Brevet FR2137178A1 — publié le 19721229

Ia présente invention concerne un dispositif tournant du type à "Capsulisme". L'invention concerne également des moteurs sus ceptibles de fournir du travail à réception ou production interne d'un fluide quelconque, ou d'en assurer le comptage. On connait déjà divers moteurs rotatifs. Toutefois, ces moteurs présentent tous l'inconvénient d'autre d'une fabrication et d'un fonctionnement très complexe, car la variation de volume des chambres s'obtient par des moyens autres qu'une simple rotation en pas à pas, ou déplacement en translation circulaire. Vu la complexité du mouvement des organes délimitant la ou les chambres de compression et de détente, on est en présence de problèmes très difficiles, concernant l'étanchéité de ces chambre. Ces problèmes concernent non seulement la réalisation de cette étanchéité, mais également l'usure rapide des moyens d'assurer cette étanchéité. En outre, la forme géométrique souvent complexe des diverses pièces constituant de tels moteurs rotatifs constitue un inconvénient grave pour la diffusion de tels moteurs. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des dispositifs connus et de créer un dispositif à 'tCapsulisme" de construction simple, àssurant une grande fiabilité et susceptible de fonctionner en moteur et en compteur avec un très haut rendement. Â cet effet, la présente invention concerne un dispositif tournant à "Capsulismes" roto-alternatif, tel que moteur ou compteur du type à palettes rotatives concentriques, caractérisé en ce qu'il comporte un volume torique variable, de section quelconque, déterminé par le déplacement de palettes solidaires de moyeux unidirectionnels logés à l'intérieur d 'un carter circulaire et susceptibles de tourner autour de l'axe d'enroulement du tore, ainsi délimité dans un sens de rotation prédéterminé par la position d'antidévireurs. Ces palettes délimitent en rotation pas à pas dans le volume torique ainsi engendré, des chambres dont le volume varie inversement. Ce dispositif reçoit ou crée son fluide de travail par des moyens d'alimentation et d'échappement appropriés. Suivant une autre caraotéristique de l'inven tion, le volume torique variable est délimité par l'enveloppe du carter d'une part, et d'autre part-par des moyeux unidirectionnels auxquels sont fixées les diverses palettes dont la section utile correspond à la section du volume torique dans laquelle elles se déplacent. Suivant une caraotéristique de l'invention, les moyens assurant la rotation des palettes et la rotation de l'arbre moteur dans un seul sens, sont constitués par des antidé- vireurs prévus d'une part entre les moyeux porte palettes et l'arbre de sortie moteur et d'autre part entre les moyeux porte palettes et le carter de l'ensemble du dispositif. Ce à l'invention, la variation de volume des chambres de compression ou de détente s'effectue par simples rotations périodiques des palettes. La pression exercée par les palettes sur les parois du carter et sur les moyeux est nulle, En outre, comme les palettes ont une surface de séparation importante et constante, sans pour cela nuire au fonctionnement du dispositif, l'étanchéité des chambres se trouve assurée par construction et sans frottement, d'où le rendement élevé d'un tel dispositif. Par ailleurs, les surfaces destinées à assurer l'étanchéité de ces palettes, ainsi que celles du logement sont extrêmement simples (pièces de révolution) et faciles à réaliser avec une grande précision, tout en conservant des frais de fabrication très bas. De plus, et à titre de corollaire, le faible prix de revient d'un tel dispositif permet d'en assurer une très large diffusion, c'est à dire de l'appliquer à de nombreux usages où les "capsulismes" connus resteraient très onéreux. Un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention sera décrit plus en détail sur le dessin ci joint, représentant en perspective le principe rotors combinés selon 1 invention. Le dispositif selon l'invention susceptible de constituer un moteur ou un compteur, est constitué schématiquement d'un carter t dans lequel use trouvent deux rotors supportant chacun une ou plusieurs palettes, comme ceux reprdsentés sur l'unique figure jointe. L'ensemble "rotors" est formé par deux él-- ments 2 et 3, supportant chacun une palette susceptible de tourner autour d'un axe X - X dans une direotion unique, déterminée par les antidévireurs 4 - 5 - 6 - 7. Le carter, les deux demi-rotors à palettes, définissent des chambres annulaires de volume variable, comme cela sera décrit ci-dessous. Ces chambres sont en outre, formées par des flasques de fermeture du carter 8 et 9, qui supportent en même temps les antidévireurs extérieurs. Chaque demi-rotor est calé extérieurement du côté des paliers sur un antidévireur 4 et 7 et intérieurement sur un antidévireur 5 et 6 agissant directement sur l'arbre central 10, libre dans le sens travail C. Du fait de ces antidévireurs, les demi-ensembles moyeux - palettes 2 et 3 ne peuvent se déplacer que dans un sens de rotation. Les orifices d'alimentation et d'échappement sont prévus dans les flasques ou le cylindre extérieur fixe, pour permettre, ou l'introduction d'un fluide quelconque sous pression, ou celle de comburant et carburant agissant sur les palettes. En admettant que la chambre 12 se trouve à l'admission, le fluide à détendre pénètre dans cette chambre. La pression développée par le fluide dans la chambre 12 agit sur la face de l'ensemble palette rotor 3 et pousse cet ensemble dans le sens de la flèche C. Par contre, le fluide exerçant une pression égale sur l'autre ensemble palette rotor 2, celui-ci ne peut se déplacer étant bloqué par l'antidévireur 4. Lorsque l'ensemble palette rotor 3 s'est déplacé d'un certain angle, correspondant à la détente que l'on veut réaliser, la chambre 12 est mise en communication avec l'échappement, et le fluide détendu s'échappe. A ce moment, la chambre 11 est en état d'admission et elle reçoit à son tour le fluide à détendre comme précé-demnent la chambre 12. Dans ce cas, l'ensemble palette rotor 3 reste bloqué et le fluide de la chambre 11 agit sur l'ensemble flette rotor 26 Les mouvements périodiques de rotation des deux ensembles, palettes rotors 2 et 3 sont-transmis à l'arbre moteur 10 par l'intermédiaire des antidévireurs intérieurs 5 et 6. Ce fonctionnement reste valable, mutatis mutandis lorsqu'on exige une course angulaire différente pour les deux en sembles palettes rotors, par exemple pour l'amélioration d'un y cive thermodynamique. Dans le mode de réalisation représenté, on a prévu deux demi rotors ne comportant chacun qu'une palette, toute foisv on peut multiplier ces palettes pour une section donnée, de façon à augmenter le couple moteur. On peut aussi régulariser le couple à l'aide d'un volant d'inertie, en notant qui à aucun moment l'arbre moteur de ce dispositif ne subit d'effet de couple inverse, la variation du couple moteur étant toujours positive. Le dispositif tournant tel que décrit ci-dessus, est dtune construction extremement simple, car les diverses pièces composantes sont de conception facilement et économiquement réalisables à l'échelon industriel. De plus, les palettes constamment guidées, ayant une grande surface d'étanchéité-avec les faces intérieures du cylindre, la présence de joint d'étanchéité reste superflue, un jeu limite d'assemblage et la présence dans beaucoup d'utilisa tions, d'un film lubrifiant permet d'obtenir une étanchéité parfaite et un fonctionnement continu de haute fiabilité. En outre, les anti-dévireurs sont aussi des organes de haute fiabilité, qui restent de toute façon , facilement remplaçables. D'où l'entretien économique de ce dispositif ; les antidériveurs restant pratiquement les seules pièces d'usure. Enfin, le rapport volume/puissance est très avantageux, et le rendement énergétique est très élevé du fait de ltétanchéité ne nécessitant pas de joint à forte pression. De ce fait, le couple résistant du moteur est très faible, le dispositif fonctionnant en moteur peut utiliser des fluides quelconques. On peut envisager des liquides ou des gaz y compris la vapeur de tous fluides en cycle ouvert ou fermé. En moteur thermique, il peut dtre utilisé en combustion interne ou externe. Ce moteur peut également fonctionner dans certains cas en dépression. En outre il pourra Btre utilisé dans les milieux dangereux comme : moteur anti-déflagrant. Le réglage de la vitesse de rotation d'un tel dlapositif, qu'il soit pneumatique, hydraulique ou autre, peut s'ef fectuer par une limitation admission ou échappement d'une manière identique à un vérin linéaire classique. Par ailleurs, 1'arbre de commande peut tourner plus vite que le moteur lui-mme, dans le sens de la marche. Dans une variante de réalisation, on prévoit des antidévireurs supplémentaires ou à blocage pour avoir un dispositif réversible à volonté, ou 8tre utilisé an pompe. Ce moteur est d'une utilisation très intéressante en hydraulique sur les machines outils et en général, où l'on utilise des moteurs pneumatiques à vitesse moyenne et couples im portants1 par exemple moteur de levage. Le contrôle du déplacement angulaire d'un tel moteur est aisé par construction. L'adjonction d'indexations posi- tives pourra lui donner des courses angulaires de haute précision, très avantageuses en machines-outila. Ce dispositif tournant à capsulisme, rotoalternatif, constitue en outre, un vérin rotatif à palettes sans limitation de course. Quel que soit le fluide utilisé, ce moteur fournit un couple élevé, meme à très faible pression. Ce moteur peut avantageusement remplacer des moteurs classiques à pistons, car son prix de revient reste très inférieur à celui des machines à t;tapsulisme classique. Un autre avantage d'un tel dispositif est dû au fait que le couple est maximum au démarrage, ce qui reste particulièrement indiqué pour la traction ou le levage. Une autre application du dispositif selon l'invention concerne son utilisation pour le comptage de tous les fluides. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemplès de réalisation ci-dessus décrits, et représentés, pour lesquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation (Èxemple : moteur thermique) sans pour cela sortir du cadre de l'invention du nouveau "capsulismef ci-dessus définis REVEND I C AT ION S 10) Dispositif tournant à capsulisme rotoalternatif, tel que moteur du type rotatif à palettes concentri quels, caractérisé en ce qu' il comporte un volume torique de section quelconque, des palettes solidaires de rotors, logéea dans ce volume torique et susceptibles de tourner périodiquement autour de ltaxe d'enroulement du tore dans un sens de rotation prédéterminé par la position d'antidévireurs, ces palettes délimitant par leur rotation angulaire dans le volume torique, des chambres aont le volume varie périodiquement et inversement, ce dispositif comportant en outre9 des moyens d'alimentation et d'échappement pour le fluide utilisé, qu'il soit de provenance externe ou interne. 20) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume torique est délimité d'une part par l1en- veloppe du carter ou cylindre 9 et par des rotors à palettes dont la section utile correspond à la section utile dans laquelle ils se déplacent. 30) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume torique engendré par les palettes a une section torique quelconque telle que rectangulaire, carrée ou circulaire, et en ce que les palettes sont solidaires de leur moyeu que nous appelons rotor 40) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens assurant la rotation des rotors à palettes dans un seul sens sont constitués par des antidévireurs prévus entre les rotors à palettes et l'arbre de sortie d'une part et le carter d'autre part. 50) Dispositif selon la revendication 1, carac tersé en ce que les moyens d'alimentation et d'échappement du fluide sont constitués par des orifices d!admission ou d'échappement r évus dans les parties du carter refermant le volume torique, ou par joint tournant central. 60) Moteur caractérisé en ce qu'il est constitué d'un dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, recevant ou fabricant lui-m8me un fluide sous pression ou dépression cons tituwnt le fluide moteur. 70) Dispositif caractérisé en ce qulil est constitué d'un ensemble selon l'une des revendications de 1 à 6 dont l'arbre est entrainé en rotation par le mouvement circulaire périodique des rotors à palettes. 80) Compteur selon l'une des revendications I à 7 caractérisé en ce qu'il constitue un dispositif de mesure de fluide.