Brevet FR2500083A1 — publié le 19820820

L'invention est relative à une machine volumétrique, par exemple un moteur permettant d'obtenir un mouvement de rotation, pas-à-pass ou continu, à partir d'un fluide sous pression, qu'il s'agisse de gaz, liquide ou vapeur, ou encore d'explosions successives d'origine chimique, ou par exemple une pompe volumétrique. Dans l'état actuel de la technique, la plupart des moteurs à fluide ou à explosion sont conçus de manière à transformer les mouvements alternatifs d'un ensemble de vérine ou pistons en mouvement de rotation par l'intermédiaire d'un vilebrequin. D'autres moteurs sont constitués par des vérins ou pistons qui provoquent la rotation d'un arbre par l'intermédiaire de cames, crémaillères ou cliquets. Tous ces moteurs comportent un nombre de pièces important et leur fabrication est conteuse. Do plus, leur rendement n'est pas très élevé. Quant aux moteurs rotatifs proposés Jusqu' maintenant, ils sont encore trop compleses et les problèmes d'étanchéité soulevés les rendent souvent difficilement utilisables. "e but de l'invention est de réaliser un moteur rotatif ou une pompe comportant très peu de pièces et dont les problèmes d'étanchéité soient facilement résolu. L'invention est remarquable en ce sens qu'elle évite l'emploi de vérins, pistons, vilebrequeins, crémaillères, cliquets, etc... et ne comporte que deux types de pièces en mouvement. Selon l'invention, la machine comporte au moins un dispositif comprenant lui-même un carter présentant deux parois opposées parallèles reliées par une paroi latérale, A l'intérieur duquel sont disposés au moins deux supports pouvant pivoter chacun autour d'un axe perpendiculaire auxdites deux parois opposées parallèles, lesdits supporta supportant une chaine fermée étanche s'étendant de l'une à l'autre de ces parois parallèles, ladite channe étant formée de plusieurs plaques articulées entre elles par des charnières étanches, de manière que le volume délimité à l'intérieur de la channe et entre les deux parois opposées et parallèles du carter varie lorsque les supports pivotent autour de leurs axes. Le dessin annexé représente, a titre d'exemple, deux formes d'exécution da l'objet de l'invention: Fig.1 est une vue en coure se on =-I de la fig.2, d'une première forme d'exécution de la machine volumétrique; Fig.2 est une vue en coupe selon II-II de la fig.1; Fig.3 et 4 sont des vues schématiques expliquant le fonctionnement de la machine selon les fig.1 et 2; Fig.5 et 6 sont des vue schématiques d'une deuxième forme d'exécution; et Fig.? est une vue simplifiée d'une variante construc- tive. Le moteur selon les fig.1 et 2 comprend un carter 1 dont les faces intérieures opposées sont rigoureusement parallèles, parfaitement usinées et soigneusement polies; des supports 7, 8, 9, en forme de prismes ayant pour section un triangle équilatéral sont solidaires d'arbres respectifs 32, 13, 14. Ces arbres traversent les prismes suivant l'axe des cylindres circonscrits; ils sont suppor tés par les paliers ou roulements 4, 5, 6, permettant aux supports de tourner librement à l'intérieur du carter 1. Six plaques 2, articulées entre elles par des charnières 3, forment une channe fermée placée à 1 intérieur du carter 1 et supportée par les supports 7, 8, 9. Comme on le voit à la fig.1, la section transversale de la paroi latérale inscrit la trajectoire des sommets des triangles, de manière que le volume entre la channe et la paroi soit minimal. Les faces latérales de ces plaques 2 sont parfaitement parallèles et usinées de manière à glisser librement à l'intérieur du carter 1, tout en assurant l'étanchéité nécessaire (Fig.2). Les charnières 3 sont également construites de manière à être étanches; elles reposent dans des encoches 22 ménagées à cet effet aux arêtes des supports 7, 8, 9.Si le dimensionnement de l'ensemble est prév@ de telle manière que l'écartement entre les arbres 12, 13, 14 ait la mAme valeur que l'en- traxe entre deux charnières 3 d'une même plaque 2, on obtient la configuration de la fig.1, la channe des pla ques 2 formant un hexagone supporté par les arêtes des supports 7, 8, 9. Le volume du carter 1 se trouve ainsi divisé en deux chambres Â et B, séparées par la channe, la première pouvant entre reliée à une arrivée de fluide sous pression, par la tubulure 10, la seconde étant reliée à l'atmosphère par un orifice 11. Si l'on considère le dispositif représenté sur la fig.1, on s s'aperçoit que l'ensemble de la channe de plaques 2, reposant sur les supports 7, 8, 9, est en position instable, mais qu'une rotation de 600 des arbres 12, 13, 14 permet d'obtenir la configuration de la fig.4 qui est une position stable puisque le volume de la chambre B est minimal. Si on fait tourner les axes de 300 seulement, on obtient la configuration de la fig.3 qui est la position intermédiaire entre les deux cas extrêmes précédents. On prend comme point de départ la configuration de la fig.3 et on introduit un fluide sous pression F dans la chambre extérieure Â du carter 1. Dans ces conditions, la pression du fluide va se répartir également sur les sir plaques 2, et les forces résultantes f et f', de meme valeur, vont apparaître sur chaque plaque 2. Les forces f' agissant sur les plaques qui reposent sur les faces des supports 7, 8, 9 sont sans effet car elles sont dirigées vers les arbres 12, 13, 14. Mais les forces f agia- sant sur les plaques supportées par deux supports 7, 8, 9 successifs vont tendre à aplatir les parallélogrammes o, a, b, o'-o', c, d, o"-o", e, g,o de manière à obtenir la configuration stable de la fig.4. Dans ces conditions, les axes 12, 13, 14 vont obligatoirement tourner de 300 dans le sens des flèches, tel qu'indiqué sur la fig.3, sous l'action de la pression du fluide F utilisé. On considère maintenant quatre dispositifs I, II, "I, IV identiques à celui qui a été décrit et reliés entre eux au moyen de l'arbre 14 par exemple; on donne au premier élément la configuration de la fig.3, au deu xiême la configuration de la fig.1, au troisième la configuration symétrique de la fig.3, et au quatrième la configuration de la fig.4, c'est-à-dire qu'on décale les supports 9 de 300 les uns par rapport aux autres sur l'arbre commun 14. Si on relie successivement les éIémentrs I, II, III et IV à l'arrivée du fluide sous pression, tout en retirant la pression du pré@édent, on obtient une rotation de 120 de l'arbre 14.Sette rotation p@@t se poursuivre d'une manière continus en recommençant l'opération autant de fois qu'il est nécessaire. On est dons en présence d'un moteur permettant d'obtenir, soit une rotation pasà-pas d'une valeur d'angle déterminée par pas de 30 , soit une rotation continue, selon le type du distributeur de fluide utilisé. En variante, on peut utiliser des supports à section carrés groupés par 2 ou par 4 (Fig.5 et 6), ou des supports pentagonaux, hexagonaux, etc... en nombre plus ou moins important sous réserve de précsutions particulières. La machine selon les fig.5 et 6 comporte deux supports 15 pivotant sur des axes 16 et 16' dont, par exemple, le dernier peut être relié à un moteur, il s'agit d'une pompe. Il va sans dire que le même mécanisme pourra être utilisé également comme moteur. La chaîne est constituée par six "maillons" ou éléments 17 qui sont reliés entre eux par des charnières 18 Il est à noter toutefois que dans tous les cas la distance entre les différents arbres doit être égale à l'entraxe des charnières d'une Kme plaque ou égale à un multiple de cet entraxe.Le carter 1 peut avoir une forme quelconque, cylindrique ou parallèlèpipédique par exemple, sans que le fonctionnement du système en soit affecté. aca transmission du couple de sertie peut se faire indifféremment, Boit par un axe, soit par plusieurs axes reliés entre eux par des pignons, chaînes, couronnes dentées, etc... constituant ainsi un réducteur de sortie si besoin est. Cette machine est également réversible et peut fonctionner comme pompe volumétrique étant donné qu'entre les positions des fig.1 et 4 le volume de la chambre 3 diminue dans le rapport de 3 à 2 et vice versa. En variante, on pourrait envoyer le fluide sous pression dans la chambre intérieure 3 et relier l'autre à l'atmosphère. Le distributeur du moteur pourrait être réalisé simplement en découvrant des orifices -atiquéss dans les parois parallèles du carter. La fig.7 montre une autre possibilité d'exécution. La machine comporte dans ce cas deux supports 19 en forme de losange pivotant sur des axes 20 et 20'. La chaine est constituée de quatre éléments 21 dont les faces de contact S sont adaptées aux contours des supports. La fig.7 montre la machine dans deux positions. L'étanchéité de la chaîne pourra entre assurée, par exemple, par des éléments d'étanchéité intercalés entre deux plaques adjacentes. Il sera pourtant aussi possible de couvrir la channe entière d'une membrane flexible étanche. Les articulations pourront être également constituées par des organes de liaison élastiques et/ou flexibles en élastomère. REVENDICATIONS 1.- Machine volumétrique, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un dispositif comprenant lui-même un carter (1) présentant deux parois opposées parallèles reliées par une paroi latérale, à l'intérieur duquel sont disposés au moine deux supports (7, 8, 9; 15 19) pouvant pivoter chacun autour d'un axe (12, 13, 14; 16, 16'; 20, 20') perpendiculaire auxdites deux parois opposées parallèles, lesdits supports supportant une chaîne fermée étanche s'étendant de l'une à l'autre de ces parois parallèles, ladite chaine étant formée de plusieurs plaques (2; 17; 21), articulées entre elles par des charnières étanches (3; 18), de manière que le volume délimité à l'intérieur de la chaî- ne et entre les deux parois opposées et parallèles du carter varie lorsque les supports pivotent autour de leurs axes. 2.- Machine selon la revendication 1, caractérisée on ce que la distance entre les axes de rotation des sup- ports est égale à l'entraxe des articulations d'une même plaque (2) ou à un multiple de cet entraxe. 3.- Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les supports (7, 8, 9; 15; 19) sont de section polygonale. 4.- Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend trois supports (7, 8, 9) de section triangulaire équilatérale pivotant autour de trois axes (12, 13, 14) disposés aux sommets d'un triangle équilatéral, la chaîne étant formée de six plaques (2), de façon que ledit volume varie dans le rapport 3 à 2 entre sa valeur maximale et sa valeur minimale. 5.- Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend deux supports (15) de section carrée pivotant autour de deux axes (16, 16') séparés d'une distance égale au c8té du carré correspondant à ladite section, la chaîne étant formée de sur plaques (17) dont la longueur est égale audit cEté du carré. 6.- Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que les supports (19) ont la forme de losanges, la channe étant constituée par des éléments (21) dont les faces de contact (S) sont adaptées aux surfaces correspondantes des losanges. 7.- Machine volumétrique selon l'une des revendications 1 à 6, constituant un moteur, caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs desdits dispositifs reliés de façon décalée à un arbre du moteur, l'une des deux chambres (Â, B) des dispositifs, délimitées entre le carter (1) et la chaise étant reliée à une source de fluide sous pression par l'intermédiaire d'un distributeur qui met successivement sous pression chacun des dispositifs, l'au- tre chambre des dispositifs étant à l'atmosphère. 8.- Nachine volumétrique selon l'une des revendications 1 à 6, constituant une pompe, caractérisée en ce qu'au moins l'une des deux chambres (A, B) du dispositif, délimitées entre le carter (1) et la channe, est reliée à une source de fluide à pomper par l'intermédiaire d'une soupape emp8chant le refoulement et à un réservoir de fluide pompé, par l'intermédiaire d'une soupape de retenue.