Brevet FR2133719A1 — publié le 19721201

La présente invention concerne un moteur perfectionné. . la présente invention a notamment pour objet un moteur du type à réaction dans lequel un jet d1échappëment a une action particulière à la périphérie d'un rotor comportant un arbre de 5 sortie ; dans lequel le rotor est destiné à comprimer l'air et à le chauffer à"Une-température suffisamment élevée pour provoquer l'allumage du carburant également;introduit dans le rotor, ee dernier étant d'une construction particulière comportant des canaux en spirale de section droite décroissante de façon que 10 l'air introduit au centre du rotor soit comprimé par la force centrifuge pour le chauffer à une température suffisamment élevée pour allumer un carburant également introduit"dans le rotor par un canal séparé ; dans lequel le jet-s'échappant du rotor principal heurte des aubes analogues à celles d'une turbine formées 15 sur un rotor supplémentaire pour le faire tourner avec le rotor principal dans un-carter commun.,, • . D'autres avantages et caractéristiques de l'invention res.sortiront de la description qui va suivre, faite'en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif, mais nullement 20 limitatif, des formes de réalisation de l'invention. Sur ces dessins : la figure 1 est une coupe du rotor d'un moteur selon l'invention suivant la-."ligne 1-1 de la figure 2 ; la figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la 25 figure 1 ; " " la figure 3 est une coupe sensiblement suivant la ligne 3-3 de la figure 1 ; la figure 4 est une coupe sensiblement suivant la ligne 4-4 de la figure 3 5 30 la figure 5 représente à grande échelle une partie du rotor représenté sur la figure 2 ; la figure 6 est une coupe sensiblement suivant la ligne 6-6 de la figure 3 5 la figure 7 est une vue analogue à la figure 1 repré-35 sentant une variante et suivant la ligne 7-7 de la figure 8 ; les figures 8 et 10 sont des vues suivant les lignes 8-8 et 10-10 respectivement de la figure 7 ; 72 13121 2 2133719 la figure 9 es^ une vue suivant la ligne 9-9 de la figure 8 ; la figure 11 montre à grande échelle une partie de la construction représentée sur la figure 7 ; et 5 la figure 12 représente une modification. Le moteur représenté comporte un rotor 10 présentant un arbre tourillonnant dans des paliers espacés 14 et 16 d'une structure fixe 18 comprenant un carter ayant des ailettes de refroidissement solidaires 22. 10 Le rotor 10 est de construction spéciale et comporte des canaux séparés 24 et 26 pour l'air et des canaux séparés 28 et 30 pour le carburant qui communiquent avec une région ou chambre de mélange d'air et de carburant correspondante 32, 34, puis avec une chambre de combustion 72 où le mélange d'air et de 15 carburant brûle pour produire un jet de ggz brûlés à des endroits diamétralement opposés de la périphérie dû rotor 10. Dans certains cas, on peut ne prévoir qu'un seul jet de gaz brûlés ou plus de deux,mais il est préférable"d'avoir recours à plus d'un jet pour équilibrer les forces. 20 Sur les dessins, on n'a représenté en détail qu'une seule des deux chambres de mélangé et des deux sorties sur la figure 3, mais il est évident que l'autre chambre de mélange et l'autre sortie sont identiques. pour On voit que chacun des canaux séparés 24 et 26 /l'air 25 communique à son extrémité interne avec une seule source d'air commune par l'intermédiaire du centre de l'arbre creux 12 du rotor et que ces canaux 24 et 26 sont chacun généralement en forme de spirale et ont une section droite qui diminue progressivement de sorte que la rotation du rotor 10 provoque par cen-30 trifugation la compression et par suite l'élévation de la température de l'air introduit dans les canaux 24 et 26. L'air ainsi chauffé et porté à une pression supérieure entre dans la zone de mélange représentée en 34 sur la figure 3 et provoque l'allumage du carburant introduit dans la chambre 34 à partir d'une 3.5 chambre à carburant 30. Le carburant qui peut être de l'essence', du kérosène, de l'alcool ou touts autre matière qui brûle est introduit dans 72 13121 3 2133719 les canaux 28 et 30 du rotor par des conduits de communication H correspondants 44, 46 sit'ùés dans l'arbre 12 du rotor. Le rotor 10 a de préférence une section droite comme celle représentée sur la figure 2 qui est plus épaisse autour du moyeu et qui di:ni-5 nue vers ses extrémités. Le carter 18 est équipé de préférence d'un silencieux et d'un dispositif de récupération des produits de combustion et des déchets qui sortent du carter 18 par un conduit d'échappement 60 fixé à ce dernier. Le carter 18 peut comporter des ailettes 10 de refroidissement 22. Ainsi, le rotor du moteur aspire l'air par l'intermédiaire de son moyeu, le comprime par centrifugation, le mélange avec le carburant à sa périphérie et allume ce carburant par la chaleur de l'air comprimé par le rotor. Des taux' de compression 15 supérieurs à 100 bars permettent d'obtenir des rendements relativement élevés avec un poids relativement faible. De préférence, un pare-flamme 70 (figure 3) constitué par une série de petits cônes suspendus en un réseau, comme représenté, est placé du côté aval de la chambre de mélange 34 20 dans la chambre de combustion 72 qui peut présenter un étranglement dans la buse 73 près de sa sortie 74. Le rotor est de préférence refroidi. Lorsque le rotor est refroidi, la chaleur extraite du rotor est également utilisée pour chauffer l'eau de refroidissement et engendrer de la vapeur 25 d'eau et cette vapeur est utilisée pour développer un couple sur le rotor. Ainsi, l'eau peut être introduite dans le moyeu du rotor par des conduits 56, 58 de l'eau de refroidissement qui tournent naturellement avec le rotor et qui communiquent avec des canaux 50 réservés à l'eau et ménagés dans le rotor autour des canaux 30 d'air, comme on le voit sur la figure 5- La partie externe de ces canaux 50 est parallèle à la chambre de combustion 72 et à la buse 74. Une autre série s'étend de la même manière près de la chambre de combustion associée à la chambre de mélange 32 du côté diamétralement opposé du rotor, pour obtenir de nouveau un 35 équilibre. L'eau entrant dans le moyeu du rotor est chauffée progressivement en parcourant le canal 50 en direction de la périphérie du rotor et elle est transformée dans ce passage en 72 13121 2133719 vapeur d'eau qui s'échappe des extrémités des canaux 50 ayant la forme d'une buse et entre dans le carter 22 en formant un jet qui développe un couple supplémentaire sur le rotor en augmentant ainsi le rendement du moteur. 5 La température résultant de la chaleur de compression peut être abaissé§pour atteindre une compression plus efficace en ajoutant de l'eau à l'air introduit dans le moyeu. Dans la variante représentée sur les figures 7 à 11, les pièces analogues sont désignées par les mêmes numéros de 10 référence que sur les figures précédentes. Cette variante est caractérisée par le fait qu'elle comporte un ou plusieurs rotors supplémentaires 100, 100A, 100B qui tourillonnent dans le carter commun 18. Le rotor 100 présente une série d'aubes espacées 101 analogues à celles d'une turbine que rencontre le jet d'échap-15 pement du rotor 10 pour transformer l'énergie de ce jet en énergie de rotation dans le rotor 100. Ce jet d'échappement, après avoir rencontré les aubes 101, est dirigé successivement sur les aubes 101 A, 10113 des rotors correspondants 100A, 100B, les gaz ayant épuisé leur énergie pouvant s'échapper ensuite par un ou plusieurs 20 orifices 18A du carter. Des guides (non représentés sur les dessins) sont placés entre le rotor 100 et le rotor 100A d'une part et 1OOA et 100B d'autre part pour diriger les gaz sur les rotors 100A et 100B suivant l'angle correct. Comme représenté, les rotors 100 et 10 tournent dans des directions opposées sur 25 les figures 7 et 11 et peuvent être mis en rotation à des vitesses différentes selon que les deux rotors sont reliés ensemble d'une façon rigide ou selon que des paliers sont intercalés pour permettre une rotation . indépendante de ces deux rotors. Comme on le voit, ces deux rotors 10 et 100 sont reliés ensemble par 30 des pignons pour qu'ils fonctionnent d'une manière interdépendante. Comme le montrent les figures 8 et 9, l'arbre 112 supporte deux pignons 120, 121 dont chacun engrène avec un jeu correspondant 122, 123 de trois pignons, chacun d'eux et chaque pignon de chaque jeu tourillonnant à l'intérieur du carter 18. Par 35 exemple, comme on le voit sur la figure 9, le jeu 123 comporte des pignons 125, 127 et 129 qui tourillonnent sur des bouts d'arbre 131, 133 et 135 faisant saillie à partir du carter 18. Ces trois 72 13121 5 2133719 pignons sont en, réalité doubles, chacun d'eux, comportant un pignon »* ' correspondant plus petit 125A, 127A, ,129A dont chacun engrène - avec une-,denture 141 formée sur un élément de support 143 du rotor 100. Ce rotor 100 présente un.second élément de support analogue 5 142 qui. .est également relié par engrenage à l'autre jeu 122 de pignons (analogue à celui désigné par 123). • . Le rotor 100A est supporté pour tourner sur le rotor 100 par deux séries de pignons doubles 150, 151 qui tourillonnent sur le carter 18 et sont destinés à relier les éléments de support 10 142, 143 du rotor 100 avec une denture correspondante 160, 161 (figures 8 et 11) formée sur la périphérie d'éléments de support correspondants 170, 171 du rotor 100A. De la même manière, un rotor 100B analogue au rotor 1OOA est supporté pour tourner sur le rotor 100A par deux séries de pignons doubles 180, 181 dont 15 chacun tourillonne sur le carter 18 et sont destinés à relier une denture externe 182, 183 respectivement, les éléments de support correspondants 170, 171 à une denture interne correspondante 190, 491 respectivement formée sur des éléments de support correspondants 192, 193 du rotor 100B. 20 On se rend compte que cette combinaison d'engrenage et d'éléments de support des-rotors 100A, 100B leur permet de tourner dans des directions opposées. En service, comme indiqué par les flèches 200, 201, 202, 203 sur la figure 7, le rotor principal 10.et le rotor 1OQA tournent dextrorsum et les rotors 25 100 et 100B tournent sinistrorsum.. Il est prévu de préférence un changement de-vitesse- entre les étages, c'est-à-dire que le rotor 10 tourne à la vitesse la plus élevée et que le rotor 100B tourne à -la vitesse la plus lente, les rotor 100 et 100A tournant à des vitesses intermédiaires mais différentes. 30 Dans les cas où. une rotation indépendante des rotors ■est souhaitable, les -rotors 100, 100A, 100B entraînent les éléments de support 142, 143 comme décrit .plus haut ; toutefois, dans ce cas, les grands pignons des jeux 122, 123 et les deux ■" pignons 120, .12-1 fixés à -l'arbre 112 sont supprimés. Les petits 35 pignons de ces jeux 122, 123 restent, mais l'un d'eux est solidaire d'un arbre analogue au bout d'arbre 131 de,la figure 9 qui maintenant fait saillie à travers le carter 18-comme on le 72 13121 6 2133719 voit sur la figure 1.2. et constitue l'arbre de prise de force 214 des rotors 100, 100A et 1O0B. ■ Plus spécialement et comme on le voit sur la figure 12, l'élément de support 142 présente une denture interne 1421 qui 5 engrène avec un pignon 225A fixé à un arbre de sortie 214 qui tourillonne dans le carter 18. Naturellement, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites et représentées et est susceptible de recevoir diverses variantes entrant dans le cadre et l'esprit 10 de l'invention. ' . 72 13121 7 2133719 REYBNDICA TIOHS 1. Moteur à réaction caractérisé en ce qu'il comporte un rotor, une chambre de combustion près de la périphérie dudit rotor, un canal ménagé dans le rotor et destiné à un fluide entre- 5 tenant la combustion qui s'étend d'une partie interne dudit rotor à ladite chambre de combustion, et un canal ménagé dans le rotor qui est destiné à un carburant et qui communique avec une chambre de mélange située près de la chambre de combustion, un organe situé dans ledit canal pour que la rotation du rotor provoque la 10 compression du fluide entretenant la combustion contenu dans le canal et son chauffage avant qu'il entre dans la chambre de mélange à une température suffisamment élevée pour allumer le carburant dans ladite chambre de combustion. 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce 15 que ledit canal est en spirale. 3. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le canal a une surface de section droite qui diminue à mesure qu'il s'éloigne de l'axe de rotation du rotor. 4- Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce 20 qu'il comporte un carter entourant le rotor et présentant un orifice de sortie pour les produits de conibustion. 5. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une buse dans le rotor et un pare-flamme entre le canal d'échappement et la chambre de combustion. 25 6. Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit canal est orienté dans une direction opposée à celle dans laquelle s'étend la chambre de combustion dans un sens généralement parallèle à l'axe de rotation du rotor. 7. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce 30 qu'il comporte un conduit réservé à un fluide de refroidissement dans le rotor et en relation de conduction thermique avec ledit canal et se terminant près de la périphérie du rotor pour engendrer de la vapeur qui forme un jet d'échappement à ladite périphérie en sortant dudit conduit. 35 8. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un conduit réservé à un fluide de refroidissement dans ledit rotor et en relation de conduction thermique avec le 72 13121 8 2133719 canal et se terminant près de la périphérie dudit rotor pour engendrer de la vapeur et pour qu'un jet d'échappement soit produit à ladite périphérie par le fluide de refroidissement ou sa vapeur entrant dans la chambre de combustion. 5 9. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un rotor supplémentaire sur lequel sont dirigés les gaz s'échappant de la chambre de mélange pour transformer l'énergie de ces gaz en énergie ou force de rotation dans le rotor. 10. Moteur selon la revendication 9, caractérisé en ce 10 que le roter supplémentaire tourne à la même vitesse que le rotor mentionné en premier lieu. 11. Moteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le rotor supplémentaire tourne à une vitesse différente de celle du rotor mentionné en premier lieu. 15 12. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un fluide de refroidissement est ajouté au fluide entretenant la combustion à l'entrée- du rotor.