Brevet FR2294320A1 — publié le 19760709

La présente invention se réfère aux dispositifs rotatifs à chambres de volume variable, susceptibles de fonctionner soit comme pompes ou compresseurs pour fluides liquides ou gazeux, soit comme moteurs hydrauliques ou pneumatiques, voire myome comme moteurs à combustion interne. On sait que le dispositif à volume variable le plus courant est constitue par le système cylindre/piston, mais qu'en outre de celui ci 1 t os en connatt grand nombre d'autres dans lesquels on ne trouve plus le mécanisme alternatif maneton-bielle-piston, et qu'on désigne pour cette raison sous le nom de rotatifs. Le plus répandu est constiqué par la pompe à palettes coulissantes. Tous ces dispositifs rotatifs souffrent du meme inconvénient, savoir l'importance des parties frottantes et la difficulté qui en résulte pour assurer L'invention vise à permettre d'établir un dispositif du genre en question dans lequel le nombre des pièces frottantes, l'importance de leurs surfaces de contact et celle de leurs vitesses relatives se trouvent réduits dans une mesure considérable. L'invention vise en outre à réaliser un tel dispositif sous une forme de construction simple et peu conteuse. Le dispositif suivant l'invention comprend essentiellement un stator cylindrique, une chemise annulaire tournant dans ce stator en contact étanche avec la périphérie intériéure de celui-ci, un rotor tournant autour d'un axe décentré par rapport à l'axe commun du stator et de la chemise, et une biellette articulée au rotor et à la chemise pour les atteler angulairement l'un de l'autre, cette biellette formant en même temps palette dans ltespace compris entre le rotor et la chemise, tandis que d'une part il est prévu dans le rotor, ou respectivement dans la chemise, un logement dans lequel la palette vient se loger lorsqutelle passe dans la zone de contact du rotor dans la chemise, cette palette étant profilée de manière à maintenir ltétanchéité de ladite zone, et que autre part la chemise comporte deux lumières respectivement disposées en amont et en aval de ltarticulation de la palette à la chemise , ces deux lumières étant par ailleurs décalées suivant l'axe du dispositif de manière à communiquer respectivement avec l'une et ltau*re de deux gorges intérieures du stator, lesquelles communiquent à leur tour avec l'entrée et la sortie du dispositif. Comme dans les dispositifs connus du genre en question, la biellette ou palette divise en deux chambres l'espace en forme de crois sant qui sépare le rotor de la chemise et il est facile de voir que l'une de ces chambres est toujours de volume croissant et l'au- tre toujours de volume décroissant, de sorte que leurs communications respectives avec les gorges du stator assurent le fonctionnement du dispositif. Dans une forme dtexécution préférée la chemise est solidaire de deux joues latérales qui entourent le rotor, mais qui peuvent ne pas votre au contact du stator. On réduit ainsi au minimum l'importance des frottements sur les faces latérales du rotor puisque les vitesses relatives qui entrent en jeu correspondent simplement au léger déplacement angulaire oscillatoire qui apparat entre le rotor et la chemise. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qutelle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 est une coupe longitudinale schématisée dtun dispositif suivant l'invention. Fig. 2 est une coupe transversale suivant II-II (fig. 1). Fig. 3 est une vue de détail en perspective montrant l'articulation de la biellette ou palette à la périphérie du rotor ainsi que sa cavité de logement dans celui-ci. Fig. 4 est une vue en perspective de l'intérieur de la chemise au voisinage de son point d'articulation avec la biellette. Fig. 5 est une coupe transversale de détail à grande échelle montrant la biellette à sa position d'effacement complet. Fig. 6 à 10 sont des schémas explicatifs correspondant à fig. 2, mais montrant les pièces à une série de positions successives au cours d'un cycle de fonctionnement. Fig. 11 est une coupe semblable à celle de fig. 5, mais correspondant à une variante. En fig. 1 et 2 la référence 1 désigne le stator du dispositif. Ce stator comporte une cavité intérieure cylindrique dont la périphérie est creusée de gorges annulaires la et lb axialement décalées l'une par rapport à 17autre. Dans le stator 1 et en contact frottant étanche avec la périphérie intérieure de celui-ci est disposée une chemise cylindrique 2 portée par deux joues latérales 3 solidaires de deux moyeux annulaires 3a montés à rotation à l'intérieur du stator 1 par l'intermédiaire de roulements 4. L'ensemble de la chemise 2 et de ses flasques 3 renferme un rotor cylindrique 5 porté par un arbre 6 qui traverse les moyeux 3a pour entre lui-mtme monté à rota tion dans le stator 1 par l'intermédiaire de roulements 7.Comme le montrent bien fig. I et 2, l'axe du rotor est décalé par rapport à celui de la chemise et le rayon de ce rotor est d'autre part tel qu'il vient en contact étanche avec la chemise 2 le long d'une génératrice indiquée en G en fig. 2. Le rotor (fig. 2 à 4) est attelé avec la chemise 2 par l'intermédiaire d'une courte biellette 8 dimensionnée en largeur de manière à constituer palette entre les deux joues 3. Le rotor 5 est découpé au droit de la biellette 8 d'une creusure Sa dimensionnée de façon telle que cette biellette puisse venir s'y loger lorsqu'au cours de la rotation elle passe dans la zone de la génératrice G. Dans lte- xemple représenté les extrémités de la biellette 8 sont découpées en forme de chape pour recevoir deux oreilles 2a (fig. 4) et 5b (fig. 3) respectivement solidaires de la chemise 2 et du rotor 5. En fig. 3 et 5 les axes d'articulation de la biellette ont été réfé rentes 9. La chemise 2 est perforée de deux lumières 2b et 2c (fig. 2 et 4) disposées au voisinage de l'oreille 2a d'articulation de la biellette 8, de part et d'autre de celle-ci dans le sens angulaire, et de part et d'autre également de son plan transversal, ces deux lumières communiquant respèctivement avec les gorges la et lb du stator 1. Le stator 1 comporte deux tubulures 1c et ld qui communiquent respectivement avec les gorges la et lb. Pour exposer le fonctionnement on se réfèrera aux schémas de fig. 6 à 10. En fig. 6 la biellette 8 se trouve dans la zone qui correspond à la génératrice G de contact entre le rotor 5 et la chemise 2. Dans ces conditions elle ne joue plus le rtle de cloison de division de ltespace compris entre le rotor et la chemise. On se trouve en fait au point mort du cycle. En fig. 7 le dispositif a tourné d'environ 900. Dans ces conditions la biellette 8 a commencé à jouer son rl9le de palette et elle a divisé l'espace précité en deux chambres A et B. La première communique avec la gorge lb et la tubulure Id tandis que la seconde est en communication avec la gorge la et la tubulure lc. En fig. 8 le rotor 5 a tourné de 900 de plus. En comparant fig. 7 et 8, il est facile de voir que la chambre A a augmenté de volume, alors que le volume de la chambre B a au contraire diminué. Il y a donc eu aspiration par la tubulure îd et refoulement par la tubulure lc. En fig. 9 l2angle de rotation est de 2700 à partir de la position de fig. 6. La chambre A se rapproche de son volume maximum et la chambre B de son volume minimum. L'effet d'aspiration et de refoulement se poursuit. En fig. 10 on se rapproche du point mort signalé plus haut. La chambre A est pratiquement à son maximum, tandis que la chambre B arrive au volume zéro. La biellette 8 est presque entièrement escamotée dans son logement 5a. Un instant après, on se retrouve à la-position de fig. 6. La chambre B s'est entièrement annulée tandis que la chambre A est redevenue la chambre unique de fig. 6, ctes*-a-dire qutaussit8t que la biellette 8 aura dépassé la position de point mort, elle deviendra la chambre B du cycle suivant. On notera quten raison de la présence des joues latérales 3, le frottement entre les parties tournantes et les parties fixes est iimité à la surface cylindrique de contact entre la chemise 2 et le stator i. Certes il existe encore un certain f-rottement entre le rotor 5 et les joues 3, mais le mouvement relatif entre ces deux genres de pièces correspond simplement à la légère différence périt dique entre la vitesse uniforme du rotor 5 et celle très légèrement oscillante de la chemise 2. Les pertes correspondantes sont donc remarquablement faibles. En ce qui concerne le profil de la biellette 8, on peut remarquer que lorsqu'on se trouve en dehors du point mort (par exemple position de fig. 2) elle assure ltétanchéité uniquement par contact entre ses parties terminales arrondies et d'une part la périphérie intérieure de la chemise 2, autre part l'une des extrémités du logement 5a du rotor 5. Son bord extérieur n'est jamais entièrement appliqué contre la paroi interne de la chemise 2. On peut donc prévoir le bord intérieur plat ou convave et pour le bord extérieur adopter en première approximation un arc de cercle au rayon du rotor si l'on ne veut pas déterminer son profil point par point. On peut encore noter qutentre les extrémités de la biellette 8 et celles du logement 5a il est obligatoirement ménagé des petits vides qu'on a référencés V en fig. 5. Pour qu'au passage du point de tangence G ces vides n'engendrent pas des fuites légères, on peut evesltuellemen-r xçncastrer des joints plastiques dans la paroi de la chemise 2, Mais -L1 est également possible, comme montré en fig. Il, de les supprimer enwdèrement en prévoyant que la biellette 8 stes- camote pour moitié dans un logement 5a du rotor et pour moitié dans un logement 2d creusé dans la chemise 2 elle-meme. Avec une telle réalisation les axes 9 peuvent se trouver centrés sur les surfaces cylindriques respectives du rotor et de la chemise. Tel qu'on l'a décrit ci-dessus le dispositif suivant l'inven- tion fonctionne en pompe ou compresseur et, comme il est réversible, en moteur hydraulique ou pneumatique. Mais il est également possible de 1utiliser comme moteur à explosion. Il suffit à cet effet de lui associer un compresseur d'alimentation (qui peut entre constitué par un dispositif identique), d'arr-ter la gorge d'aspiration lb à une position telle que celle de fig. 7 et de prévoir un peu plus loin une bougie d'allumage pour allumer le mélange ainsi refoulé sous pression, une fois qutil est isolé de la gorge lb. Il y a alors explosion et le mélange se détend jusqutau cycle suivant durant lequel il s'échappe.Bien entendu au lieu d'alimenter le dispositif en air carburé, l'on pourrait utiliser de ltair non carburé à condition de remplacer la bougie par un injecteur, le moteur fonctionnant alors en Diesel. Il doit d'ailleurs entre entendu que la description qui précède nta été donné qu'à titre dtexemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. On comprend tout d'abord que la représentation de fig. 1 et 2 a été volontairement simplifiée. Dans la pratique le stator doit entre fait en plusieurs pièces pour permettre le montage de la chemise et lJun au moins des flasques de celle-éi doit entre démontable pour qu'il soit possible dy introduire le rotor. D'autre part on a indiqué que la biellette 8 pouvait se loger soit dans le rotor, soit pour moitié dans le rotor et dans la chemise ; mais rien ntempercherait de la loger toute entière à l'intérieur de la chemise prévue suffisamment épaisse à cet effet. Bien qu'on ne l'ait pas signalé, il est évidemment possible d'équiper le dispostitif de joints d'étanchéité appropriés. REVENDICATIONS 1. Dispositif rotatif à chambres de volume variable, propre à former pompe, compresseur ou moteur, du genre comprenant un stator cylindrique, un rotor disposé de façon excentrée à l'intérieur de ce stator, au moins une palette pour diviser en chambres élémentaires l'espace qui entoure le rotor, et des moyens de distribution reliant ces chambres alternativement à ltentrée et à la sortie du dispositif, caractérisé par la combinaison des dispositions ci-après - il comprend une chemise cylindrique creuse tournant en contact étanche avec la périphérie du stator - le rotor est en contact étanche avec une génératrice de la périphérie intérieure de la chemise - le rotor est relié à la chemise par le moyen d'une biellette qui constitue simultanément palette divisant en deux chambres l'espace compris entre la chemise et le rotor - il est prévu dans le rotor, ou respectivement dans la chemise, un logement dans lequel la biellette vient se disposer lorsqutelle passe la zone de contact du rotor avec la chemise, ladite biellette étant profilée de manière à maintenir ltétanchéité dans cette zone - la chemise et le stator comportent des- moyens de liaison de manière que celle des deux chambres précitées dont le volume va en croissant communique avec l'entrée du dispositif et l'autre avec la sortie. 2, Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de liaison entre la chemise et le stator comprennent deux gorges circulaires creusées dans la périphérie intérieure du stator et deux lumières percées dans ltépaisseur de la chemise au voisinage de l'articulation de la biellette à cette dernière, ces lumières étant décalées d'une part angulairement pour se trouver de part et d'autre de l'articulation précitée, autre part axialement de manière à communiquer respectivement avec l'une et ltautre desdites gorges. 3. Dispositif suivant ltune quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la chemise est solidaire de deux flasques latéraux qui stappliquent à contact frottant contre le rotor, ces flasques étant montés à rotation à l'intérieur du stator. 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé ear ce que le logement destiné à recevoir la biellette est entièrement prévu dans le rotor. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le logement destiné à recevoir la biellette est prévu pour moitié dans le rotor et pour moitié dans la chemise, les axes d'articulation de cette biellette se trouvant sur les surfaces cylindriques respectives du rotor et de la périphérie de la chemise. 6. Dispositif suivant les revendications I et 2, destiné à fonctionner en moteur à combustion interne, caractérisé en ce que la gorge correspondant à l'admission starrête au bout d'un angle limité, de manière à permettre la combustion ou explosion dans une chambre ne communiquant plus avec