Brevet FR2501291A1 — publié le 19820910

La présente invention se rapporte à une machine tournante qui, avec des équipements appropriés et une adap- tation de la conception de base, peut constituer un moteur du type à combustion interne, une pompe ou un compresseur. L'élément de base de la nouvelle machine com- prend une enveloppe circulaire, dans laquelle est supporté de façon tournante un corps cylindrique creux dont la sur- face intérieure de la paroi entoure un espace délimité par des cavités alternant avec des parties qui font saillie Mvers le centre de cet espace, chaque cavité étant diamètra- lement opposée à une partie en saillie vers l'intérieur. Un corps cylindrique plein est disposé à l'intérieur'du dit espace, ce corps cylindrique étant traversé transversale- ment à son axe par un alésage dans lequel une pièce en for- me de piston peut effectuer un mouvement de va-et-vient. L'espace défini à l'intérieur du corps cylindri- que creux est appelé, dans ce qui suit, "espace de travail", parce que, dans le fonctionnement en moteur à combustion interne, l'explosion et la détente ont lieu dans cet espa- ce, et provoquent la rotation du corps cylindrique creux, de sorte qu'un mouvement rotatif peut être pris sur son ar- bre (par l'intermédiaire duquel il est supporté en rota- tion dans l'enveloppe circulaire). De même, la machine peut être entrainée par application d'un couple d'entral- nement sur l'arbre, avec la conséquence qu'un fluide, par exemple de l'air ou un autre gaz, est comprimé dans l'es- pace de travail. Dans le fonctionnement en pompe, le flui- de à véhiculer est aspiré dans l'espace de travail et re- foulé de cet espace. Il est clair pour les hommes de l'art qu'une machine de base, telle que celle qui est décrite ci-dessus, peut remplir les trois fonctions, lorsqu'elle a été adaptée à la fonction désirée, par des moyens connus. L'élément de base, indiqué plus haut, fonctionne comme suit. Les cavités, qui sont délimitées dans le sens vertical par la surface de paroi du corps cylindrique creux et par une face d'extrémité de la pièce en piston, plus des parties du corps cylindrique plein, constituent des chambres dans lesquelles ont lieu les phases de fonctionne- ment de la machine, par exemple une explosion suivie d'une détente, ou une apiration suivie d'une compression ou une action de pompage. Ces chambres diminuent et augmentent de volume alternativement: la pièce en piston est amenée à effectuer un mouvement axial, dans une direction ou dans 1' autre, chaque fois qu'une face d'extrêmité de la pièce en piston passe devant une saillie ou protubérance dirigée vers l'intérieur de la surface de paroi intérieure du corps cy- lindrique creux. Puisque, comme déjà indiqué, chaque cavité dans la paroi du corps creux est située en face d'une par- tie en saillie vers le centre du corps creux, le mouvement alternatif de la pièce en piston devient possible. On suppo- se maintenant que, par exemple, un mélange combustible est injecté dans l'espace de travail, tel que défini plus haut, et qu'il est allumé au moyen d'une bougie du type usuel dans les moteurs à combustion interne. Une explosion se produit, le mélange est brûlé, ce qui provoque la rotation du corps cylindrique creux. Comme il y a plusieurs espaces de tra- vail, l'allumage et l'explosion dans un espace de travail sont suivis des mêmes phases dans un espace de travail sui- vant, la conséquence étant que le corps cylindrique creux tourne uniformément dans l'enveloppe. Bien entendu, ce mou- vement de rotation peut êtrelutilisé de façon connue. Il est clair pour les hommes de l'art que, de manière analogue, la nouvelle machine peut fonctionner en pompe ou en compresseur, une fois qu'elle a été convenablement adaptée pour cela. La description ci-dessus est celle des éléments de base de la nouvelle machine. Dans ce qui suit, on décrit une ma- chine ou un moteu4construit sur ce principe, mais comportant les éléments qui lui permettent de fonctionner pratiquement. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description de ses formes de réalisation, non limitati- ves, représentées sur les dessins annexés. Fig. 1 est une coupe axiale d'une machine suivant l'invention. Fig. 2 est une coupe horizontale suivant la ligne II-II de la figure 1. Fig. 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 1. Fig. 4 est une coupe axiale à travers la pièce en forme de piston, indiquée plus haut. Fig. 5, 6, 7 et 8 sont des coupes horizontales semblables à la figure 2, à différents stades du fonctionne- ment, les coupes étant faites à différents niveaux. Fig. 9 représente une variante de réalisation de la machine tournante suivant l'invention. Dans l'enveloppe ou carter 1 est supporté en rota- tion un arbre 2 solidaire d'un corps cylindrique 2'. En pra- tique, cette partie de la machine peut être composée de plu- sieurs éléments assemblés les uns aux autres mais qui peu- vqnt être considérés comme solidaires en ce qui concerne le fonctionnement. Comme représenté sur la figure 2, la paroi inté- rieure du corps 2' comporte trois cavités qu'on peut compa- rer, vues en coupe transversalement à l'axe 2, à un trèfle. Comme déjà indiqué, une saillie ou protubérance est située en opposition diamètrale à chaque cavité. Les cavités, qui sont en forme de croissant, sont désignées par les lettres a,b,c tandis que les protubérances opposées respectives sont désignées par a', b', c'. Au sommet de chaque protubé- rance sont prévues des garnitures 11 établissant l'étanchéi- té requise entre les faces en contact des protubérances a', b', c' et d'un corps (décrit plus loin), qui se déplace par rapport à celles-ci. Comme représenté sur les figures 1 et 2, dans le - 2501291 corps cylindrique 2' sont disposés, à deux niveaux et à raison d'un à chaque niveau, des corps cylindriques pleins qui sont traversés par un alésage 101 perpendiculaire à l'arbre 2. Un corps 3 est logé de façon coulissante dans l'alésage 101.Le corps 3 est traversé par une lumière 25, dans laquelle passe l'arbre 2. Dans les deux faces d'extrê- mité du corps 3 sont retenues des pièces 4 en forme de pis- ton, à raison d'une dans chaque face. Chacune de ces pièces 4 comporte, à partir d'une de ses faces circulaires d'extrêmité, un court arbre 4' sur lequel est clavetée une roue dentée 5. Ces roues engrènent avec une denture intérieure 102 solidaire du corps 2' (fi- gure 3). Conformément au contour de la paroi intérieure du corps 2, la denture 102 a une configuration en forme de trèfle. On voit, sur les figures 1 et 2, que les deux corps 3, placés l'un audessous de l'autre, sont également décalés l'un par rapport à l'autre dans leur direction lon- gitudinale. Comme indiqué plus haut, l'espace intérieur défini par le corps 2' est l'espace de travail et, dans le cas d'une adaptation en moteur à combustion interne, la compression, l'explosion et la détente du mélange combustible s'effec- tuent dans les cavités a, b, c en forme de croissant. En conséquence, des orifices d'entrée 9 sont prévus dans cha- que cavité et des orifices 11 permettent la sortie de cha- que cavité. D'autres passages 12 font communiquer l'espace de travail du premier niveau avec celui du deuxième niveau. Ces passages 12 sont commandés par des obturateurs ou soupa- pes 13. Une bougie d'allumage ou un injecteur de combusti- ble peuvent être placés en 14. La figure 4 illustre une forme préférée de cons- truction du corps 4. Il est composé de deux parties embot- tées 15 et 18, en forme de bol, comportant chacune, sur le fond intérieur du bol, un bossage 15', 18' respectivement. Les deux bossages sont alignés l'un avec l'autre. Autour des bossages alignés 15', 18' est disposé un ressort héli- coldal 16 qui tend à rapprocher les deux parties et les maintient ainsi solidement assemblées. Une garniture annu- laire 17 assure l'étanchéité entre les parties 15, 18. La machine suivant l'invention fonctionne comme décrit ci-après, avec référence aux figures 5 à 8. On sup- pose qu'on fait démarrer la machine au moyen d'un disposi- tif de lancement usuel, c'est-à-dire qu'on fait tourner le cylindre 2', par exemple dans le sens inverse des aiguil- les d'une montre, et en même temps on injecte un mélange d'air et de combustible, par exemple dans la chambre b en forme de croissant, par l'orifice d'entrée 9. Le mélange combustible est d'abord comprimé en b et explose au moment voulu. La compression résulte du mouvement du corps 2' en sens inverse des aiguilles d'une montre, ce qui provoque la diminution de volume de la chambre t. Ce mouvement est possible du fait que le corps 3 peut s'effacer et se dépla- cer vers la droite sur la figure 5. Lorsque le bossage c' est atteint par la pièce en piston située à gauche, le corps 3 est repoussé vers la droite. Si on injecte alors au mo- ment voulu le combustible dans la chambre a, il se produit une compression, suivie d'explosion et de détente, ce qui tend à faire tourner le corps cylindrique 2 et à le mainte- nir en rotation. Le processus est répété dans la chambre c, et ainsi de suite. Toutefois, comme déjà indiqué, des corps 3 peuvent être superposés l'un à l'autre, comme représenté en fait sur la figure 1. Par conséquent, de préférence, les stades de compression, explosion et détente peuvent se produire dans les différentes chambres des groupes superposés. Ain- si, le combustible peut être injecté dans l'une des cham- bres, par exemple du côté droit, du groupe inférieur de la figure 1, être partiellement comprimé dans cette chambre et transféré par le conduit 12 (voir la figure 1 et les fi- gures 5 à 8) dans une chambre supérieure o la compression est achevée et o se produit l'explosion. La soupape 13 empêche le gaz de combustion de revenir dans une chambre inférieure. Les orifices de sortie par lesquels s'échappent les gaz usés sont visibles sur les figures 1 à 8. On se reporte maintenant à la figure9 qui repré- sente une variante de réalisation de l'invention. Ce dispo- sitif comprend également le carter 1, l'arbre 2, le corps 2' et le corps 100. On suppose que, dans la construction de la figure 9, le corps 100 tourne tandis que le corps 2 est fixe. Dans les trois protubérances a', b', c' sont pré- vues des chambres cylindriques 110, 111, 112 respectivement. La chambre 110 est reliée avec l'espace de la cavité b par un passage 114, la chambre 111 à la cavité c par un passage 114 et la chambre 112 à la cavité a par un passage 114. D'au- tre part, un passage 116 relie la cavité a à la chambre 110, un passage 117 relie la chambre 111 à la cavité b et un pas- sage 118 va de la cavité c à la chambre 112. Ce dispositif fonctionne suivant le même principe que les formes de réalisation précédentes, avec la modifica- tion ci-après. On suppose, comme précédemment, que la pièce 100 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, la compres- sion s'effectue donc dans la partie de la cavité b qui se trouve à la partie supérieure sur la figure 9 et elle se transmet par le passage 117 dans la chambre 111. Si on injec- te alors du combustible dans cette chambre, l'explosion a lieu dès que la pression est assez élevée, c'est-à-dire que le moteur fonctionne sur le principe du moteur Diesel. Tou- tefois, une bougie d'allumage peut être placée dans la paroi du corps 2 et le moteur peut fonctionner en moteur Otto. A- près l'explosion, les gaz qui se détendent pénètrent par le passage 114 dans la cavité c o l'opération se renouvelle et se répète encore dans la cavité a et la chambre 110. 250129 1 Il est entendu que des modifications de détail peuvent être apportées dans la forme et la construction du dispositif suivant l'invention, sans sortir du cadre de celle-ci. Revendications 1. Machine tournante, telle qu'un moteur à com- bustion interne, un compresseur ou une pompe, qui comprend un carter circulaire (1) dans lequel est supporté en rota- tion un corps cylindrique creux (2') caractérisée en ce que la surface intérieure de paroi de ce corps entoure un espace de travail délimité par des cavités (a,b,c) alter- nant avec des parties en saillie (a',b',c') vers le centre- de cet espace, chaque cavité étant diamétralement opposée à une partie en saillie vers l'intérieur, un corps cylindri- que plein (100) étant logé dans cet espace, ce corps cylin- drique plein étant traversé perpendiculairement à son axe par un alésage 1101) dans lequel une pièce ton peut effectuer un mouvement de va-et-vient. 2. Machine tournante suivant la revendication 1, carac- térisée en ce que trois cavités sont prévues dans l'espace de travail, une partie en saillie vers l'intérieur étant située en face de chaque cavité. 3. Machine tournante suivant la revendication 1 Qu 2, caractérisée en ce que chaque cavité constitue une chambre en forme de croissant. 4. Machine tournante suivant l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisée en ce que la pièce (3) formant piston, disposée transversalement au corps cy- lindrique plein (100),comporte une ouverture allongée (25) à travers laquelle passe l'arbre (2) qui supporte le corps cylindrique creux (2') en rotation dans le carter (1).