquées contre l'intérieur de la poulie 23 eJ; proportionnel les i la vitesse de révolutions de l'arbre dXentrainement 38, lténer gie qui peut être recueillie à la poulie 23 sera proportionnelle au nombre de tours par minute de l'arbre d'entrainement 38 et lorsque celui-ci aura arrêté, cette énergie sera égale à O.Ce coupleur centrifuge permet ainsi d'obtenir à partir de la poulie 23, une puissance d'entrainement qui est proportionnelle à la puissance engendrée et lorsqu'une puissance d'entrainement supérieure est exigée à la poulie 23, les aiguilles de roulement 67, 68, et 69 glisseront sur la poulie 23 et aucune puissance utile ne pourra etre recueillie sur celle-ci. Le coupleur centrifuge de la figure 1 est claveté sur l'arbre 71 et fonctionne de la meme manière que le coupleur centrifuge décrit ci-dessus. Le coupleur centrifuge 21 sert à relier arbre doentrainement 38 au compresseur l9et ainsi au moteur de démarrage 28 et à la pompe 12. La figure 8 est une coupe transversale prise dans le plan des tuyères à combustion d'entrainement. L'air fourni Par le compresseur 19 passe à travers arbre 38 et est distribué vers les tuyères de combustion dans les directions indiquées par les flèches. D'un autre côté, le combustible atteint les tuyères de combustion par le tuyau 36, comme il est représenté à plus grande échelle au bas de la figure 8.Le combustible pousse sur une bille 75 comprimant un ressort 77 > entre dans un tube 79 et stéchappe Par un grand nombre de petits orifices, où il rencontre le flux draie pour constituer avec celui-ci un mélange explosif qui entre dans les tuyères à combastion d'entraînement, rencontre des résis tances électriques 72 qui sont chaudes, et explose Ainsi les tuyères de combustion sont poussées dans une direction opposée à la direction dans laquelle s'échappent les gaz d'échappement et font tourner arbre d'entrainement 38. Le distributeur 37 destiné à distribuer le courant électrique aux tuyères à combustion est représenté avec plus de détails à la figure 9. Des conducteurs 83 amènent la tension à des bagues b2 fixées au support 37 se prolongeant coaxialement à l'arbre dtentrainement 58. Le support 37 et les bagues 82 sont stationnaires.Pendant la rotation de l'arbre 38, celui-ci entraine en rotation un support 42 portant des contacts 66 glissant sur les bagues 82 et alimentant en tension les anneaux 81 grâce au conducteur 80. Les anneaux 81 s'étendent concentriquement par rapport à l'arbre 38 et tournent avec celui-ci, puisqu'ils sont fixés à cet arbre par trois supports 89. Les anneaux 81 sont pourvus de conducteurs pour alimenter en tension les résistances 72 des tuyères à combustion d'entraînement.Un ressort 76 assure un con tact continu entre les contacts 66 et les bagues 820 Le fonctionnement du moteur est le suivant Tout d'abord on met en route la pompe d'huile de lubrification 22 dont le moteur électrique est alimenté directement par la batterie, et, simultanément, les résistances électriques 72 des tuyères à combustion d'entrainement 31 sont alimentées. Lorsque la pression d'huile à atteint un niveau suffisant pour lubrifier les paliers, le moteur de démarrage électrique 8 est mis en route et pendant la phase de démarrage, il est alimenté par la batterie. Le moteur de démarrage 8 entraine la pompe de combustible 12 et le compresseur d'air 19. Simultanément, ltélectrovalve est fermé pour isoler le vérin 6 de l'extérieur. Le combustible est prélevé du réservoir 2 et dirigé vers la valve à trois voies 9 tandis que l'air est prélevé à travers le filtre 4 et dirigé vers la valve à trois voies 5. A la fois les valves 9 et 5 sont dans la position complètement fermée représentée à la figure 2. Par conséquent, à la fois, l'air et le combustible retournent vers le compres.seur 19 et la pompe 12 respectivement, et continueront ainsi Jusqu'à ce que la pression d'air soit suffisante pour ouvrir la soupape de sûreté 3 qui est réglée à une pression telle quelle s'ouvrira seulement lorsque la pression dtair est suffisante pour faire partir le moteur.Lorsque la valve 3 s'ouvre et que l'air venant du compresseur 19 entre dans le vérin 6, il presse sur le piston à l'intérieur de ce vérin en surmontant la résistance du ressort 7, et > au moyen du palonnier 16, pousse sur les valves 5 et 9 Jusquà leur position d'ouverture complète. Ainsi, flair et le combustible ne sont plus recyclés vers le com Presseur et la pompe et passe vers le régulateur d'écoulement proportionné 10 qui est dans la position complètement ouverte. A Partir du régulateur d'écoulement proportionné 10, l'air et le combustible sont dirigés vers le collecteur d'air 25 et le collecteur de combustible 27; respectivement, depuis le collecteur 25, l'air passe à travers une série d'orifices dans l'arbre d'entrainement 38 et entre dans l'arbre d'entraînement 38 qui est creux et est distribué aux tuyères à combustion d'entrainement, comme indiqué par les flèches de la figure 8. Le combustible entre dans le collecteur de combustible 27, passe à travers le tuyau 29 et entre dans le distributeur de combustible 30, comme représenté à la figure 5. Les tuyaux d'alimentation en combustible 36 reliés au distributeur 30 sont du même nombre que les tuyères à combustionde commande et permettent le passage du combustible depuis le distributeur 30 vers les tuyères à combustion.Ainsi le combustible est dirigé dans les tuyaux 36 vers les tuyères de combustion 31 dans lesquelles il appuie sur la bille 75, surmonte la résistance du ressort 77, entre dans le tube 79 et s'échappe de celui-ci par un grand nombre d'orifices s'ouvrant dans les trous admettant ltair dans les tuyères à com bastion Ainsi le mélange explosif est constitué et se heurte aux résistances chaudes 72 dans la tuyère à combustion et est allumé par celles-ci.Ainsi, les tuyères à combustion d'entrant nement sont poussées dans une direction opposée à celle dans laquel le les gaz d'échappement s'échappent et mettent l'arbre d'entrainement 38 en rotation pour faire partir le moteur qui, graduellement, augmente sa vitesse de rotation et détermine le mouvement rotatif des coupleurs centrifuges 21 et 24 qui sont fermement fixés à ltar bre dtentrainement 38 par des liaisons dentées ou à clavette. Lorsque le moteur a atteint une vitesse correspondante à celle du moteur de démarrage, le coupleur centrifuge 21 se sera dilaté suffisamment pour transmettre ltentière puissance requise pour garder en mouvement le compresseur 19, le moteur de démarrage 8 et la pompe 12 qui sont alors mis en rotation par le moteur.Comme le moteur de démarrage 8 nta plus en aucune façon la nécessité d'entraîner le compresseur 19 et la pompe 12, qui sont alors entrainés par 11 arbre d'entrainement 38, le moteur de démarrage 8 fonctionnera alors comme un générateur et fournira une tension à la batterie. Lorsque le moteur tourne, son arbre d'entrainement 38 fait tourner la poulie 33 au moyen du coupleur centrifuge 24 et la puissance utile est recueillie à la poulie 23. Toutes les opérations nécessaires pour le démarrage du moteur, telles que le démarrage de la pompe à huile, la mise sous tension des résistances des tuyères à combustion d'entrainement, et la fermeture de l'électrovanne 1 sont menées à bien à un moment préétabli par des commandes électriques. Pour arrêter le moteur, l'électrovanne 1 est ouverte par des moyens de commandes électriques, l'air entrant dans le vérin 6 1s échappe vers l'extérieur, le ressort 7 pousse le piston dans le vérin 6 ainsi que la tige de piston reliée à ce piston et le palonnier 16 déplace les valves à trois voies 5 et 9 vers leur position de fermetures De cette manière, ltair et le combustible sont recyclés vers le compresseur 19 et la pompe 12, respectivement, et ne sont plus dirigés vers les tuyères à combustion d'entraînement. Ainsi le moteur ntest plus alimenté en combustible et en air et il s'arrête Lorsque la pression de lthuile lubrifiante est insuffisante, le régulateur de pression 39 (Fig.1 ) provoque l'arrêt de l'appareillage entier du moteur en agissant sur le système d'alimentation électrique. Lorsque, une ou plusieurs des résis )tances électriques 72 des tuyères à combustion d'entrainement sont détériorées de façon à permettre un mélange non explosé et par conséquent dangereux de stéchapper, l'appareillage entier du moteur ssarretera par un dispositif approprié connu dans ltart. En se référant à nouveau à la figure 8, la bille 75 permet au combustible de s'échapper mais ne permet pas à l'air d'entrer car, lorsque aucun combustible ne sséchappe, la bille 75 sera soumise à la pression de ressort 77 pour fermer les ouvertures de sortie du tuyau 360 Ainsi aucun mélange non expbsé ne peut se former dans les tuyaux d'alimentation en combustible. Le dispositif représenté à la figure 6 évite au moteur de dépasser une vitesse de rotation prédéterminée0 Le fonctionnement de ce dispositif a été décrit ci-dessus en référence à la figure 6. Le clapet de retenue 3 permet au combustible de passer vers les tuyères à combustion mais ne permet pas à ltair, qui pour rait stintroduire dans les tuyaux de combustible à cause d'une défectuosité quelconque dans le fonctionnement de la bille 75, dtatteindre la pompe 12 ou le réservoir 20 La soupape de surjeté 11 a pour effet de recycler le combustible vers la pompe 12 lorsque la pression de sortie de la pompe 12 devient dangereuse à cause de ltobstruction des tuyaux de combustible ou d'une vitesse de rotation excessive de l'arbre d'entrainement 38. REVENDICATIONS 1") Moteur rotatif c a r a c t é r i s é par le fait qu'il se compose de la combinaison de a) une pompe à combustible reliée par un tuyau d'ad- mission à un réservoir à combustible et par un tuyau de refoulement vers des valves de distribution ; b) un compresseur d'air relié par un tuyau d'aspiration à un filtre à air et par un tuyau de refoulement vers une valve de distribution ; c) une soupape de sûreté reliée à ladite valve de distribution de combustible, et à ladite valve de distribution d'air pour commander l'ouverture et la fermeture de celle-ci en fonction de la pression dtair ; d) un moteur de démarrage électrique relié par un accouplement flexible à la pompe de combustible et au compresseur d'air ;; e) un arbre lentrainement creux relié partiellement par des moyens rigides à un arbre coaxial au compresseur d1air et à la pompe à combustible ; f) des moyens collecteurs air et des moyens collecteurs de combustible montés sur ledit arbre d'entrainement creux g) des moyens régulateurs d'écoulement proportionnés d'air et de combustible montés en aval desdites valves distributrices d'air et de combustible et communiquant par des tuyaux auxdits moyens collecteurs d'air et de combustible ;; h) au moins deux moyens d'entraînement à réaction reliés par des tuyaux auxdits moyens collecteurs d'air et de combustible, auxdites valves de distribution d'air et de combustible et montés radialement sur ledit arbre dtentrainement creux de la nière à être écartée de l'axe de cet arbre pour que la poussée engendrée dans xeux-ci par la combustion du mélange combustible formé de ltair et du combustible alimenté, produise une force d'entrainement sur ledit arbre d'entrainement creux et produise un mouvement de rotation de celui-ci ; i) des moyens de distribution de courant pour diriger un courant électrique vers lesdits moyens d'entrainement à réaction;; J) des moyens sous forme de poulie de prise de force utile montés coaxialement sur ledit arbre d'entrainement creux Knt susceptibles dsêtre reliés à celui-ci par des coupleurs centrifuges ; et, k) des moyens de lubrification comprenant des moyens régulateurs de pression d'huile lubrifiante. 2") Moteur rotatif, tel que défini dans la reve ndica tion 1 > c a r a c t é r i s é par le fait que les moyens d'entraîne ment à réaction sont disposés pour préparer eux-mêmes le mélange de combustible et d'air requis pour leur fonctlonnementO 90) Moteur rotatif, tel que défini dans la revendication 1, c a r a c t é r i s é par le fait que le moteur rotatif est disposé pour fournir directement la puissance requise à l:entrai nement du compresseur d'air et de la pompe à combustible. 40) Moteur rotatif, tel que défini dans la revendication 1 c a r a c t é r i s é par le fait que le compresseur flair et la pompe à combustible sont disposés pour recevoir la puissance requise pour leur fonctionnement à partir de sources d'alimentation en puissance disposées à ltextérieur du moteur rotatifs