Brevet FR2262731A1 — publié le 19750926

La présente invention concerne les appareils du type Moteur ou compresseur à piston rotatif t dans lequel l'organe mécanique sur lequel s'exerce la poussée des gaz est animé d'un mouvement rotatif continu Le demandeur de la présente demande a déposé le 21 Décembre 1972 une demande de Brevet N0 72-46804 dans laquelle il est décrit un moteur de ce type dans lequel l'organe moteur est un rotor cylindrique tournant dans une chambre excentrée à laquelle il est tangent sur, au moins, une génératrice, ledit rotor étant muni d'une palette tangentielle oscillante jouant le r81e de piston. Ladite palette parcourait naturellement la surface intérieure de ladite chambre sous l'action de ressorts appropriés, ce qui avait pour effet de diviser constamment la chambre principale en deux chambres dont le volume variait de façon cyclique , l'une d'elles étant en expansion quand l'autre était en contraction . La chambre en expansion était en relation constante avec un compresseur d'air qui, sous le contrôle d'une valve à ouverture variable, introduisait dans ladite chambre, sous pression constante, un volume d'air variable qui recevait simultanément une proportion constante de carburant pulvérisé . Une étincelle se produisait des la fin de cette injection provoquant l'explosion de ce mélange parfaitement constant . La puissance ainsi produite était proportionnelle au volume de mélange introduit , donc au temps pendant lequel la valve d'entrée avait été maintenue ouverte .Ladite explosion provoquait la rotation du rotor et l'expansion de la chambre sous l'effet de la poussée s'exerçant sur la palette qui jouait le r81e de piston, alors que, pendant ce même temps l'autre chambre se contractait chassant les gaz brillés à travers l'orifice d'échappement avec lequel::nlle était en relat.ion constante Ledit dispositif présentait l'avantage de l'absence de tout mouvement alternatif appréciable , donc d'un équilibrge naturel presque parfait . I1 présentait aussi l'avnr+.age d'une constance parfaitement contrôlée de la proportion du mélange explosif , le taux de earburant par rapport au volume d'air introduit étant s+ric tement eonstant . La pvisane dudit moteur ne variait donc qu'en fonction du volume du mélange introduit . De sorte que la combustion pouvait ainsi être totale quelque soit le régime d'utilisation et la puissance fournie .Ce dispositif présentait en outre l'avantage de fournir un couple constant , pour un volume déterminé, indépendant de a vitesse de rotation. Selon une variante dudit dispositif la palette jouant le rôle de piston était décrite comme étant radiale se déplaçant aussi par translation radiale. Dans l'un et l'autre cas un tel dispositif présentait cependant l'inconvénient que le frottement de la palette rPrcourant la paroi intérieure de la chambre d'ex?'osion était accru par la force centrifuge qui s'exerçait sur ladite palette , ce qui risquait de provoquer un frottement excessif aux grandes vitesses Cet inconvénient était m8me accru dans le cas de la palette tanger, tielle oscillante , la pression des gaz concourant aussi dans ce cas à appliquer la palette contre ladite paroi intérieure de la chambre . Ceci était une cause de réduction de rendement aussi bien qu'une cause d'usure Le dispositif objet de la présente invention permet d'éviter cet inconvénient .Pans celui-ci en effet la palette qui joue le rôle de piston , cloisonnant la chambre d'explosion, ne se meut plus librement dans son logement tangentiel ou radial . Elle est guidée positivement de telle manière que son extrémité tangente de très près la paroi intérieure de la chambre sans qu'il y ait réellement contact entre elles.Seuls des segments très légers placés en ce point assurent l'étanchéité du système , leur faible poids rendant pratiquement nul l'effet sur eux de la force centrifuge Pour cela ladite palette est reliée à un maneton excentré situé sur l'axe de rotation du rotor et rendu fixe par rapport à la charre contenant le rotor L'excentricité dudit maneton étant égale à l'excentricité de la chambre parcourue par la palette on comprend que l'extrémité libre de cette dernière suivra constamment la paroi intérieure de la chambre excentrée sans jamais frotter sur celle-ci .L'usure se trouve donc supprimée et le rendement général en est amélioré Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple seulement, un mode de réalisation de l'objet de la présente invention , dans le cas d'une palette radiale, un montage semblable pouvant être prévu dans le cas d'une palette tangentielle La figure 1 est une vue schématique en élévation montrant ltobjet de la présente invention monté dans un moteur rotatif à palette radiale dont le flasque avant est enlevé La figure 2 est une vue schématique en élévation du stator dudit moteur, en coupe selon un plan perpendiculaire à l'axe La figure 3 est une vue schématique en coupe verticale, selon l'axe, du rotor La figure 4 est une vue schématique en coupe partielle transversale, selon le plan AB , de la palette faisant office de piston Les figures 5 et 6 sont des vues schématiques des deminoyaux assemblés formant l'étanchéité latérale au niveau de ladite palette Tel qu'il est représenté le dispositif comporte ( figures 1 et 2 ) le rotor clindriquel solidaire de l'arbre cylindrique 2 , qui est l'arbre moteur , qui tourne librement dans les flasques latéraux de la chambre cylindrique 3 qui est excentrée par rapport audit arbre 2 , le rotor tangentant la paroi intérieure de la chambre selon la génératrice 4. Les orifices d'admission des gaz, l'orifice d'allumage et l'orifice d'échappement se répartissent comme il a été décrit dans le Brevet NO 72-46804 , de part et d'autre de cette génératrice de tangence .Les orifices d'alimentation 5 et d'allumage 6 sont situés en amont du piston par rapport à son sens de rotation , l'orifice d'échappement 7 est situé en aval . Le piston lui-m8me est constitué par la palette radiale 8 ( fig. 1 et 3 ) qui coulisse radialement dans le rotor 1 et qui est prisonnière de l'excentrique 9 solidaire de la chambre 3 par l'intermédiaire de l'arbre fixe 10 autour duquel tourne librement l'arbre creux 2 du rotor 1 . Le guidage de la palette 8 par l'excentrique 9 , dont l'excentration est égale à celle de la chambre 3 , s'opère au moyen d'une lumière rectangulaire ou oblongue 11 située à l" extrémité centrale de la palette 8 , ladite lumière présentant son petiot côté égal au diamètre de l'excentrique 9 et son grand côté égal à ce diamètre majoré du double de l'excen- tration de la pièce 9 . Ainsi le contact sera toujours maintenu entre l'excentrique 9 et la lumière 11 , quelle que soit la position angulaire du rotor 1 dans la chambre 3 . Le contact entre ces deux pièces se fera toujours au niveau de deux génératrices dia métralement opposées de l'excentrique 9 . Une glissière 32 peut astre interposée entre l'excentrique 9 et les parois de la lumière rectangulaire 11, selon un procédé connu , pour accroître la portée du maneton sur les parois de ladite lumière Donc le dispositif étant ainsi constitué on constate que l'extrémité libre de la palette 8 suivra constamment la surface intérieure de la chambre 3 au cours de la rotation du rotor I sans jamais prendre appui sur elle , étant constamment conduite par l'excentrique 9 Des segments d'étanchéité 12 sont placés dans des rainures pratiquées sur la tête de la palette 8 , la force centrifuge s'exerçant sur eux seuls. Le rotor est lui-même muni sur chacune de ses faces dtun jeu de segments circulaires concentriques 13 et 14 . Et ltétanchéité latérale de la palette est complétée par les segments 15, 16 et 17 ( fig. 1 ) . Des pastilles de liaisons 18 et 19 conformes à celles prévues dans le Brevet 72-46804 sont placées au niveau des extrémités adjacentes de ces segments d'étanchéité L'étanchéité au niveau des surfaces de guidage de la pa lette 8 est obtenue au moyen des noyaux fragmentés cylindriques 20 et 21 ( fig. 1, 5 , 6 ) .Ces noyaux fragmentés sont essentiellement formés de deux demi-cylindres ( fig. 6 ) dont chaque partie se loge dans un chambrage ménagé dans chacune des parois du- rotor et de la palette se faisant face . De sorte que ces demi-cylindres que la pression des gaz fait s'appliquer l'un sur l'autre peuvent se déplacer l'un par rapport à l'autre afin de permettre le déplacement de le palette 8 . En outre chacun de ces demicylindres est lui-même sectionné en deux parties selon une ligne brisée ( figure 5 ) permettant un déplacement longitudinal et indépendant de chacune de ces parties .Ceci afin de permettre à chacune des faces extrêmes de ces noyaux autre appliquée sur la face latérale correspondante de la chambre 3 sous l'effet de la pression des gaz qui s'insèrent dans ladite zone de séparation de res noyaux fragmentés ; chacune des lignes brisées de séparation des deux demi-noyaux ne correspondant pas avec l'autre afin de ne pas faciliter la transmission des gaz de part et d'autre dudit noyau à travers lesdites lignes de séparation Be résultat recherché sur le plan de la réduction du frottement entre la palette jouant le rôle de piston et la chambre excentrée est donc ainsi obtenu tout en maintenan une étanchéité suffisante à ce niveau Par ailleurs le mouvement de translation alternative radiale de la palette peut être utilisé pour assurer la circulation- du fluide de lubrification qui peut sistre aussi utilisé comme fluide de refroidissement .Pour cela 1 8 palette 8 ( figure 3 ) est consti- tuée par une pièce évidée 22 , gainée, comme il a été dit par l'excentrique 9 et enchâssant une partie 23 du rotor qui pénètre sans jeu dans l'évidement de la partie 22 de la palette 8 . Les évidé- vents de ladite palette sont essentiellement constitués par les canaux 24 et 25 situés de part et d'autre d'une cloison médiane 26 .L'un de ces canaux, le canal 25 , communique par une de ses extrémités avec l'ouverture 27 d'un canal communiquant avec une chambre fermée semi-annulaire 28 du rotor et par l'autre extrémité avec un canal 29 ménagé à l'intérieur des arbres 2 et 10 L'autre canal 24 communique par une de ses extrémités avec le canal 30 situé à l'autre extrémité de la chambre 28 et par son autre extrémité avec le canal 31 indépendant du canal 29 et situé, comme ce dernier dans les arbres 2 et 10 , cette dernière communication se faisant à travers une lumière demi-circulaire extérieure à 11 arbre 10 de telle manière que cette communication ne soit établie que durant la phase d'expansion de la chambre 3 Par ailleurs les canaux 29 et 31 sont munis extérieurement de clapets à travers lesquels ils communiquent l'un avec la tuyauterie d'arrivée du fluide, l'autre avec la tuyauterie de refoulement De sorte que du fait de la translation alternative de la pièce 22 par rapport à la pièce 23, il se produit dans les canalisations 24 et 25 un effet d'aspiration et de refoulement du fluide qui circule ainsi successivement , selon les flèches des figures 2 et 3 , dans la canalisation 31 puis 24 , atteint le sommet de la palette pour atteindre la canalisation 30 et la chambre 28 , d'où il passe par le canal 27 vers le canal 25 à travers lequel il atteint le canal de refoulement 29. I1 est bien entendu que l'étendue de l'invention n'est pas limitée à l'exemple , ou aux exemples, de réalisation qui en ont été décrits , toute variante, considérée comme équivalence, ne pouvant en modifier la portée La présente invention peut êtreutilisée pour la construction de moteurs rotatifs à palettes , quelque soit le nombre de palettes utilisées En cas de pluralité de palettes, chacune est guidée par le même excentrique 9 . Elle peut aussi bien autre utilisée pour la construction de compresseur de gaz utilisant le meme procédé selon la demande de brevet déposée par le demandeur le 21.12.72 sous le NO 72-46802, le moteur ci-dessus décrit à titre d'exemple étant parfaitement réversible , seuls les conduits d'admission et de refoulement devant être spécialement aménagés dans ce but et occuper des positions connues en pareil cas REVENDICATIONS 10) - Dispositif permettant dans un système rotatif à chambre excentrique d'assurer l'étanchéité au niveau de l'extrémité libre d'une palette entre ladite extrémité et la chambre excentrée parcourue par ladite palette sans qu'il y ait de contact direct entre ladite extrémité de palette et ladite chambre, Caractérisé par le fait qu'il comporte un moyen assurant le guidage constant de ladite palette au cours de la révolution du rotor de telle manière que l'extrémité libre de la palette parcoure la chambre à distance constante très proche de la paroi de ladite chambre ; un moyen assurant l'étanchéité au niveau de l'espace de valeur constante et exiguë laissée entre ladite extrémité et la paroi de la chambre ; ainsi qu'un moyen assurant 1' étanchéi- té entre les parois latérales de ladite palette et les parois latérales de ladite chambre ; et un moyen assurant l'étanchéité entre les parois latérales de ladite palette et les parois du rotor qui les guide 20) - Dispositif selon la revendication 1, Caractérisé par le fait que le moyen assurant le guidage constant de ladite palette au cours de la révolution du rotor de telle manière que l'extrémité libre de la palette parcoure la chambre à distance constante très proche de la paroi de ladite chambre, est un excentrique fixé sur l'arbre autour duquel tourne le rotor et solidaire de la chambre excentrique et dont l'excentration est égale à l'excentration de la chambre par rapport à l'axe du rotor cylindrique et est orientée dans la même- direction, ladite palette étant constamment retenue par ledit excentrique au cours de sa rotation à l'intérieur de la chambre 30) - Dispositif selon la revendication 2, Caractérisé par le fait que la palette est constamment retenue par l'excentrique au cours de sa rotation à l'intérieur de la chambre au moyen d'une lumière rectangulaire ou oblongue traversée par ledit excentrique , ladite lumière présentant son petit c8té égal au diamètre de l'excentrique et son grand c8té égal à ce même diamètre majoré de deux fois l'excentration 40) - Dispositif selon la revendication 1, Caractérisé par le fait que le moyen assurant l'étanchéité au niveau de l'espace de valeur constante et exiguë laissée entre ladite extrémité et'la paroi de la chambre parcourue par ladite extrémité est un jeu de segments interposés dans cet espace et pou vant jouer, sous effet de la force centrifuge, et des éléments élastiques qu'ils comportent, dans les rainures de la palette qui les reçoivent . 50) - Dispositif selon es revendications 1 et 4 Caractérisé par le fait que le moyen assurant l'étanchéité entre les parois latérales de ladite palette et les parois latérales de ladite chambre sont des segments contenus dans des rainures pratiquées sur les parois latérales de la palette et dont les extrémités adjacentes aux extrémités des segments situés à l'extrémité libre de la palette sont reliée entre elles par des pastilles contenues elles-memes dans des ehambrages effectués dans lesdites parois de la palette 6 ) - Dispositif selon la revendication 1 > Caractérisé par le fait que le moyen assurant l'étanchéité entre les parois latérales de ladite palette et les parois du rotor qui les guide est constitué par des demi-noyaux cylindriques fragmentés , chaque dem4-noyau étant situé dans des haribrages pratiqués, l'un dans chaque paroi latérale de la palette, l'autre dans la paroi du rotor qui la guide et vis à vis du chambrage correspondant de la palette de telle manière que ces deux demicylindres fendus selon un plan diamétral puissent se déplacer l'un par rapport à l'autre par translation selon ce même plain, chacun de ces demi-cylindres étant lui-meme fragmenté selon une ligne brisée dàns des plans orthogonaux au plan précédent, permettant l'ex- pansion longitlldinale des chacun de ces demi-cylindres . 70) - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, Caractérisé par le fait que la lubrification et le refroi pissement de l'ensemble mobile sont opérés -au moyen d'un effet d'aspiratìon et de refoulement obtenu par le déplacement alternatif de la palette elle-meme . 80) - Dispositif selon la revendication 7, Caractérisé par le fait que la palette util--Eée pour véhiculer le fluide de lubrification et de refroidissement du rotor est composée d'un corps creux coulissant de façon ajustée sur une partie du rotor qui pénètre en elle et forme le piston d'une pompe qui utilise pour véhiculer le fluide, des canalisations aménagées au sein même de la palette et communiquant d'une -part, à travers l'axe du rotor , avec des canalisations extérieures munies de clapets et reliant l'aspiration et le refoulement , et d'autre part avec une chambre ménagée à l'intérieur du rotor et qui peut ainsi entre parcourue par le fluide pompé par la palette du fait de son mouvement de translation alternative au cours de la rotation du rotor