Brevet FR2494341A1 — publié le 19820521

La présente invention concerne une machine à piston rotatif. On connait, depuis environ 1960, des moteurs possédant une pièce mobile animée d'un mouvement circulaire continu se mouvant soit dans une pièce fixe soit dans une autre pièce mobile animée également d'un mouvement circulaire continu. On a décrit, en particulier dans des brevets au nom de Wankel, un moteur composé d'un stator dont la forme est hypocycloïdale ou hypotrochoidale et même épitrochoidak (voir brevet français nO 1.166.192). Le piston a en général une forme triangulaire, dont les côtés sont arrondis. Cependant de tels moteurs ne permettent pas d'obtenir un taux de compression très élevé et on les a utilisés avec de l'essence comme combustible. Un but de la présente invention est de fournir un moteur è piston rotatif pouvant utiliser comme carburant du gas-oil. Un autre but de l'invention est de fournir un moteur dont la lubrification se fait d'une manière simple et économique. Pour parvenir à ces buts, la machine selon l'invention est telle. que le rotor comporte trois lobes et tourne dans un stator dont la cavité présente quatre lobes, les arcs délimitant les lobes étant tous égaux et de même concavité. De ce fait, au cours de son mouvement, le rotor vient s'appliquer très exactement contre le stator. Ainsi, lors de la phase de compression, le rotor épouse parfaitement la forme du stator, ce qui permet d'obtenir un taux de compression très élevé. Il est donc possible d'obtenir un moteur rotatif fonctionnant avec un combustible qui peut ne pas être de l'essence mais par exemple du gas-oil. Selon une autre caractéristique de l'invention, le rotor est muni de flasques mobiles tournant solidairement avec le rotor et comportant des ouvertures pour l'admission ou l'échappement des gaz. Le stator, quant å lui, est muni de flasques fixes comportant des lumières d'admission ou d'échappement coopérant avec les ouvertures des flasques mobiles. Ces lumières ou ouvertures ont des formes et des dispositions telles que, alors que dans une chambre délimitée par deux lobes du rotor l'admission se fait, dans une autre chambre la compression s'effectue. L'explosion se fait l'aide de bougies placées aux sommets des lobes du rotor. Les flasques sont indispensables au fonctionnement du moteur selon l'invention. Ils permettent de percer des lumières d'admission et d'échappement en fonction de l'utilisation du moteur, du rendement thermodynamique désiré et du combustible utilise. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, le moteur comporte un système de pompage amenant le liquide lubrifiant aux divers organes du moteur. Ce système de pompage est actionné par le mouvement excentrique du centre 01 du rotor par rapport au centre 02 de la cavité du stator. Cette pompe est de préférence constituée d'une bague puiseuse et de deux soupapes à billes. Le liquide lubrifiant peut être constitué par de l'huile. Mais on peut utiliser aussi le gas-oil qui sert de combustible pour obtenir le mélange gazeux fournissant l'énergie du moteur. Ceci est particulièrement avantageux, car l'huile de lubrifi cation est ainsi supprimée. Comme cette huile est chère et que sa régénération peut poser des problèmes, notamment en ce qui concerne l'environnement, le moteur selon l'invention est très économique. Pour utiliser le gas-oil comme lubrifiant, il suffit d'ajouter un système de pompage analogue au premier et travaillant de l'autre côté du moteur. On ajoute un distributeur d'injection qui injecte le gas-oil. La description suivante, en regard des dessins annexés, per mettra de mieux comprendre comment 1 invention peut être mise en pratique. La figure 1 est une vue schématique d'un moteur selon l'inven tion. La figure 2 est une vue semblable à la figure 1, le rotor ayant tourné. La figure 3 est encore une vue schématique du moteur, le rotor ayant tourné par rapport à sa position représentée sur la figure 2. La figure 4 est une vue en coupe d'un moteur selon l'invention, les orifices d'admission et d'échappement étant placés différemment par rapport à ceux des figures 1 à 3. tomme on le voit sur les figures i à 4, le moteur selon l'invention comporte une pièce fixe ou stator 1. Ce stator est constitué par une pièce fermée par deux flasques (29,30) munis de différentes lumières d'admission (3,4) et d'échappement (5,6) ainsi que d'orifices (non représentés) pour la ou les bougies. Le rotor 2, qui tourne par exemple dans le sens de la flèche F1, a la forme d'un trèfle à trois feuilles. Le stator 1 présente une cavité ayant la forme d'un trèfle à quatre feuilles. Le tracé géométrique du rotor peut être obtenu de la façon suivante : On trace un triangle équilatéral de sommets A, B, C dont les hauteurs se croisent au point 01. Sur chacun des sommets1 on trace des cercles (10, 11, 12) respectivement de centres A, B, C et de rayon r. Les contours des lobes (7, 8, 9) du trèfle sont tangents aux cercles (10, 11, 12), représentés en pointillés sur la figure, et les lobes viennent se raccorder les uns aux autres respectivement aux points D, E, G d'intersection des hauteurs du triangle équilatéral avec les côtés de celui-ci. Puis, par exemple sur la hauteur DC, on place le point 02 entre 01 et D. Ce point est destiné à constituer le centre de la cavité à quatre lobes (13, 14, 15, 16) du rotor. Pour tracer ces lobes, on dessine un carré dont une diagonale est 02C. On obtient alors le carré (CHKL). On dessine ensuite des cercles respectivement de centres C, H, K, L et de rayon r. Le lobe 16 est tangent au cercle de centre C et les lobes 13 et 16 se rejoignent au point M qui se trouve dans le prolongement de 1 G et de façon telle que l'are PG, P étant le sommet du lobe 9 du rotor, soit égal à l'arc PM, P étant aussi le sommet du lobe 16 du stator.De même le point N, qui est l'intersection entre les lobes 15 et 16 du stator, se trouve dans le prolongement de A01 et est disposé de façon que l'arc PE soit égal à l'arc PN. De plus, les points M et N se trouvent respectivement sur la médiane M02R et N02S du carré CHKL. Enfin, on trace les lobes 13, 14 et 15 symétriques au lobe 16 par rapport aux médianes MR et NS du carré. On a représenté en outre en pontillés un. flasque mobile 17 se trouvant sous le stator 1 et solidaire du rotor 2. Comme on le voit sur la figure 4, il existe deux flasques mobiles de référence 17 et 17'. Ces flasques présentent des ouvertures d'admission et d'échappement. On peut envisager plusieurs systèmes pour admettre le mélange gazeux et permettre l'échappement des gaz. La forme de réalisation de ces systèmes est d'ailleurs différente sur les figures 1 à 3 et sur la figure 4. Sur les figures 1 à 3, les flasques mobiles présentent des ouvertures (18, 19, 20) placées aux sommets d'un triangle équilatéral, de centre 01. On voit que, lors de la rotation dans le sens de la flèche F1 du rotor 2, le mélange gazeux est admis par l'ouverture 18 dans l'espace 21 limité par les lobes 7 et 8.Par contre, les gaz brûlés s'échappent par l'ouverture 19 et quittent l'espace 22 limité par les lobes 8 et 9 du rotor. La figure 2 illustre une position différente du rotor 2 par rapport au stator 1. La chambre 21, délimitée par les lobes 7 et 8, ainsi que la chambre 23, délimitée par les lobes 7 et 9, ont atteint leurs volumes maximum. Au contraire, la chambre 22 a un volume nul, car le contenu de rotor 2 vient s'adapter parfaitement sur le contenu du stator 1. L'ouverture d'échappement 19 s'est déplacée dans la lumière 6 et l'ouverture 18 ne débouche plus dans la lumière d'admission 8. Ainsi, le mélange gazeux ne parvient plus dans la chambre 21. Sur la figure 3, on voit que le rotor 2 a effectué un mouvement de rotation par rapport à la figure 2. La chambre 21 diminue de volume et les gaz s'échappent par l'ouverture 20 après compression et explosion produite par la bougie. Au contraire, la chambre 22 augmente de volume, les gaz sont admis par l'ouverture 19 qui débouche dans la lumière 4. Ainsi, on a toujours deux chambres simultanément au travail, l'une étant en admission, l'autre en échappement et sur un tour complet on a deux temps moteurs. Par ailleurs, on constate d'après les figures 1 à 3, que le centre Oi du rotor se déplace par rapport au centre 02 du stator. Il décrit un mouvement excentrique par rapport à 02, c'est-à-dire qu'il monte et qu'il descend. On peut disposer des lamelles d'étanchéité (non représentées) qui permettent d'obtenir trois secteurs de travail. Ces lamelles sont disposées sur les arêtes du rotor et elles peuvent être constituées par exemple par des lamelles en fonte. Sur la figure 4, on a représenté le moteur selon l'invention en vue de côté et en coupe. On voit parfaitement que deux flasques 17 et 17' mobiles et solidaires du rotor 2 sont situés respectivement sous et sur celui-ci. Les flasques présentent des ouvertures (3,18) qui permettent l'admission et l'échappement des gaz. L'entraînement du rotor 2 à l'arbre moteur 31 se fait par l'intermédiaire d'un bras de levier 32 coulissant dans un cylindre 33 et également par l'intermédiaire de trois roulements 34, 34' et 34" fixés sur au moins un des flasques, par exemple 17. Ces trois roulements sont disposés dans le prolongement des sommets du rotor et se déplacent dans une came fermée 36 ayant la forme du stator, en assurant également le maintien latéral du rotor. On utilise le déplacement du centre 01 du rotor par rapport au centre 02 de la cavité du stator pour amorcer l'aspiration de l'huile lubrifiante. Une bague puiseuse 37 et deux soupapes à billes 38 et 39 assurent l'aspiration et le refoulement de huile et forment donc le système de pompage. L'huile est dirigée vers le centre du rotor, et la force centrifuge lubrifie les parois du moteur. Pour la lubrification du moteur, on peut utiliser le combustible, par exemple du gas-oil. Il suffit d'ajouter une pompe (non représentée) similaire à la première pompe et travaillant de l'autre côté du rotor. On met en oeuvre dans ce cas un distributeur d'injection qui envoie le gas-oil au début du temps explosion. On obtient ainsi un moteur rotatif fonctionnant sans huile. La première pompe fonctionne pendant quatre temps comme pompe et, pendant deux temps, elle injecte le gas-oil dans le moteur. De plus, le gas-oil est refroidi quand il a lubrifié le moteur et il est réintroduit dans le circuit. Bien entendu,-la -la présente invention ne se limite pas aux divers modes de réalisation décrits précédemment. Ainsi, le système rotor stator selon l'invention peut aussi être utilisé comme pompe et non comme moteur, Lorsque la machine est utilisée comme moteur, elle peut fonctionner selon le cycle Diesel grâce à un taux de compression élevé. REVENDICATIONS 1. Machine à piston rotatif, comportant un rotor et un stator, caractérisée en ce que le rotor (2) comporte trois lobes (7, 8, 9) et tourne dans un stator (1) dont la cavité présente quatre lobes (13, 14, 15, 16), les arcs délimitant les lobes étant tous égaux et de même concavité. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rotor est muni de flasques mobiles (17, 17') tournant solidairement avec ledit rotor et comportant des ouvertures pour l'admission ou l'échappement des gaz. 3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que le stator (1) est muni de flasques fixes (29, 30) comportant des lumières d'admission ou d'échappement coopérant avec les ouvertures des flasques mobiles. 4. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte un système de pompage amenant le liquide lubrifiant aux organes de ladite machine et actionné par l'excentrique du centre Ol du rotor par rapport au centre 02 de la cavité du stator. 5. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que le liquide lubrifiant est de l'huile lubrifiante. 6. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que le liquide lubrifiant est le combustible utilisé pour obtenir le mélange gazeux fournissant l'énergie. 7. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que le liquide lubrifiant et le combustible sont constitués par du gas-oil.