Brevet FR2470855A1 — publié le 19810612

La présente invention concerne les compresseurs de gaz, volumétriques étanches et frottement réduit à rotor et volet oscillant extérieur; les moteurs détendeurs de gaz comprimés. Dans les techniques antérieures déjà connues, l'étanchéité et les frottements sont assez mauvais, surtout lorsqu'il s'agit de plus grandes dimensions où l'échauffement crée une déformation des pièces en mouvement, la pression des gaz crée une flexion écartant le rotor du cylindre et crée une certaine fuite en cet endroit. Lorsqu'il s'agit de rotors à palettes tournantes, du fait de leur poids, plus la rotation est rapide, plus ces palettes font de pression contre le cylindre, et par suite de leur extrémité bombée, eIles n'appuient que sur ligne, ce qui donne une très forte pression au cm. 2, donc perte et d'énergie et usure par frottement, forte consommation d'huile, tendance au coincement des palettes dans leur logement, par la pression des gaz. et l'effort de frottement contre le cylindre. En ce qui concerne le moteur à explosions à piston et bielles (classique) les inconvénients connus sont d'abord, combustion souvent incomplète des gaz lorsque le cylindre est bien rempli lors de l'explosion, la poussée la plus forte a lieu au point mort haut, ce qui oblige de faire l'ensemble plus robuste, afin de résister à une espèce de choc. L'énergie est transmise au vilebrequin par une bielle qui pousse plus ou moins inclinée pendant sa course, ce qui a pour effet de plaquer le piston avec force contre le cylindre en freinant le moteur, un peu à la façon d'un frein à disques, donc une assez grosse perte d'énergie. Dans le moteur à piston classique, on utilise qu'une seule face du piston, tandis qu'avec le rotor de l'invention on os utilise les deux faces et l'on a a une poussée circulaire. Du fait de la combustion externe on est moins limité dans le temps pour obtenir la combustion complète des gaz et l'on peut utiliser différents carburants, on peut se permettre dans ce moteur d'avoir- des gaz moins chauds au départ, d'une moindre pression, mais du fait que ce moteur est plus rationnel, la poussée presque continue, on a un rendement thermique supérieur. Le volet oscillant (3) sera donc moins chauffé par les gaz (qu'un piston de moteur classique) et sa température sera abaissée par les gaz détendus qui le lècheront sur l'arrière. S'il y a lieu on peut prevoir le refroidissement du moteur par ailettes ou par liquide. Le compresseur volumétrique à rotor selon l'invention permet une amélioration de l'étanchéité grâce au volet oscillant (3) et à un dispositif de segments et barres d'étanchéité appuyant modérément, les pertes par frottement sont faibles en rapport des techniques antérieures déjà connues ; l'etanche- ite améliorée permet une plus forte compression des gaz En moteur, le rendement thermique est amélioré.Un dessin est annexé, on a la vue en coupe A A d'une flasque (16),de la moitié du cylindre (7),le rotor (22) non coupé avec sa lumière (17),servant à l'entrée des gaz comprimes dans le cylindre (7),le logement de la barre courbe d'étanchéité (9) qui fait joint entre le rotor et le cylindre, le poussoir (21) le volet oscillant (3) avec son axe (5) sontl.représentés ouverts donc basculés en arrière, on a la vue en coupe B B d'une partie du cylindre (7), d'un des tubes d'échappement (15) ; fixé par 4 vis au cylindre (7) une cassure d'une flasque (16);la vue de l'arbre (18) la came (10) le poussoir (21) et son guide (20) du galet (19); la lumière (13) d'admission des gaz, comprimés dans les flasques (16) les lumières (14) (17) du rotor (22) servent à l'admission des gazs dans le cylin dre > lorsqu'elles arrivent en regard de la lumière (13). En haut, à gauche un petit dessin représente pour le cas d'un compresseur, l'ouverture (12) par où sortent les gaz comprimés avec son clapet de retenue (23). Le fonctionnement en compresseur est le suivant : entre les flasques (16) emboitées et tenues par des vis au cylindre (7) tourne le rotor (22) claveté lui-meme sur l'arbre (18) le volet oscillant (3) rectangulaire courbé au rayon qu'il décrit autour de son axe (5) est logé lui-même entre les flasques (16)in dond le volet (3) nervuré en hauteur sur sa face creuse passe à travers le cylindre (7) avec un léger jeu par l'ouverture (2) de façon à être par res-. i sorts maintenu contre le rotor (22) ce qui permet de faire joint avec celuici ; le volet (3) comporte des segments (6) à ses deux extrémités, faisant joint avec les flasques (16)) une barre d'étanchéité (8) logée au-dessus et en travers du cylindre fait joint avec le volet (3) ; la sortie des gaz comprimés (12) se trouvant en fin de course près du volet (3) est rectangulaire où d'une autre forme appropriée avec des nervures empêchant la barre courbe (9) d'accrocher. On notera qu'en compresseur le sens de rotation est inversé, on n'a aucune lumière dans le rotor (22) et les flasques (16),l'entrée de l'asspiration se fait en (15). Le rotor (22) dans sa rotation fait joint au cylindre (7) à l'aide de la barre courbe (9) ; elle est courbée suffisamment afin qu'elle n'accroche pas l'ouverture (2) du volet, elle a une courbe correspondant à celle du dessin marquez(9) de section carrée ou rectangulaire, elle est encastrée dans son logement avec un léger jeulsituéeà la partie haute du rotor (22), cette par .tie est tronquée au rayon du cylindre sur un peu plus de largeur que la place occupée par le logement, au fond de celui-ci se trouve un ressort plat, qui la maintient légèrement plaquée au cylindre dont elle épouse la forme ; la force centrifuge l'appuiera plus, mais sans exagération du fait de son faible poids. Le rotor (22) est de forme ovoide tronquée au rayon du cylindre ou d'une autre forme, de chaque côté et suivant sa forme à sa partie haute, sont logés des segments d'étanchéité (24) (25), les flasques (16) portent à 0 équivalent à celui du bas rotor des segments (11), et près du centre les segments.(27) ,en un ou plusieurs morceaux ehacun et les barres. (26). La barre courbe (9) ne touchera pas le volet (3) en passant celui-ci étant légèrement soulevé, par la came (10) agissant sur le poussoir (21), le rotor (22) évidé dans sa partie haute, de façon que l'on ait le moins possi .ble à rajouter de masses d'équilibrage, sur l'axe. (18) Du fait de la forme du rotor (22), le volet oscillant (3) entre en contact avec lui sur une bonne largeur, pendant les 3/4 de sa rotation diminuant ainsi l'usure.. Selon l'invention lors du fonctionnement en moteur détendeur, le rotor ,(22) a le même profil: plus les lumières (14) (17) , puis dans les flasques (16), les lumières (13) en plus ; et sur le cylindre en moins la sortie des ,gaz,.comprimés (12) ; le sens de rotation est indiqué par la flèche, les lumières (13) dans les flasques sont rendues étanches contre le rotor (22), par les segments (11) (27) et les barres (26) d"étanchéité, les gaz: arrivent à une certaine température en pression, par 2 tubes Css orifugés, soudés à 2 supports, eux-mêmes fixés contre les lumières (13), l'entrée des gaz compri ,més a lieu lorsque les lumières (13) (14) commencent et jusqu'à ce qu'elles cessent d'être en regard l'une de l'autre, il en pénètre à l'intérieur une ,certaine quantité, suivant la longueur donnée à la lumière (13), on pourra aussi, en augmentant le bas du rotor, faire la lumière plus haute ; durant .le reste de la rotation la poussée continuera, en diminuant à mesure de la .détente des gaz , pour sortir détendus en (15) lorsque le rotor,découvrira .la lumière (15). Le volet oscillant (3) fait joint au rotor, et aux flasques juste derrière les lumières d'échappement, lorsque les lumières (17) du rotor auront .dépassé le volet, commencera l'entrée des gaz comprimés, pendant qu'ils pousseront le rotor d'un côté, l'échappement des gaz précédemment détendus .se fera de l'autre côté. Le dispositif objet de l'invention, volet oscillant, came, poussoir, barres, segment, barre cintrée d'étanchéité lumières, etc ... donne la possi bilité d'utiliser un rotor de forme différente (circulaire excentrée par exem -ple), etc Si l'on veut réaliser un moteur complet, produisant lui-même ses gaz. comprimés, on utilisera ce dispositif en compresseur, et en moteur détendeur objets de l'invention, et une chambre de combustion extérieure,d'une ressem blance de celles utilisées sur les turbos propulseurs d'avion (toute proportion gardée). On a la possibilité de grouper un certain nombre de moteurs détendeurs, en ligne sur le même axe et disposer sur le côté un certain nombre de compresseurs plus petits ; les rotors seraient décalés de façon à avoir une arrivée d'air, dans la chambre de combustion, une poussée des gaz. dans le moteur, et une sortie de gaz. détendus à l'échappement ; le tout le plus continu possible cela permettrait d'équilibrer facilement la totalité des rotors. Le compresseur, selon l'invention, peut être utilisé pour tous les usages déjà existants et à venir. Le moteur détendeur selon l'invention peut être utilisé,en remplacement de tous les moteurs dits à explosion ou à combustion interne. REVENDICATIONS 1. Compresseur rotatif volumétrique étanche,sselon la revendication caractérisée par le fait qu'il comporte un volet oscillant (3) ; le rotor ovôlde (22) logé entre des 2 flasques (16) à l'intérieur du cylindre (7), il tourne claveté sur l'axe (18) le volet oscillant (3) dont le support oscille sur l'axe (5) passe à travers le cylindre (7) par l'ouverture (2) ; ce volet est maintenu en pression sur le rotor (22), par ressorts (1) , la sortie (12) d'air ou de gaz- comprimés (à clapet ou à soupape) se trouve du côté lisse du volet (3), l'entrée (15) est à l'opposé, barres et segments assurent l'étanchéitét, pour le moteur rotatif en plus les lumières (13) (14) (17), en moins lumière (12). 2. Compresseur selon la revendication 1, sur les modèles à rotation rapide, il est prévu un dispositif amortisseur,(exemple une bride freinant légèrement le support (4) au-dessus de l'axe (5)évitant ainsi les rebondissements du volet oscillant (3) à faire concorder avec la dureté des ressorts 1, etc ...) 3. Compresseur selon la revendication 1, par le fait que les lumières (13) (14) (17) n'existent pas ; s'il s'agit de compresseur de petite dimension, il n'y aura pas lieu d'avoir les segments (11) (24) (25) (27) ni les barres (26), un bon ajustage du rotor suffit. 4. Le compresseur selon la revendication: 1, sur le rotor (22) est logé à sa partie haute une barre courbe (9) d'étanchéité, entre le dit rotor (22) et le cylindre (7), du fait de sa courbure elle passe contre l'ouverture (2) sans l'accrocher, au passage de la barre (9) contre le volet (3), celui-ci est soulevé légèrement par la came (10), évitant ainsi qu'ils ne se touchent ; le rotor (22) de forme genre ovoïde, est tronqué sur sa partie haute, au rayon du cylindre ; d'autres formes conviendraient aussi (exemple circulaire excen trée tronquée à sa partie haute au rayon du cylindre), (etc ...) 5.Selon la revendication 1, le rotor ovotide (22) permet au volet (3), de porter d'une surface maximum pendant les 3/4 de sa rotation, réduisant ainsi l'usure, le rotor est creux sur sa moitié la plus haute, ce qui facilite l'équilibrage. 6. Compresseur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'étan chéité est réalisée par des barres et segments métalliques divers1 poussés par ressorts plats contre le volet (3) barre (8), contre les flasques segments (11) (27). 7. Compresseur selon la revendication 1, caractérisé par le fait, que la séparation entre l'entrée (15) et la sortie (12), de l'air où des gaz est faite par le volet oscillant (3), passant à travers le cylindre (7) par la lumière (2), il est plaqué sur le rotor (22) par ressorts (1) ce qui permet de faire joint avec celui-ci pendant sa rotation. 8. Moteur rotatifdétendeur d'air ou de gaz comprimés à combustion externe, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'étanchéité est réalisée par le même procédé (que le compresseur segments barres volet -oscillant, forme de rotor cylindre flasques etc ... ; on a en moins la sortie -(12), en plus les barres (26), puis servant à l'entrée d'air ou des gaz comprimés les lumières (13) situées dans les flasques (16), ces gaz traversent le rotor (22) par les lumières (14) (17) le poussent et se détendent avant -de s'échapper au tour suivant par les lumières (15). On notera que toutes les pièces seront faites avec les métaux que l'on -prevoit habituellement pour les compresseurs à rotor classique.