Brevet FR2466609A1 — publié le 19810410

La présente invention a pour objet une machine rotative pouvant être utilisée comme pompe, compresseur ou moteur à explosion. Pour pomper, compresser un mélange gazeux ou pour transformer l'e- nergie calorique d'un mélange explosif en énergie mécanique il est connu d'utiliser des machines rotatives constituées d'un stator, d'un rotor excentré, tangent à la chambre du stator et d'un ou plusieurs pistons rétractables articules à la périphérie du rotor et délimitant plusieurs volumes variables. Les machines connues de ce type sont dotées d'organes de maintien et de commande de l'inclinaison des pistons en sorte qu'ils restent constamment en contact avec la paroi de la chambre du stator. Pour certaines machines, ces organes sont constitués par des coulisseaux reliés aux pistons et coulissant dans des rainures de formes appropriées ménagées dans les flasques du stator. De par sa conception ce genre de machine pose des problèmes de lubrification au niveau des coulisseaux de guidage des pistons et ne peuvent généralement pas fonctionner à des vitesses élevées. En outre, l'importance des pièces en mouvement réduit le rendement de la machine. Dans d'autres machines le système de maintien des pistons est cons titué par plusieurs engrenages montés dans le rotor et coopérant avec les pistons, ou de plusieurs bielles reliées aux dits pistons et coopérant avec un excentrique. Ces deux solutions relativement couteuses du fait de leur complexité mettent en oeuvre également un nombre important d'organes en mouvement réduisant ainsi le rendement de la machine. Dans d'autres machines rotatives le maintien en position des pistons est assuré par une commande latérale au rotor constituée par des leviers à fourches liés chacun à un piston et par des bielles articulées chacune aux dits pistons et à un axe centré par rapport à la chambre du stator. Egalement de par sa conception cette machine est constituée par de nombreuses pièces necessitant des travaux d'usinages précis donc motteux. En outre, le fait de disposer la commande des pistons latéralement au rotor et non plus à l'intérieur de celui-ci conduit à un encombrement plus important de la machine. De plus l'axe d'articulation des pistons aux pièces tournantes est soumis à une torsion qui peut se révéler préjudiciable pour le bon fonctionnement de la machine. La présente invention vise à remédier aux problèmes énancés en mettant en oeuvre une machine de conception simple, n'exigeant pas d'importants travaux d'usinages et qui de par sa conception permette un maintien correct des pistons contre la paroi de la chambre du stator A ce titre la présente invention se caractérise essentiellement en ce que le ou les pistons rétractables de forme sensiblement triangulaires sont articulés par deux de leurs sommets d'une part au rotor, et d'autre part au bras manivelle d'un villebrequin coaxial à la chambre. Suivant une autre caractéristique de l'invention celui-ci est constitué-par au moins deux secteurs cylindriques disposés suivant ùn cercle et réunis par au moins deux bagues tourillonnant dans des paliers ménagés dans les lasques du stator. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparattront lors de la lecture de la description d'une forme préférentielle de réalisation en se référant aux dessins annexés en lesquels - La figure 1 est une vue en coupe d'une telle machine. - La figure 2 est une vue de face des organes de la machine. - La figure 3 est une vue en perspective de l'ensemble des 3 pièces mobiles. - La figure 4 est une vue en perspective du rotor. - La figure 5 est une vue de face d'une autre forme de réalisation du rotor. - La figure 6 est une vue en coupe d'un moteur. La machine rotative selon l'invention se compose d'un stator 1 doté d'une chambre cylindrique 2 dans laquelle est monté excentré au moins un rotor 3 pourvu d'au moins un piston rétractable 4 pour délimiter plusieurs volumes variables. Le stator 1 métallique de préférence obtenu par moulage se présente sous la forme d'un cylindre doté d'une paroi terminale tranversale 5 plus épaisse dans sa zone centrale que dans sa périphérie. La paroi latérale 6 du stator est terminée par un rebord périphérique 7 pourvu d'une face d'appui d'un flasque 8 ou couvercl-e doté d'une portée cylindrique de centrage. Entre la face d'appui du rebord 7 et le flasque 8 on interpose un joint d'étanchéité d'un type connu. Des boulons ou autres moyens de blocage assurant la fixation du flasque 8 au stator 1. Avantageusement le flasque 8 a sensiblement les mimes formes que la paroi terminale du stator. La paroi latérale du stator est percée de part en part d'un orifice de refoulement ou d'échappement 10 débouchant dans la chambre cylindrique 2 et d'un orifice d'aspiration ou d'admission 9. Cette chambre reçoit au moins un rotor 3 excentré et tangent à la face cylindrique de la dite chambre entre les orifices 9 et 10 pour délimiter un volume en forme de croissant. Ce rotor 3 est formé par au moins un secteur de cylindre creux 11 doté de deux portées latérales 12 cylindriques tourillonnant dans deux paliers ménagés respectivement dans le flasque 8 et dans la paroi 5 du stator. Pour faciliter sa réalisation et permettre le montage des organes qu'il reçoit le rotor est équipé d'au moins une portée latérale amovible constituée de préférence par une bague cylindrique percée suivant son épaisseur d'une série d'orifices de passage de moyens de fixation, tel que vis ou autres, à la face latérale correspondante du dit rotor 3. Une des extrémités du secteur cylindrique 11 se termine par un arrondi 13 et est pourvue de deux dégagements 14 situés de part et d'autre de l'arrondi 13. Cette extrémité arrondie est percée d'un orifice cylindrique 15 paral lèle à l'axe du rotor pour recevoir un axe d'articulation du du piston rétractable 4. L'autre extrémité du secteur cylindrique 11 est terminée par une échancrure liA épousant la forme d'une portion cylindrique coaxiale à l'axe d'articulation 16 pour dégager le passage du piston 4 lors que celui-ci vient se loger à l'intérieur du rotor. Ce piston 4 est pourvu de deux faces convexes 17 et 18 et de deux flancs latéraux 19 parallèles sensiblement de forme triangulaire. Le piston 4 est doté de deux orifices cylindriques 20 axialement alignés, ménagés chacun dans un Tlanc latéral à proximité du sommet arrondi 21. Au montage les deux flancs latéraux viennent se positionner de part et d'autre de l'arrondi 13 du secteur cylindrique et les deux orifices cylindriques 20 reçoivent l'axe d'articulation 16 De préférence la face convexe 17 du 'piston épouse la forme d'une portion de surface cylindrique coaxiale à l'axe d'articulation 16 et vient se positionner lorsque le piston est logé dans le rotor en face de la partie échancrée. Pour assurer l'étanchéité on dispose entre ces deux surfaces un segment partiellement logé de préférence dans une gorge ménagée dans la zone échancrée du rotor. Le piston tel que décrit a pour but de diviser la chambre 2 du stator en plusieurs volumes variables. A cet effet, le piston 4 est maintenu en contact avec la paroi cylindrique de la chambre par une pièce mobile en rotation coaxiale è la dite chambre. Cet organe est constitué d'un vilebrequin coaxial à la chambre 2 et tourillonnant, dans un des paliers ménagés dans le flasque 8 et, dans la paroi 5 du stator. Le vilebrequin 22 se présente sous la forme d'un corps cylindrique doté d'au moins un bras 23 perpendiculaire. Selon une autre forme de réalisation la pièce mobile en rotation est une couronne montée axialement dans la chambre du rotor et portent des moyens d'articulation du piston. Selon une forme particulière de réalisation, la pièce mobile en rotation est un volant doté d'un arbre moteur coaxial à la chambre. Ce volant est doté d'un maneton parallble à son arbre, sur ce maneton s'articule le piston. L'extrémité du bras 23 du villebrequin 22 est pourvue d'un orifice de passage d'un moyen d'articulation au piston 4. Ce moyen est avantageusement--constitué par on axe -24 engagé par ses extrémités dans des orifices cylindriques ménagés dans les flancs latéraux du piston et dans son sommet 25. Le dit sommet étant formé par le raccordement des faces convexes 17 et 18. De préférence ces deux faces convexes sont raccordées par une portion cylindrique centre sur l'axe 24,pour éliminer les défauts d'étanchez té dus à un manque de concentricité de la chambre cylindrique 2 ou à un manque de coaxialité du corps du vilebrequin 22. Selon une autre forme de réalisation le rotor est constitué par plusieurs secteurs cylindriques 26 coaxiaux à un même axe et disposés de manière symétrique par rapport à cet axe. Ces secteurs cylindriques sont également terminés par un arrondi recevant un moyen d'articulation d'un piston et par une échancrure. Ces différents secteurs sont assemblés par deux bagues latérales 12 amovibles montées dans les paliers du flasque 8 et de la paroi terminale 5. On comprend aisément que le rotor tel que décrit peut recevoir plusieurs pistons en nombre égal au nombre des secteurs cylindriques, le vlebrequin dans ce cas là étant doté de plusieurs bras 23. Lorsque la machine est utilisée comme pompe ou compresseur le corps du vilebrequin est relié à un organe moteur tel que moteur électrique ou autre. Dans ce cas le bras 24 du vilebrequin 23 pousse le piston 4 dans le sens indiqué par la flèche F figure 4 en sorte que la face convexe de travail 18 s'écarte de la ligne de tangence du rotor avec la chambre 2 et que la face de travail 17 s'en rapproche. Au cours de son mouvement de rotation le piston aspire le fluide par l'orifice 9 et une tubulure 27 dans l'espace compris entre la face de travail 18 et la ligne de tangence grâce à l'augmentation du volu- me du dit espace. Cette quantité de fluide aspirée est ensuite située dans le volume compris entre la face de travail 17 et la ligne de tangence. Par diminution de ce volume le fluide est mis en pression et est expulsé par l'orifice 10 et une tubulure 28 dans un organe recepteur non représenté. Les tubulures 27 et 28 de préférence amovibles, de forme cylindrique sont dotées chacune d'une embase 29 venant se plaquer contre le stator et reçoivent des organes de blocage,tels que des vis ou autres. Dans le cas ou la machine est destinée à être utilisée comme moteur à explosion le stator est doté de deux chambres 2 séparées par une paroi annulaire 1A normale à leur axe de symétrie. Chacune des chambres 2 reçoit un rotor 3 doté d'au moins un piston articulé par un de ses sommets à un bras manivelle d'un vilebrequin constituant dans ce cas là l'arbre moteur de la machine. Dans ce cas, le vilebrequin est équipé d'au moins deux bras manivelles axialement espacés et engagés chacun dans une chambre 2. De préférence le corps du vilebrequin est en deux parties axialement alignées et accouplées l'une à l'autre par un manchon canelé. Cette disposition permet de décaler angulairement les bras manivelles et par conséquent les pistons 4 afin de régler le taux de compression du moteur et faciliter son montage. Dans son mouvement de rotation un des pistons aspire par l'orifice d'admission dans la chambre correspondante le mélange gazeux qui au tour suivant sera comprimé et poussé à travers une soupape 30 dans la seconde chambre. Cette soupape est logée dans un évidement ménagé dans la paroi du stator entre l'orifice d'admission et un orifice d'échappement. Le fluide gazeux comprimé est ensuite enflammé par une bougie communiquant avec la seconde chambre et en se détendant chasse le piston qui donne une impulsion motrice au vilebrequin. Au second tour les gaz brulés sont expulsifs par l'orifice d'échappement dans l'atmosphère. On comprend aisément que les opérations du cycle moteur à quatre temps sont effectués dans un tour complet du vilebrequin, les pistons effectuant chacun simultanément deux opérations. Pour lubrifier les différents organes en mouvement la partie évidée de chaque rotor reçoit de l'huile ou autre lubrifiant. L'huile est introduite dans la machine par un orifice de remplissage percé dans un des flasques et doté d'un bouchon. De part sa conception ce moteur est d'un rendement élevé, la poussée des gaz s'exerçant sur le piston pendant les 3/4 de tours moteurs, et à puissance égale la consommation de carburant est diminuée. En outre le moteur est particulièrement silencieux gracie au passage rapide des gaz devant l'étincelle provoquant la rupture du point de flamme d'où suppression de la détonation. il va de soi que la présente invention peut recevoir tous aménagements et toutes variantes sans-pour autent sortir du cadre du brevet. REVENDICATI1NS R1/ Machine rotative constituée par un stator doté d'une chambre sensiblement cylindrique dans laquelle est montée excentré un rotor tangent à la dite chambre et pourvu d'au moins un piston rétractable maintenu en contact avec la chambre caractérisée en ce que le dit piston de forme triangulaire est articulé par deux de ses sommets d'une part au dit rotor et d'autre part à un or gane mobile en rotation et coaxial à la chambre. R2/ Machine rotative selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'organe mobile est un vilebrequin pourvu d'au moins un bras ma nivelle auquel s'articule le piston. R3/ Machine rotative selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'organe mobile en rotation est une couronne montée dans la chambre du stator. R4/ Machine rotative selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'organe mobile est un volant pourvu d'un arbre coaxial à la chambre et doté d'un maneton sur lequel s'articule le piston par un de ses sommets. R5/ Machine rotative selon la revendication 1 caractérisée en ce que le rotor est constitué par un secteur cylindrique doté latéra lement de deux portées également cylindriques. R6/ Machine rotative selon les revendications 1 et 5 caractérisée en ce que au moins une des portées cylindriques est amovible. R7/ Machine rotative selon les revendications 1 et 5 caractérisée en ce que le secteur cylindrique du rotor est un arrondi à une de ses extrémités et présente une échancrure à l'autre. R8/ Machine rotative selon les revendications 1 et 5 caractérisée en ce que le rotor est constitué d'au moins deux secteurs cy lindriques coaxiaux à un mme axe et disposés de manière symé trique par rapport à cet axe, les dits secteurs étant assemblés latéralement par deux bagues amovibles et se terminent par un arrondi et une échancrure. R9 / Machine rotative selon la revendication 1 caractérisée en ce que le vilebrequin est constitué d'au-moins deux parties axia lement alignées accouplées par un manchon canelé, chacune des parties étant dotées d'au moins un bras manivelle, ces bras étant montés respectivement dans chacune des chambres du sta tor.