Brevet FR2283316A1 — publié le 19760326

La présente invention concerne un moteur rotatif à explosions du type comportant un rotor et un stator, utilisable pour la propulsion des véhicules ou pour ltentraî- nement de tout mécanisme. On connait déjà des moteurs destinés à propulser des véhicules, moteurs Diesel, moteurs à deux temps ou à quatre temps, et parmi ces moteurs à explosions, différentes dispositions des cylindres, par exemple en V, en étoile, etc..., mais le rendement global du dispositif de propulsion est généralement médiocre, à cause des frottements dus aux transformations de mouvements, et notamment à cause de la transformation d'un mouvement rectiligne alternatif en un mouvement rotatif. De plus, ces moteurs utilisent généralement des carburants sous forme de liquide, dérivés du pétrole, et ces carburants, qui ne sont pas consumés totalement, contribuent à augmenter, dans une proportion non négligeable, la pollution atmosphérique. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et plus particulièrement de créer un moteur rotatif à explosions qui ait un bon rendement, qui soit d'une grande souplesse d'emploi, qui minimise la formation de produits polluants et qui soit également d'une grande sécurité d'emploi. A cet effet, l'invention concerne un moteur rotatif à explosions du type comportant un rotor et un stator, caractérisé en ce que le rotor comporte au moins une cavité dans une région périphérique placée en regard d'une région correspondante du stator, le stator étant muni d'au moins une chambre d'explosions où débouche un moyen d'allumage et où une poudre détonante, provenant d'un orifice d'admission de poudre où elle est introduite par un dispositif de dosage et d'introduction, est poussée vers le moyen d'allumage par un dispositif de distribution dont la position est commandée par des moyens de coordination et dsentraînement actionnés, en fonctionnement normal, par le rotor en rotation, la production de chaleur par le moyen d'allumage provoquant l'explosion de la poudre et la production de gaz sous pression dont la poussée fait d'abord reculer un obturateur, puis entraîne le rotor en rotation. Le fait que le mouvement soit rotatif supprime presque entièrement les vibrations, et la conception même du moteur entraîne la suppression de toute phase d'aspiration; aussi il n'est pas nécessaire de chercher à obtenir une étanchéité parfaite comme c'est le cas entre pistons et cylindres d'un moteur conventionnel à explosions. L'utilisation d'une poudre entraine une économie sensible à l'usage. Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif de dosage et d'introduction de la poudre est une vanne à boisseau dont le boisseau est solidaire d'un levier de commande. L'utilisation d'une vanne à boisseau permet, par une rotation plus ou moins grande du boisseau, de régler aisément le débit de poudre, et, par conséquent, la vitesse de rotation du moteur. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de distribution de la poudre comporte un poussoir agissant contre un ressort de rappel et mobile entre une position dans laquelle il apporte de la poudre à une chambre d'explosion en obturant l'orifice d'introduction de poudre et une position dans laquelle il recule derrière cet orifice d'introduction de poudre afin de laisser échapper une certaine quantité de poudre2 déterminée par le dispositif de dosage d'introduction, et devant ultérieurement être poussée dans la chambre d'explosion, vers un dispositif obturateur, par exemple coulissant. il résulte de cette caractéristique une grande simplicité de construction et une robustesse particuliè- rement intéressante lorsque le moteur est appelé à propulser un véhicule dans les plus dures conditions d'utilisation. Un moteur selon l'invention est représenté à titre d'exemple non limitatif sur les dessins ci-joints, dans lesquels - La figure 1 est une coupe transversale de la partie principale dDun moteur selon l'invention; - La figure 2 est une section longitudinale partielle de la partie du moteur représentée sur la figure 1. Le rotor est constitué par une turbine 1 ayant la forme générale d'un cylindre de révolution à section droite circulaire, tournant à lgintérieur d'un stator constitué par une carcasse 2. Les frottements sont minimisés et la périphérie de la turbine 1 comporte un certain nombre de cavités 3. Selon un mode de réalisation non représenté, ces cavités ont la forme de rainures, s'étendant circonférentiellement, dont la profondeur varie continûment à partir d'une zone de profondeur maximale raccordée à la périphérie de la turbine d'un c6té par une paroi radiale légèrement inclinée par rapport au rayon du cylindre et de l'autre côté par une paroi curviligne se raccordant tangentiellement à la périphérie de la turbine 1, ladite turbine pouvant comporter une ou plusieurs rainures identiques réparties l'une à la suite de l'autre à sa périphérie, mais, préférentiellement, au moins deux rainures afin de ne pas occasionner de déséquilibre. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 1, les cavités 3 sont réalisées sous la forme de trous cylindriques de révolution à section droite circulaire, l'axe longitudinal de ces trous pouvant par exemple ne pas être concourant avec l'axe longitudinal de la turbine 1. Un pignon non représenté est solidarisé, par exemple par clavetage, à la turbine 1, et entraine un autre pignon 4 grâce à un moyen de transmission tel qu'une chaîne 5. Le pignon 4 provoque la rotation d'un arbre à came 6 muni d'une came 7. Le mouvement de la came 7 entraine en translation un guide 8 se déplaçant longitudinalement dans un alésage 9 usiné dans une coulisse 10 fixée sur la carcasse 2. Un poussoir il est solidaire du guide 8, et mobile en translation dans un alésage 12 usiné dans la carcasse Le poussoir 11 est muni d'un moyen de rappel, par exemple un ressort hélicoïdal 13, entourant sa partie extérieure à la carcasse 2, en appui contre la paroi de cette carcasse 2 et contre une paroi du guide 8; l'effort de ce ressort tend à écarter le guide 8 de la paroi de la carcasse 2, mais cet effort est contrecarré par l'action de la came 7 sur ledit guide 8. L'alésage 12 de la carcasse 2 débouche dans une cavité de forme générale cylindrique usinée dans la carcasse 2 et servant de logement à la turbine 1. La carcasse 2 comporte également des moyens destinés à l'introduction de la poudre explosive dans l'alésage 12. Ces moyens sont reliés à un réservoir de poudre non représenté et peuvent étire constitués par des alésages servant de conduits et un dispositif de dosage et d'introduction tel qu'unie vanne à boisseau 14 placée dans le trajet de la poudre et destinée au dosage de celle-ci. La rotation du boisseau de la vanne à boisseau 14 est liée à la position d'un moyen de commande tel qu"un levier relié mécaniquement audit boisseau. La sortie de la vanne à boisseau 14 débouche dans un orifice dtintroduction de la poudre dans l'alésage 12, à proximité de l'extrémité du poussoir 11, entre cette extrémité et une zone d'allumage d'un moyen d'allumage, constitué par exemple par une bougie d'allumage 152 dans la région d'une chambre d'explosion. Ici > la bougie d'allumage 15 est placée parallèlement à ltaxe de rotation du rotor 1. La chambre d'explosion comporte2 dans sa partie aval, un obturateur coulissant 16 destiné à créer une certaine compression empêchant que la poudre fuse au lieu d'exploser. Cet obturateur 16 est placé dans une cavité de forme générale cylindrique 17, usinée également dans la carcasse 2, et coopère avec un ressort hélicoïdal 18 qui le maintient en position fermée. Sur sa partie supérieure, l'obturateur 16 est muni dune zone inclinée 19 facilitant son escamotage et permettant à l'explosion d'agir par réaction sur les cavités 3 du rotor 1. Le ressort hélicoïdal 18 est maintenu dans son logement 20 par un flasque 21 fixé à la carcasse 2, par exemple par vissage. La carcasse 2 est également munie d'une sortie d'échappement 22 qui est constituée par un orifice la traversant, cet orifice débouchant tangentiellement dans l'alésage cylindrique où tourne le rotor et pouvant être relié à des organes d'échappement non représentésy tels qu'un tuyau d'échappement. L'ensemble turbine 1 et carcasse 2 est relié par deux flasques 23, munis chacun d'un palier à billes non représenté recevant l'axe de la turbine 1, les flasques 23 étant fixés à la carcasse 2 par des vis de fixation logées dans des trous taraudés 24. Le moteur est réalisé de préférence en acier ou en un matériau susceptible de supporter les divers efforts. L'entraînement du moteur est obtenu initialement par un démarreur électrique traditionnel. Le refroidissement du moteur peut être assuré par circuit d'alimentation en fluide de refroidissement, à un radiateur non représenté. Le dispositif comporte une pompe à eau montée sur l'arbre du moteur qui entraîne également une dynamo ou un alternateur2 ainsi que l'allumeur. Le refroidissement peut également être assuré par air pulsé. La rotation de la turbine 1 dans le sens indiqué par la flèche de gauche entraîne celle du pignon qui en est solidaire et par conséquent, par l'intermédiaire de la chaîne 5, la rotation du pignon 4 dans le sens également indiqué. Cette rotation du pignon 4 entraîne celle de l'arbre à came 6 et par conséquent le mouvement de la came 7 et la translation du guide 8 qui entraîne le poussoir 11 contre l'action ressort 13. La vanne à boisseau 14 ayant été préalablement placée en position ouverte, le débit de poudre est plus ou moins important selon la position du levier, non représenté, qui commande le boisseau. Le poussoir 11 pousse par conséquent la poudre dans la chambre d'explosion où se trouve le dispositif d'allumage 15. Ce dispositif peut être de différente nature soit à bougie chaude, soit à haute fréquence, soit polythermique; ce dernier dispositif d'allumage, particulièrement avantageux, diffère de la bougie conventionnelle par son principe de fonctionnement et provoque l'allumage au moyen d'une flamme ionisante, et non par une simple étincelle. L'allumage provoque l'explosion et la production de gaz sous pression qui s'introduisent dans la cavité 3 positionnée en regard de la chambre d'explosion après avoir provoqué l'escamotage du dispositif obturateur 16. Leur détente dans la cavité 3 entraîne la turbine 1 en rotation et ils s'échappent de ladite cavité 3 lorsque celle-ci arrive en regard de l'orifice d'échappement 22. L'angle & entre la direction de l'axe de l'alésage 12 et celle du rayon de la turbine 1 passant par l'extrémité de cet alésage 12 située du côté de ladite turbine 2, doit être choisi en tenant compte notamment des caractéristiques désirées pour la détente de l'introduction des gaz dans une cavité 3. Le fonctionnement peut être obtenu à l'aide de différentes poudres explosives, mais la poudre T, pyroxylée et se présentant sous la forme de petits grains carrés de 1 millimètre de côté environ, lissés au graphite, est particulièrement intéressante car elle n'explose pas sous l'action d'un choc. Il est important de ne pas utiliser de poudres abrasives. Afin de limiter encore les risques, il est possible d'utiliser un réservoir de poudre en matière plastique semi-souple, avec un dispositif de sécurité ayant pour but, en cas de choc important, de noyer la réserve de poudre par de l'eau, ou par un autre liquide ininflammable, afin que lá production de chaleur, ou d'une étincelle ne provoque pas d'incendie. Compte tenu de ces précautions, un tel moteur n'est pas plus dangereux qu'un moteur à essence traditionnel, les vapeurs d'essence stagnant au sol et formant des nappes stationnaires incendiaires et explosives. Ce moteur rotatif, sans vilebrequin ni piston, ni soupape, fonctionne particulièrement simplement, les pertes de rendement par frottements étant considérablement minimisées, et avec un équilibrage exceptionnel. Il peut être facilement muni d'un dispositif de silencieux et d'un filtre anti-pollution. Selon l'usage auquel il est destiné, on peut prévoir de provoquer plusieurs explosions par tour, ou bien une explosion pour plusieurs tours, selon l'inertie de la turbine 1. Compte tenu de sa grande puissance massique, il est capable d'atteindre des vitesses très élevées, de l'ordre de 20.000 tours par minute. A puissance équivalente, ce moteur, dont l'encombrement est moindre que celui d'un moteur conventionnel, est dépourvu de vibrations car il est constitué par une turbine qui tourne librement sans a-coup. A sa simplicité technologique, de construction, de fonctionnement et dtins- tallation, s'ajoute une mise en marche facile. Il ne consomme pas d'huile, et, plus petit et plus léger, il est donc, en principe, meilleur marché qu'un moteur à essence, ou un moteur Diesel conventionnel. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVBNDICATIONS 10) Moteur rotatif à explosions du type comportant un rotor et un stator, caractérisé en ce que le rotor (1) comporte au moins une cavité (3) dans une région périphérique placée en regard d'une région correspondante du stator (2), le stator (2) étant muni d'au moins une chambre d'explosions où débouche un moyen d'allumage (15) et où une poudre détonante, provenant d'un orifice d'introduction de poudre où elle est introduite par un dispositif de dosage et d'introduction (14), est poussée vers le moyen d'allumage (15) par un dispositif de distribution (8, 11, 13) dont la position est commandée par des moyens de coordination et d'entraînement (4, 5, 6, 7) actionnés, en fonctionnement normal, par le rotor en rotation, la production de chaleur par le moyen d'allumage (15) provoquant l'explosion de la poudre et la production de gaz sous pression dont la poussée fait d'abord reculer un obturateur (16), puis entraîne le rotor (1) en rotation. 20) Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'allumage (15) de la chambre d'explosion est une bougie de chauffage, un dispositif à haute fréquence, ouundispositif polythermique. 30) Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de dosage et d'introduction (14) de la poudre est une vanne à boisseau (14) dont le boisseau est solidaire d'un levier de commande. 40) Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de distribution de la poudre comporte un poussoir (11) agissant contre un ressort de rappel (13) et mobile entre une position dans laquelle il apporte de la poudre à une chambre d'explosion en obturant l'orifice d'introduction de poudre et une position dans laquelle il recule derrière cet orifice d'introduction de poudre afin de laisser échapper une certaine quantité de poudre, déterminée par le dispositif de dosage (14), et devant ultérieurement être poussée dans la chambre d'explosion, vers un dispositif obturateur (16), par exemple coulissant. 50) Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de coordination et d'entrat- nement (4, 5, 6, 7) commandant la position du poussoir comprennent une came (6) solidaire d'un pignon denté (4) actionné en rotation par une chaîne (5) entraînée elle-mme par la rotation diun pignon denté solidaire du rotor (1). 6 ) Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rotor (1) est mobile en rotation à l'intérieur du stator (2). 70) Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rotor (1) a la forme générale dgun cylindre de révolution à section droite circulaire et est muni d'au moins une cavité à sa périphérie, cette cavité ayant une profondeur variable, et formant une rainure tangentielle à la périphérie du rotor (1). 80) Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rotor (1) a la forme générale d'un cylindre de révolution à section droite circulaire et est muni de cavités (3) ayant la forme de trous cylindriques (3), de quelques millimètres de profondeur. 90) Moteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les trous (3) ont une forme cylindrique de révolution à section droite circulaire, et occupent une position non radiale par rapport au rotor (1). 100) Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble formé par le rotor (1) et le stator (2) est solidarisé par deux flasques (23) munis chacun d'un palier à billes recevant lFaxe de la turbines les flasques (23) étant fixés à la carcasse (2) par des vis.