Brevet FR2498250A2 — publié le 19820723

FR 2498250 A2 19820723 FR 8100851 A 19810119 Générateur de gaz à variation de volume. La présente addition a pour objet un générateur de gaz à variation de volume. Le brevet principal concerne un générateur de gaz à variation de volume pour l'alimentation d d'une turbine indépendante de puissance, ledit générateur comprenant deux modules constituant chacun un moteur thermique rotatif pour la pro et duction de gaz chauds comprimés/accouplés à un module constituant un compresseur d'air alimentant les modules générateurs de gaz chauds comprimés, lesdits modules comprenant un carter fixe délimitant un espace annulaire dans lequel sont montés rotatifs dans le même sens des pistons au nombre de quatre qui sont reliés diamétralement par paire au moyen de deux bras et animés de plus d'une variation de vitesse cyclique engendrant une variation de volume de l'espace délimité par les faces radiales des pistons, l'un des bras de chaque module étant monté sur un même arbre, l'autre bras de chaque module étant monté sur un autre arbre coaxial au premier arbre de telle sorte que les rotors des modules reliés à un seul mécanisme d'embiellage ont le même débattement angulaire et sont synchrones. Toutefois, il faut noter que, dans le brevet principal, le compresseur fonctionne selon un cycle à deux temps (admission-compression) et il est associé à deux moteurs thermiques à quatre temps de telle sorte que le compresseur alimente alternativement tantôt l'un, tantôt l'autre des générateurs de gaz. Conformément à la présente addition le générateur de gaz comprend un carter fixe dans lequel solv disposés suivant un même axe et symétriquement deux LJé.éra- teurs élémentaires comprenant chacun un moteur thermique rota if pour la production de gaz chauds comprimés accouplé à un compresseur d'air alimentant le moteur thermique, lesdits générateurs élémentaires étant reliés entre eux par un moyen de transmission aux arbres qui sont solidaires des bras portant les pistons. Avec cette nouvelle disposition on a associé un compresseur à deux temps et un moteur thermique à quatre temps. Dans chaque module-compresseur les deux phases de compression qui s' effectuent en même temps gavent simultanément le même moteur au lieu d'alimenter alternativement un moteur puis l'autre. Chaque générateur élémentaire, constitué d'un modulecompresseur et d'un module-moteur thermique comporte deux systèmes bielle-manivelle reliant chaque arbre coaxial, lié à une paire de pistons, dans chaque module, à un pignon. Dans la présente addition, où sent associés deux générateurs élémentaires, soit deux compresseurs et deux moteurs, les deux pignons sont communs aux deux générateurs élémentaires et les deux systèmes bielle-manivelle provenant de chaque générateur et actionnant ie meme pignon, sont décalés de 90 (en prenant comme référence l'angle de rotation des pignons) Dans chaque générateur élémentaire le couple moyen est nul et le couple résistant est aussi élevé que le couple moteur. A la figure 1, on a représenté un diagramme sur lequel figure en abscisse l'angle de rotation d'un pignon et en ordonnée le couple appliqué aux pignons. La courbe sinusol- dale 40 correspond à l'un des générateurs de gaz élémentaires alors que la courbe sinusoïdale 41 correspond à l'au tre générateur. On voit qu'en décalant un générateur de ga; correspondant à la courbe 40, de 900 par rapport à l'autre qui correspond à la courbe 41, le couple résultant sur l. pignons est nul. 3ien entendu, on peut associer de part et d'autre du mécanisme décrit ci-dessus un nombre quelconque mais égal de part et d'autre de générateurs élémentaires, décalés de 900, alimentant une ou plusieurs turbines à gaz, le couple résultant sur les pignons sera toujours nul. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation et en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est un diagramme représentant les couples de deux générateurs de gaz élémentaires en fonction de l'angle de rotation d'un pignon - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un autre mode de réalisation d'un générateur de gaz suivant l'addition comportant deux générateurs élémentaires décalés de 900 (en prenant comme réfé rence l'angle de rotation des pignons) - la figure 3 est une vue en coupe transversale d'un générateur de gaz élémentaire constitué d'un module compresseur à deux temps et d'un module-moteur à quatre temps. A la figure 2, on a représenté un mode de réalisation du générateur de gaz suivant l'addition qui comprend un carter 1 dans lequel sont disposés suivant un même axe longitudinal et symétriquement deux générateurs élémentaires décalés angulairement de 900 (en prenant comme référence l'angle de rotation des pignons). Les deux générateurs étant identiques, le générateur de droite porte les mêmes références que le générateur de gauche augmentées d'une centaine. Chaque générateur est constitué d'un modulemoteur 3 et 4 et 103, 104 accouplé à un compresseur d'air 31, 32 et 131, 132 alimentant le moteur thermique. Comme dans le brevet principal chaque générateur de gaz chauds comprend deux paires de pistons (dont un seul piston est représenté) 3, 4 et 103, 104 reliés radialement par paires au moyen de deux bras 5, 6 et 105, 10C et chaque compresseur d'air comprend deux paires de pistons (dont un seul piston est représenté) 31, 32 et 131, 132 reliés radialement par paires au moyen de deux bras 33, 34 et 133, 134. Les pistons se déplacent dans un espace annulaire délimité par le carter 1 et des couronnes rotatives 2, 102 qui sont reliées dans la partie centrale du dispositif par.des cages d'écureuil .38 et 138 afin de constituer un seul ensemble. Dans la partie centrale constituée par les cages d'écureuil 38, 138 sont montés rotatifs deux arbres 23a, 123 et 23, 123a sur lesquels sont calés respectivement les pignons 22a et 22 qui engrènent avec une couronne dentée 21 prévue dans le carter 1. Les pignons 22, 22a communs aux deux modules sont compris entre deux parois radiales 38a, 138a qui appartiennent respectivement aux cages d'écureuil 38 et 138. L'arbre 23, 123a solidaire du pignon 22 est relié d'un côté par une bielle 25 au maneton 26 de l'arbre externe 27 sur lequel sont calés le bras 5 du générateur de gaz et 34 du compresseur et de l'autre côté par une bielle 125a à un autre maneton 126a de l'arbre interne 128 sur lequel sont calés les bras 106 du générateur de gaz et 133 du compresseur. De même l'arbre 23a, 123 solidaire du pignon 22a est relié d'un côté par une bielle 25a à un maneton 26a de l'arbre interne 28 sur lequel sont calés les bras 6 du générateur de gaz et 33 du compresseur et de l'autre côté par une bielle 125 à un maneton 126 de l'arbre externe 127 sur lequel sont calés les bras 105 du générateur de gaz et 134 du compresseur. Le maneton 26a associé à l'arbre 23a et le maneton 126 associé à l'arbre 123 qui entraînent le pignon 22a sont décalés de 900. De même le maneton 26 associé à l'arbre 23 et le maneton 126a associé à l'arbre 123a qui entraînent le pignon 22 sont décalés de 900. Ainsi qu'il est visible à la figure 2 les gaz comprimés provenant de l'orifice 35, 135 du compresseur sont dirigés vers l'orifice d'admission 15, 115 du moteur thermique qui comporte également un orifice 42, 142 d'échappement des gaz chauds vers la turbine de puissance de même que le compresseur est muni d'orifices d'admission 43, 143. A la figure 3 on a représenté l'un des générateurs élémentaires comprenant un compresseur et un moteur thermique, le compresseur 31, 32 présente deux chambres A1, A2 en phase d'admission et deux chambres C1, C2 en phase de compression. Le moteur thermique 3, 4 présente des chambres A - C - D - E qui sont respectivement en phase d'admission, de compression, de détente et d'échappement. Contrairement à ce qui se passait dans le générateur suivant le brevet principal, il se produit dans ce mode de réalisation un fonctionnement différent du fait que les deux chambres C1, C2 en compression de chaque compresseur à deux temps suralimentent simultanément une chambre A en phase d'admission du moteur thermique à quatre temps. Le compresseur ayant deux chambres en phase d'admission et de compression pour chaque demi tour de pignon 22, 22a, chaque pignon effectuant deux tours lorsque la cage d'écureuil 38, 138 effectue seulement un tour, on obtient quatre cycles complets par tour de l'arbre moteur, chaque générateur élémentaire est équivalent à un moteur huit cylindres, quatre temps. Les deux générateurs élémentaires étant associés sur la même cage d'écureuil 38, 138, l'ensemble est équivalent à un moteur seize cylindres, quatre temps. De même que le moteur suivant le brevet principal, ce générateur peut être suralimenté comme un moteur Diesel classique, la puissance recueillie par la turbine libre pouvant servir à entraîner un petit turbocompresseur. Ce générateur de gaz peut être utilisé également pour constituer le corps haute pression d'un petit turboréacteur. Ainsi, l'invention permet de réaliser un taux de compression volumétrique supérieur au taux de détente volumétrique mais, de même, on pourrait réaliser un taux de détente volumétrique supérieur au taux de ccmpression volumétrique, l'énergie étant alors récupérée sous forme mécanique sur l'arbre. Bien entendu, la description n'est pas iimltative et l'homme de l'art pourra y apporter diverses modifications, sans sortir pour autant de son cadre. REVENDICATIONS 1. Générateur de gaz à variation de volume pour l'alimentation d'une turbine indépendante de puissance suivant la revendication 1 du brevet principal, caractérisé en ce qu'il comprend un carter fixe (1) dans lequel sont disposés suivant un même axe et symétriquement deux générateurs élémentaires comprenant chacun une machine thermique rotative (3, 4 et 103, 104) pour la production de gaz chauds comprimés accouplés à un compresseur (31, 32 et 131, 132) d'air alimentant le moteur thermique, lesdits générateurs élémentaires étant reliés entre eux par un moyen de transmission (22, 22a) aux arbres (27, 28 et 127, 128) qui sont solidaires des bras (5, 6, 33, 34) portant les pistons. 2. Générateur de gaz suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de transmission entre les deux générateurs élémentaires est constitué de deux pignons (22, 22a) qui engrènent avec une couronne dentée (21) prévue dans le carter (1 ) , chacun des pignons (22, 22a) étant solidaire d'un arbre (23, 123a et 23a, 123) entraîné d'un côté par un maneton (126a, 26a) solidaire de l'arbre central (128, 28) de chaque générateur sur lequel est monté l'un des bras (106, 133 et 6, 33) reliant une paire de pistons du moteur thermique et du compresseur et de l'autre côté par un maneton (26, 126) solidaire de l'arbre externe (27, 127) de chaque générateur sur lequel est monté l'autre des bras (5, 34 et 105, 134) reliant une paire de pistons du moteur thermique et du compresseur. 3. Générateur de gaz suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la cage d'écureuil (38, 138) solidaire de la couronne rotative (2, 102) de chaque générateur élémentaire est commune aux deux générateurs élémentaires. 4. Générateur de gaz suivant la revendidation 2, caractérisé en ce que le maneton (26, 26a) de l'un des générateurs éiémentaires associés à un arbre portant l'un des pignons (22, 22a) est décalé de 900 par rapport à l'autre maneton (12a, 126) de l'autre générateur élémentaire