Brevet FR2318306A1 — publié le 19770211

La présente invention se rapporte à un générateur d'énergie et un moteur de manipulation de fluides, et se réftre en particulier à un moteur générateur d'énergie par combustion d'hydrocarbures ou de gaz combustibles, de provenance quelconque, susceptible d'être appliqué comme moteur pour la manipulation ou le transvasement de liquides et de gaz à la façon d'une pompe, reçevant l'énergie motrice pour cette dernière application d'une source extérieure. Selon l'invention, le présent générateur peut titre employé comme moteur à explosion, comme moteur à essence ou comme moteur de combustion utilisant du gas-oil, du pétrole, du hérosène, du fuel-oil, du mazout ou des gaz corbustibles. Une autre application de l'objet de l'invention consiste en son emploi comme pompe de transvasage de gaz et de liquides, pour la transmission à distance d'énergie par l'intermédiaire de mouvements de compression ou de refoulement de fluides, et pour l'accumulation d'énergie dans des réservoirs dans le meme système. Il peut également etre employé comme propulseur ou récepteur d'énergie à distance du fait du déplacement de fluides. Le dispositif objet de la présente invention, de forme sphérique, peut titre utilisé comme générateur d'énergie de type stationnaire dans des véhicules automobiles ou des bateaux pour l'entraînement de ceux-ci, ou comme élément auxiliaire, par exemple comme pompe pour la manipulation de liquides ou de gaz; il peut également etre employé dans des aéroplanes destinés à des applications diverses, et être incorporé dans des machines-outils fixes ou manuelles, soit comme générateur d'énergie pour cellesci ou comme pompe pour la manipulation et/ou la transformation de la pression desdits fluides en énergie mécanique. La présente invention, dans son application comme moteur générateur d'énergie mécanique, présente les avantages suivants Ses vibrations sont insignifiantes et il peut etre construit en dimensions quelconques ; ses chambres d'admission, qui constituent en mdme temps les chambres de compression, explosion ou combustion, présentent un volume élevé par rapport aux dimensions de construction du moteur ; l'inertie des pistons ne doit pas etre freiné, comme c'est le cas pour les moteurs conventionnels, car il n'en a pas ; de ce fait, sa capacité ne se voit pas diminuée par cet inconvénient. Ledit moteur est Us élémentaire et simple, car il est constitué dlun nombre très réduit de pie ces, ce qui fait que sa fabrication est économique et que l'usure des pièces est pratiquement nulle. M8me si le moteur est fabriqué en dimension réduite, la robustesse de ses pièces et parties constitutives réduit la possibilité de pannes Il peut étre positionné et d-=placé en une position quelconque puisque celle-ci n'a pas d'influence sur son fonctionnement, vu qu'il ne comporte pas de carter. En utilisant le moteur objet de la présente invention comme pompe pour le transvasement de fluides, cell-ci présente outre les avantages exposés ci-dessus - et grEce au grand volume de ses chambres d'admission/compression - un débit et une pression élevés. En plus, le débit peut être optionellement réglé d'un minimum à un maximum, indépendamment du nombre de révolutions. Le moteur selon l'invention est constitué essentiellement de deux parties principales : D'un bloc sphérique, et des dispositifs de rotation. Le bloc est formé de deux hémisphères complètement sphériques à l'intérieur, l'extérieur pouvant prendre des formes variables, sphériques ou non ; lesdites hémisphères sont jointes à l'aide d'un moyen de raccordement quelconque. Dans lesdites hémisphères sont incorporées les bougies ou gicleurs, suivant qu'il slagit d'un moteur à explosion ou de combustion ; dans le cas d'une pompe, le bloc contient les lumières d'admission et de refoulement correspondantes pour la circulation de fluides qui, dans ce mode de réalisation, ne dispose pas des conduites d'échappement, indispensables pour les moteurs proprement dits. Dans ce cas, différentes lumières sont pratiquées dans le bloc constitué des deux hémisphères, à travers lesquelles lesdites conduites sont en communication avec l'intérieur de la sphère ; lesdites conduites correspondent à la conduite d'admission d'air ou de gaz et à la conduite d'échappement à l'atmosphère ou au collecteur d'échappement respectif Les dispositifs giratoires qui effectuent la rotation à l'intérieur du bloc sont constitués de trois pièces ; deux d'entre elles sont des onglets sphériques, et l'autre est une calotte sphérique tronçonnée. Chacun d-s onglets sphériques comprend un arbre logé dans un coussinet respectif, lequel sert à le retenir en position; lesdits onglets tournent autour d'un axe qui correspond à l'arbre respectifs Les deux arbres.ne sont pas situés sur un même axe mais ils correspondent à des axes qui forment un angle, entre eux, dont la valeur varie en fonction du mode d'utilisation suivant lequel est construit le moteur. Dans le sens du diamètre correspondant aux extrémités des onglets sphériques, chacun desdits onglets est fixé de façon pivotable, - tout en gardant sa liberté de rotation - sur la troisième pièce dont la forme ressemble à celle d'une calotte sphérique tronçonnée ; lesdeux diamètres formés par les extrémités de chacun des onglets coincident en un mème point qui est précisément le centre géométrique de l'espace sphérique dans lequel ils sont logés à un angle droit l'un par rapport à l'autre ; il s'ensuit que le mode de fixation de ces onglets sur la calotte tronçonnée est également orthogonale, ressemblant à celui des joints cardan. Les axes des arbres associés aux onglets sont perpendiculaires dans un meme plan aux diamètres entre les extrémités de l'onglet correspondant, leur prolongation saillissant vers ltex- térieur de la sphère, et chacun étant situé dans un plan différent par rapport à l'autre ; de ce fait, lesdits arbres confèrent un mouvement giratoire équilibré à la calotte sphérique troncon- née à laquelle ils sont reliés par l'intermédiaire de leurs onglets respectifs. Selon cette disposition, en supposant un axe idéal de la calotte tronçonnée, perpendiculaire au plan de celle-ci dans son point central, ledit axe serait la génératrice de deux coins liés à leurs sommets, et ledit point de liaison coinciderait avec le centre de la sphère qui est en mente temps le centre de la calotte sphérique tronconnéee Le mouvement giratoire équilibré de la calotte tronçonne définit, comme il a déjà été mentionné, à 11 intérieur de la sphère, une augmentation et une réduction successives des volumes des chambres définies par les onglets sphériques, la calotte tronçonnée, et la sphère, la diminution et l1augrntation étant alternatves et inverses dans l'autre hémisphèrea Lesdits onglets sphériques définissent, avec la rotule, ou calotte sphérique tronçonnée, cuatre vorppartimenbs ou chambres à l'intérieur de l'espace sphérique ; ces compertiments giratoi- res augmentent et diminuent leur volume du fait du mouvement giratoire équilibré de la rotule et de la rotation constante du mé- canisme ; de cette manière, les gaz ou liquides sont aspirés et ensuite comprimés S'il- s'agit d1un générateur d'énergie, une fois la compression effectuée, l'allumage se produit au moyen d'un système correspondant provoquant une expansion violente des gaz qui agissent sur la rotule et l'onglet correspondant et tendent à les écarter l'une de l'autre ; en effet lesdites pièces s'écartent, mais ils le font seulement en faisant tourner tout le dispositif rotatif qui entraine l'arbre moteur, créant ainsi l'énergie qu'on se propose d'obtenir. L'allumage se produit de façon alternative dans chacune des hémisphères, ce qui confère au moteur une régularité de marche et une puissance considérables. L'augmentation du volume détermine une succion, et ia diminution suivante du volume des chambres determine une compression des fluides ; de cette façon, on obtient l'énergie aspirante et refoulante dans le cas où l'appareil, selon l'invention, est destiné à titre utilisé comme pompe pour le transvasage de liquides etiou de gazo Selon l'invention, les arbres qui sont solidaires des onglets définissant lesdites chambres, forment un angle déterminé qui est approprié au mode de fonctionnement auquel est destiné le générateur, de sorte que la capacité des chambres varie d'un minimum à un maximum lors de la rotation du mécanisme, suivant une constante qui peut Entre modifiées A cette fin, et dans le but due conférer audit générateur une gamme plus large de possibilités et applications, il est possible d'introduire une variante constructive permettant à tout instant de modifier la capacité de ses chambres ; cette modification se fait par une variation de la position angulaire des arbres qui procure, selon l'angle que renferment lesdits arbres entre eux, une amplitude plus grande ou plus petite. Donc, au fur et à mesure que cet angle augmente ou diminue, le mouvement giratoire équilibré de la pièce centrale augmente ou diminue.Si les dits arbres ne forment pas d'angle, c'est-à-dire s'ils se trouvent sur un méme axe, le mouvement équilibré de la pièce cen trale ne se produit pas > et par conséquent, lesdites chambres ne changent pas de volume, mais tournent dans une position constante; dans ce cas, il nty a ni aspiration ni compression, la position est neutre.En partant de la position neutre, ce qui s'effectue par l'intermédiaire du moyen de commande incorporé qui fait varier la position de l'arbre de positionnement, celui-ci formant un angle avec 11 arbre moteur, le mouvement giratoire équilibré de la pièce centrale du rotor commence à se produire, mouvement qui détermine une aspiration et un refoulement gracie à l'oscillation de la capacité des chambres. Au fur et à mesure qu'augmente ledit angle (toujours par l'intermédiaire du moyen -de commande) que forment entre eux les arbres, le mouvement giratoire équilibré de la pièce centrale augmente ainsi que le débit, jusqu' au moment où il atteint un maximum, qui correspondra exactement au plus grand angle que peuvent former entre eux l'arbre moteur et l'arbre de positionnement. Le système de variation précité peut titre appliqué dans le mode de réalisation utilisé comme moteur de manipulation de fluides aussi bien que dans le cas d'un moteur générateur d'énergie. Il est évident que cette possibilité de régulation de l'angle entre les arbres peut prendre des formes variées, vu que les formes de réalisation mécanique sont nombreuses. Un des modes de réalisation les plus avantageux et simples consiste en l'emploi d'une vis sans fin, actionnée de l'extérieur, qui engrène avec un segment circonférentiel pourvu d'une voie de coulissement appropriée à l'intérieur du bloc sphérique, ledit segment circonféréntiel étant relié à l'arbre de positionnement, de sorte que ce dernier peut titre entrainé par la vis sans fin depuis une position d'ouverture maximum jusqu'à une position minimum. Le refroidissement se fait, selon le mode d'utilisation du moteur sphérique, à l'aide de conduites pour la circulation d'eau ou de liquides de refroidissement appropriés qui sont disposés a l'intérieur de la paroi de la sphère ; ces conduites, qui cotncident de façon intermittente avec celles disposées à llinté- rieur de la rotule ou calotte sphérique tronçonnée, refroidissent cette piece avec une efficacité maximum. Le refroidissement des onglets sphériques est réalisé à l'aide de conduites à l'intérieur de leurs arbres respectifs, l'amenée ainsi que la sortie des liquides de refroidissement étant disposes dans lesdits arbres. Ce système de refroidissement n'étant pas une caracté ristlque essentielle de l'invention, de même que le système de graissage, ils ne seront pas traités en détail: les deux systèmes pouvant être employés sans modifier On rien l'essentiel de la présente invention. Les organes mécaniques et les autres dispositifs prévus, suivant la forme d'exécution choisie, peuvent être placés à conve nance, ces organes pouvant entre . un carburateur ou une pompe d'injection, des bougies ou gicleurs, une amenée des gaz, des filtres d'air, des systèmes de soupapes, des arbres à cames, des arbres turbopropulseurs, des dispositifs de balayage, des distributeurs électriques, des bobines, des condensateurs, et tous les organes et dispositifs nécessaires au bon fonctionnement du moteur dans l'une quelconque de ses applications. L1invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant à des modes de réalisation particuliers donné à titre d'exemple seulement et représentés au dessin annexé sur lequel 1 Fig 1 est une vue schématique générale en coupe du moteur selon l'invention ; Fig. 2 est une vue également en coupe représentant le mécanisme dans une autre position ; Fig. 3 est une vue éclatée des éléments internes dont le moteur est constitué ; Fig. 4 montre un détail du dispositif de variation de l'angle formé par les arbres0 Le moteur selon la présente invention est constitué essentiellement de deux parties : d'un bloc sphérique et des éléments rotatifs. Ledit bloc sphérique est constitué de deux parties hémisphériques : une partie frontale 1 et une partie postérieure 2, qui sont totalement sphériques à l'intérieur, tandis que l'extérieur peut prendre des formes variables ; les deux parties hémis sphériques sont reliées entre elles par un joint de fermeture etancne 8 obtenu d'une manière conventionnelle quelconque. Lesdites némisphères 1 et 2 peuvent loger convenablement tous les éléments nécessaires au fonctionnement, généralement du type conventionnel tels que des bougies ou gicleurs, des orifices d'échappement, des circuits de refroidissement par canaux internes, etc..9 Dans le cas où il s'agit d'un moteur à explosion ou de combustion et, dans le cas d'une réalisation comme pompe pcur le transvasement et la manipulation de liquides et/ou de gaz,des éléments d'aspiration et de compression sont prévus. Les éléments rotatifs qui effectuent la rotation à l'intérieur du bloc décrit comprennent trois pièces : deux d'entre elles en forme d'onglet sphérique, situées respectivement en position avant 3 et en position arrière 4. Chacun de ces onglets 3 et 4 est solidaire respectivement d'arbres 6 et 7. Lesdits arbres 6 et 7 sont guidés dans des coussinets 9 prévus dans les deux parties hémisphériques 1 et 2 et qui les retIennent en po position Les onglets 3 et 4 tournent autour d'un axe correspondant aux arbres respectifs 6 ou 7, ceux-ci n'étant pas alignés mais disposés sur des axes formant entre eux un angle dont la valeur varie selon la fonction à laquelle est destiné le moteur0 Les extrémités desdits onglets 3 3 et 4, dont le diamètre correspond à celui de 11 espace sphérique défini par les deux hemisphères 1 et 2, pivotent ou moyen de tourillons il convenablement logés dans la troisième pièce qui constitue une rotule 10 présentant une forme semblable à un tronçon de calotte sphérique, et pourvu de quatre logements 5 pou les extrémités correspon dantes des onglets sphériques 3 et 4. Les diamètres définis par ces logements 5 se croisent théoriquement au centre géométrique de l'espace sphérique défini par les deux hémisphères 1, 2, perpendiculairement au point d'intersection ; de cette manlere, cn assure que les points de logement des onglets 3, 4 respectifs sur la rotule 10 soient également orthogonaux entre eux. Les -xes des arbres 6 et 7 des onglets 3 et 4, appel os @espectivement arbre roteur Ç et arbre de positionnement 7 sont perpen@iculaires dans un même plan aux diamètres extérieures des- dits onglets espectifs.Les prolongements desdits arbres saillissent à I'extérieur de la sphère et du fait que, d'une part, les diamètres extérieurs des onglets sont perpendiculaires entre eux et sue les arches 6 et 7 s'étendent dans des-directions secantes, lorsque lesdits arbres tournent l- calotte sphérique trcnonnoe décrit un mouvement rotatif ae bolancomente En supposant un axe idéal de la rotule 10 perpendiculaire au plan de celle-ci sur son point central, cet axe serait la génératrice de deux cônes-liés à leurs pointes, et ledit point central coinciderait avec le centre de la sphère ; ce mouvement est giratoire et équilibré, et détermine à l'intérieur de la sphère une augmentation et une diminution successives des volumes des chambres définies par les onglets 3, 4, la calotte tronçonnée 10 et la sphère constituée des deux hémisphères 1 et 2, les onglets 3, 4 déterminant quatre chambres à l'intérieur de la sphère du fait du mouvement giratoire équilibré de la calotte trononnée 10 et de la rotation constante du mécanisme ; les chambres rotatives augmentent et diminuent leurs volumes de façon alternative, ce qui entraine successivement l'admission et la compression et permet d1obtenir, en coopération avec les dispositifs appropriés, les fonctions de moteur ou de pompe refoulante et aspirantes La figure 4 représente une variante constructive qui comprend un dispositif de variation de 1' angle formé entre l'arbre moteur 6 et l'arbre de positionnement 7, afin d'ouvrir au générateur une gamme plus large de possibilités fonctionnelles0 Comme on le voit sur la fig. 4, on prévoit dans un des Blocs hémisphériques (par exemple le bloc 1), ou entre les deux blocs 1 et 2 qui peuvent prendre, comme il a déjà été mentionné, une forme extérieure variable, une rainure 12 légèrement supérieure à la moitié de la périphérie de la sphère disposée dans la zone de l'onglet en position arrière 4 ; un segment circonférentiel 13 de longueur appropriée et à ajustage parfait peut glisser dans ladite rainure à laquelle le logement 9 pour 11 arbre de positionnement 7 est intégralement relié, de sorte que ce dernier peut modifier sa position par rapport à l'arbre moteur 6, une chambre de déplacement 17 étant prévue à cette fin dans le bloc 1, chambre qui est parfaitement étanche par rapport aux chambres fonctionnelles formées par l'onglet arrière 4.DE cette façon, l'arbre de positionnement 7 peut prendre différentes positions angulaires par rapport à l'arbre moteur 6, et comprises entre son alignement axial et son inclinaison fonctionnelle maximale d'environ 30C ; de cette manière on peut modifier la capacité des chambres fonctionnelles en faisant varier l'amplitude du mouve ment giratoire équilibré de la pièce centrale,ou rotule, du rotor sphérique et, par conséquent, le débit pour les maxima et les minima d'aspiration et de refoulement0 Ce mouvement angulaire de l'arbre de positionnement 7 peut titre effectué sous différentes formes de réalisation mécani- que. Dans la fig. 4 du dessin annexé est représenté un mode de réalisation préférentiel qui presente un segment circonférentiel 13 pourvu d'une denture 14 de longueur correspondante à l'amplitude angulaire de l'arbre de positionnement 7 ; la denture 14 engrène avec une vis sans fin 15 comprenant une tige dlactionne- ment 16 qui se déplace vers l'extérieur lorsqu'on l'actionne, permettant ainsi d'entrainer le segment circonférentiel 13 à l'intérieur de la rainure 12 afin de positionner l'arbre 7 de fa çon convenable par rapport à l'arbre moteur 6. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés ici mais on pourra y apporter de nombreuses modifications de détails sans sortir, pour cela, du cadre de 11 invention. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Genérateur d'énergie et moteur de manipulation de fluides: caractérise n ce quIl corrJrend une chambre sphérique stationnaire dans laquelle sont logés deux onglets sphérique reliés de façon pivotable perpendiculairement à une rotule ou calotte sphérique tronçonnée, de manier a' former quatre chambres de volume alternativement variable, chacun desdits onglets étant solidaire d'un arbre respectif, dont l1un est 11 arbre moteur et I1 autre l'arbre de positionnement, ces derniers étant logés dans des coussinets correspondants du bloc qui forme la chambre sphé risques les axes desdits arbres étant perpendiculaires aux axes respectifs entre les ponts de pivotement des onglets sphériques correspondants, et présentant entre eux un angle de grandeur variable, les prolongements axiaux desdits arbres et les axes entre les points de pivotement des- onglets sphériques s'entrecroisant au centre géométrique de la chambre spheriqllev 2.- Générateur d'énergie et moteur pour la manipulation de fluides selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre sphérique est formée d'un bloc divisé en deux hémisphères totalement sphériques à l'intérieur, et de forme variable à l'extérieur, reliés l'une à l'autre de façon étanche par des moyens appropriés, lesdites hémisphères comprenant les dispositifs et accessoires nécessaires au fonctionnement d'un moteur à explosion ou de combustion, tels que bougies, leurs, orifices d'admission/échappement, canaux de refroidissement, etc.. 3*- Générateur d'energie et moteur pour la manipulation de fluides selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans les deux hémispheres constituant la chambre sphérique sont disposes des moyens d'aspiration et de refoulement, et d'autres éléments nécessaires au fonctionnement d'un moteur de manipulation de fluides. 4.- Générateur d'énergie et moteur pour la manipulation de fluides selon la revendication 1, caractérisé en ce que les onglets sphériques sont reliés de façon pivotable et perpendiculairement à une rotule en forme de calotte sphérique tronçonnée qui, du fait de la disposition des axes de pivotement des onglets et des arbres de moteur et de positionnement, exerce un mouvement giratoire équilibré lorsque ceux-ci tournent, ce mouvement déterminant à l'intérieur de la sphère une augmentation et une réduc tion successives du volume des chambres définies par les onglets sphériques, la rotule et la sphère, la diminution du volume dans les chambres d'une hémisphère étant lnversement alternante à celle dans les chambres de l'autre hémisphère. 5.- Générateur d'énergie et moteur de manipulation de fluides selon la revendication 1, caractérisé en ce que le coussinet de l'arbre de positionnement est relié à un segment courbé, disposé de façon glissante dans une rainure circonférentielle de courbure appropriée et pratiquée dans le bloc sphérique dans la zone de courbé l'onglet arrière, de sorte que, par un déplacement dudit segment; l'arbre de positionnement peut modifier sa position angulaire par rapport à l'arbre de moteur entre son alignement axial et son inclinaison maximale par rapport à li arbre de moteur. 6- Générateur d'énergie et moteur de manipulation de fluides selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte sur un des bords du segment courbé qui entraine angulairement l'arbre de positionnement, une denture courbée de façon adéquate et qui coopère avec le filetage d'une vis sans fin dont la tige d'actionnement saillit vers l'extérieur et qui permet de déplacer le segment courbé à l'intérieur de la rainure de guidage et de faire varier la position angulaire de l'arbre de positionnement par rapport à la position de l'arbre moteur, ce qui permet d'obtenir des capacités différentes dans les chambres fonctionnelles du générateur.