Brevet FR2519696A1 — publié le 19830718

La présente invention concerne le domaine des machines thermiques, en particulier des moteurs à combustion interne, et a pour objet un tel moteur rotatif. Les moteurs à combustion interne existant actuellement sont généralement des moteurs à pistons alternatifs dont le mouvement est transformé en un mouvement circulaire au moyen d'ensembles bielle-manivelle, c'est-à-dire par des bielles reliées à un vilebrequin. Dans ces moteurs connus, les pistons passent, au cours de chaque cycle de travail, par deux positions extrêmes d'immobilité, et donc de travail nul, à savoir les points morts haut et bas, qui sont la cause d'une importante perte de rendement global, de sorte que ledit rendement global de ces moteurs, n'atteint dans le meilleur des cas qu'environ 25 %. I1 existe également des moteurs à combustion interne rotatifs permettant de pallier partiellement les pertes mécaniques des moteurs à pistons alternatifs. Cependant, le rendement énergétique de ces moteurs est relativement mauvais du fait d'une mauvaise étanchéité des pistons rotatifs ayant pour conséquence d'importantes pertes par imbrûlés. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. Elle a, en effet, pour objet un moteur à combustion interne rotatif caractérisé en ce qu'il est constitué par un carter subdivisé en deux parties fixes, à savoir une partie d'aspiration - compression - explosion et de poussée primaire, et un groupe de poussée secondaire, par un groupe de rotor primaire logé à rotation dans la partie d'aspiration - compression - explosion et de poussée primaire, par un groupe de rotor secondaire logé dans le groupe de poussée secondaire, et par deux flasques de fermeture du carter, l'un des flasques étant muni d'ouvertures de ventilation du moteur et de tubulures d'admission, et l'autre flasque étant pourvu d'un ou de plusieurs orifices d'échappement, et en ce que les groupes de rotor sont solidaires en rotation d'un arbre moteur supporté dans des paliers des flasques. Conformément à une caractéristique de l'invention, l'arbre moteur est constitué en deux parties dont les extré mités correspondantes sont avantageusement assemblées entre elles à rotation libre au moyen d'un palier à aiguilles ou à billes, ce palier étant avantageusement complété par un dispositif d'entraînement débrayable automatiquement, mécanique, ou électromécanique. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe d'un moteur conforme à l'invention, et la figure 2 est une vue en élévation frontale et en coupe du moteur de la figure 1. Conformément à l'invention, et comme le montre plus particulièrement, à titre d'exemple, la figure 1 des dessins annexés, le moteur à combustion interne rotatif est essentiellement constitué par un carter subdivisé en deux parties fixes, à savoir une partie 1 d'aspiration compression - explosion et de poussée primaire, et un groupe 2 de poussée secondaire, par un groupe de rotor primaire 3 logé dans la partie 1, par un groupe de rotor secondaire 4 logé dans le groupe de poussée secondaire 2, et par deux flasques 5 et 6 de fermeture du carter logeant au moyen de paliers à roulements 7 un arbre moteur en deux parties 8 et 9. Le carter présente avantageusement une section circulaire, et sa partie 1 est constituée par un anneau d'aspiration et de compression 10, par un anneau de combustion 11 séparé comportant au moins une, de préférence plusieurs chambres d'explosion 12, et par un anneau de poussée primaire 13 muni de sections à ailettes 14, le groupe de poussée secondaire 2 étant constitué par un empilage d'anneau à ailettes 15, les anneaux de la partie 1 et du groupe 2 étant centrés et solidarisés entre eux. Les parties 8 et9 de l'arbre moteur sont assemblées entre elles par leurs extrémités correspondantes, à rotation libre, au moyen d'un palier à aiguilles 16. I1 est également possible d'abouter simplement ces deux extrémités en pré voyant des paliers plus longs dans les flasques 5 et 6. Le groupe de rotor primaire 3 logé dans la partie 1 est monté, solidaire en rotation, sur la partie 8 de l'arbre moteur et est constitué par un disque d'aspiration compression 17 muni sur sa périphérie d'au moins un, de préférence de plusieurs rétrécissements de section 18 en forme de rampes délimitant avec l'anneau 10 des chambres d'aspiration et de compression, et par un disque de poussée 19 muni de sections à ailettes de poussée 20. Le groupe de poussée secondaire 4 est constitué par un empilement de disques de poussée 21 à ailettes fixés sur la partie 9 de l'arbre moteur, et s'étendant chacun entre deux anneaux à ailettes 15. L'anneau 10 d'aspiration et de compression est muni de canaux 22 de transmission de gaz combustibles, communi quant avec l'espace intérieur de l'anneau 10 (figure 2) et relié à des tubulures d'admission 23 prévues sur le flasque 5 du carter, ou débouchant directement sur la périphérie de l'anneau 10, et de coulisseaux 24 coulissant radialement contre l'action de ressorts 25 et coopérant avec la surface périphérique du disque d'aspiration - compression 17, ces coulisseaux étant, de préférence, en nombre différent de celui des rétrécissements 18 et du même nombre que les canaux ,22 (figure 2). Les chambres d'explosion 12 de l'anneau de combustion 11 se présentent avantageusement chacune sous forme d'une suite d'alvéoles traversants 26 communicants ou non et pouvant être mis en communication au moyen de crans de poussée 27 et 28 prévus sur les flancs des disques 17 et 19, et pouvant pré senter une section droite, inclinée, curviligne, en chevron, ou autre. Ces chambres 12 sont alimentées en mélange combustible chacune grâce à au moins un canal 29 débouchant sur le flanc du disque 17, relié à la surface de chaque rétrécissement 18 près de son extrémité opposée au sens de rotation, et en nombre égal au nombre de rétrécissements ou à un multiple de ce nombre, le nombre de chambres 12 étant égal au nombre des coulisseaux 24. Grâce à ce mode de réalisation, il est possible, en prévoyant plusieurs canaux 29 espacés à partir de l'extrémité du rétrécissement 18 dans le sens de la rotation, d'effectuer un remplissage progressif des chambres 12. Le disque de poussée 19 présentedes ailettes 20 qui sont avantageusement dirigées en direction opposée de celle des alvéoles 26, et qui sont disposées à la suite des crans de poussée 28, l'extrémité opposée de ces ailettes débouchant sur des crans de poussée 30 prévus sur la face correspondante de l'anneau de poussée primaire 13, qui sont suivis, en direction de la rotation du moteur, des sections à ailettes 14 formant des alvéoles traversants, présentant un sens d'écoulement inverse de celui des ailettes 20 du disque 19. Les disques de poussée 21 du groupe de poussée secondaire 4 sont munis d'ailettes fixées sur toute leur circonférence et présentant un sens d'écoulement inverse à celui des ailettes des anneaux 15 de manière à réaliser un entraînement par réaction des disques 21 lors de la détente des gazbrûlés, qui s'échappent par des orifices d'échappement 31 prévus dans le flasque 6. En outre, afin de favoriser la détente des gaz en direction des orifices d'échappement 31, les ailettes des anneaux 15 et des disques 21 présentent une section longitu dinale croissante en direction desdits orifices 31, et leur section transversale est décroissante dans cette même direction, ces ailettes pouvant également être de dimension constante, mais en nombre croissant. Afin de réaliser le refroidissement du moteur, il est prévu, dans le flasque 5, des ouvertures de ventilation 32 coopérant avec des canaux 33 du disque d'aspiration compression 17, qui amènent l'air frais, successivement aux diverses chambres 12, et de là à travers les groupes de poussée primaire et secondaire jusqu'aux orifices d'échap pement 31. Les deux parties 8 et 9 de l'axe moteur sont avan tageusement munies d'un dispositif d'entrainement débraya ble automatiquement tel qu'un entrainement mécanique à roue libre, ou analogue, ou encore un entraînement débrayable électromécaniquement, permettant un entrainement de la partie 9 par la partie 8, par exemple lors du démarrage du moteur ou en marche au ralenti et un entrainement indépendant de la partie 9 par les disques 21 en marche à haut régime lorsque la détente des gaz brûlés permet un fonctionnement en turbine du groupe de rotor secondaire 4. Lors de la rotation des éléments tournants du moteur en direction des flèches, il se produit, derrière les coulisseaux 24 en direction de la rotation, un vide provoquant l'aspiration du mélange combustible, et du côté opposé une compression des gaz précédemment aspirés. Ces gaz comprimés sont amenés, à travers les canaux 29, dans les alvéoles 26 des chambres d'explosion 12 lors du passage desdits canaux devant lesdits alvéoles. Après remplissage complet des alvéoles 26 par les canaux 29, détecté de manière connue, au moyen d'une came, ou analogue, entrainée par le disque d'aspiration - compression 17 et coopérant, par exemple, avec un levier de commande, une étincelle est donnée par la bougie d'allumage 35 correspondante et le mélange contenu dans le premier alvéole est allumé.La combustion du-mélange dans les autres alvéoles 26 est alors réalisée grâce aux crans de poussée 27 et 28 des disques 17 et 19, qui, lors de la rotation de ces derniers chevau chent deux alvéoles consécutifs ou grâce à un canal de communication. La forme des crans 27 et 28 est prévue pour absorber la poussée des gaz brûlés en expansion et pour entrainer, par effet de réaction, les disques 17 et 19. Au cours de la rotation du disque 19, les sections à ailettes 20 de ce dernier passent devant les alvéoles 26 et sont chargées par les gaz en détente, qui, du fait du sens d'écoulement contraire des ailettes du disque 19 tendent à faire tourner ce dernier, ce mouvement de rotation étant accentué grâce aux crans de poussée 30.Les sections à ailettes 20 du disque 19 passent alors devant les sections à ailettes 14 du disque de poussée primaire 13, qui présentent un sens d'écoulement opposé à celui des sections 20 du disque 19, puis les gaz passent entre les ailettes des disques 21 et des canaux 15 du groupe de poussée secondaire 4 avant de sortir à travers les orifices d'échappement 31, qui peuvent être raccordés de manière connue à un collecteur non représenté. Conformément à une variante de réalisation de l'invention, il est également possible de réaliser un anneau d'aspiration et de compression présentant des évidements en forme de rampes, et de monter les coulisseaux dans le disque d'aspiration - compression, le nombre d'évidements étant alors égal au nombre de chambres d'explosion et celui des coulisseaux étant inférieur d'au moins une unité. Selon une autre variante de réalisation de l'invention, il est possible de réaliser les différents éléments sous forme d'anneaux concentriques, les anneaux fixes étant solidaires d'un flasque fixe, et les anneaux mobiles étant solidaires d'un flasque mobile portant l'arbre moteur, et l'anneau le plus intérieur formant l'anneau d'aspiration compression, tandis que l'anneau extérieur est muni des orifices d'échappement. Grâce à l'invention, il est possible de réaliser un moteur à combustion interne présentant un rendement global élevé, dont toutes les pièces en mouvement à l'exception des coulisseaux, sont équilibrées en rotation et tournent dans un mouvement parfaitement circulaire. Toutes les pièces étant montées avec un jeu de fonctionnement sans frottement, en dehors de celui des coulisseaux, les pertes par frottement sont fortement réduites. La poussée des gaz de combustion s'exerce sur toute la circonférence des éléments, de sorte que les pertes d'énergie sont limitées à un minimum, et les pertes dues aux poids considérables des organes alternatifs à mettre en mouvement sont évitées. La détente des gaz et la poussée en résultant est exploitée au maximum grâce aux différents anneaux et disques à ailettes, et le refroidissement est effectué par un balayage intermittent d'air frais canalisé à travers les chambres d'explosion. La majorité des éléments constitutifs du moteur est d'une réalisation simple et peut être fabriquée en alliage léger par coulée en moule ou par moulage par injection. En outre, il est possible d'obtenir diverses puissances par modification des dimensions des pièces ainsi que de leur nombre. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. -REVENDICATIONS 1. Moteur à combustion interne rotatif caractérisé en ce qu'il est constitué par un carter subdivisé en deux parties fixes, à savoir une partie d'aspiration - compression explosion et de poussée primaire (1), et un groupe de poussée secondaire (2), par un groupe de rotor primaire (3) logé à rotation dans la partie d'aspiration - compression - explosion et de poussée primaire (1), par un groupe de rotor secondaire (4) logé dans le groupe de poussée secondaire (2), et par deux flasques (5-6) de fermeture du carter, l'un des flasques (5) étant muni d'ouvertures de ventilation (32) du moteur et de tubulures d'admission (23), et l'autre flasque (6) étant pourvu d'un ou de plusieurs orifices d'échappement (30), et en ce que les groupes de rotor sont solidaires en rotation d'un arbre moteur supporté dans des paliers des flasques (5-6). 2. Moteur, suivant la revendication l,-caractérisé en ce que l'arbre moteur est constitué en deux parties (8-9) dont les extrémités correspondantes sont avantageusement assemblées entre elles à rotation libre au moyen d'un palier (16) à aiguilles ou à billes, ce palier étant avantageusement complété par un dispositif d'entrainement débrayable automatiquement, mécanique, ou électromécanique. 3. Moteur, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le carter présente avantageusement une section circulaire, et sa partie (1) est constituée par un anneau d'aspiration et de compression (10), par un anneau de combustion (11) séparé comportant au moins une, de préférence plusieurs chambres d'explosion (12), et par un anneau de poussée primaire (13) muni de sections à ailettes (14), le groupe de poussée secondaire (2) étant constitué par un empilage d'anneaux à ailettes (15), les anneaux de la partie (1) et du groupe (2) étant centrés et solidarisés entre eux. 4. Moteur, suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le groupe de rotor primaire (3) logé dans la partie (1) est monté, solidaire en rotation, sur la partie (8) de l'arbre moteur et est constitué par un disque d'aspiration - compression (17) muni sur sa périphérie d'au moins un, de préférence de plusieurs rétrécissements de section (18) en forme de rampes délimitant avec l'anneau (10) des chambres d'aspiration et de compression, et par un disque de poussée (19) muni de sections à ailettes de poussée (20). 5. Moteur, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le groupe de poussée secondaire (4) est constitué par un empilement de disques de poussée (21) à ailettes fixés sur la partie (9) de l'arbre moteur, et s'étendant chacun entre deux anneaux à ailettes (15). 6. Moteur, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'anneau (10) d'aspiration et de compression est muni de canaux (22) de transmission de gaz combustibles, communiquant avec l'espace intérieur de l'anneau (10) et relié à des tubulures d'admission (23) prévues sur le flasque (5) du carter, ou débouchant directement sur la périphérie de l'anneau (10), et de coulisseaux (24) coulissant radialement contre l'action de ressorts (25) et coopérant avec la surface périphérique du disque d'aspiration - compression (17), ces coulisseaux étant, de préférence, en nombre différent de celui des rétrécissements (18) et du même nombre que les canaux (22). 7. Moteur, suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les chambres d'explosion (12) de l'anneau de combustion (11) se présentent avantageusement chacune sous forme d'une suite d'alvéoles traversants (26) communicants ou non et pouvant être mis en communication au moyen de crans de poussée (27) et (28) prévus sur les flancs des disques (17) et (19), et pouvant présenter une section droite, inclinée, curviligne, en chevron, ou autre. 8. Moteur, suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les chambres d'explosion (12) sont alimentées en mélange combustible chacune grâce à au moins un canal (29) débouchant sur le flanc du disque (17), relié à la surface de chaque rétrécissement (18) près de son extrémité opposée au sens de rotation, et en nombre égal au nombre de rétrécissements ou à un multiple de ce nombre, le nombre de chambres (12) étant égal au nombre des coulisseaux (24). 9. Moteur, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le disque de poussée (19) présente des ailettes (20) qui sont avantageusement dirigées en direction opposée de celle des alvéoles (26), et qui sont disposées à la suite des crans de poussée (28), l'extrémité opposée de ces ailettes débouchant sur des crans de poussée (30) prévus sur la face correspondante de l'anneau de poussée primaire (13), qui sont suivis, en direction de la rotation du moteur, des sections à ailettes (14) formant des alvéoles traversants, présentant un sens d'écoulement inverse de celui des ailettes (20) du disque (19). 10. Moteur, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les disques de poussée (21) du groupe de poussée secondaire (4) sont munis d'ailettes, fixées sur toute leur circonférence et présentant un sens d'écoulement inverse à celui des ailettes des anneaux (15) de manière à réaliser un entraînement par réaction des disques (21) lors de la détente des gaz brûlés, qui s'échappent par des orifices d'échappement (31) prévus dans le flasque (6). 11. Moteur, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que, afin de favoriser la détente des gaz en direction des orifices d'échappement (31), les ailettes des anneaux (15) et des disques (21) présentent une section longitudinale croissante en direction desdits orifices (31), et leur section transversale est décroissante dans cette même direction, ces ailettes pouvant également être de dimension constante, mais en nombre croissant. 12. Moteur, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11,. caractérisé en ce que, afin de réaliser le refroidissement du moteur, il est prévu, dans le flasque (5), des ouvertures de ventilation (32) coopérant avec des canaux (33) du disque d'aspiration - compression (17), qui amènent l'air frais, successivement aux diverses chambres (12), et de là à travers les groupes de poussée primaire et secondaire jusqu'aux orifices d'échappement (31). 13. Moteur, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'anneau d'aspiration et de compression présente des évidements en forme de rampes, et les coulisseaux sont montés dans le disque d'aspiration compression, le nombre d'évidement étant égal au nombre de chambres d'explosion. 14. Moteur, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les différents éléments sont sous forme d'anneaux concentriques, les anneaux fixes étant solidaires d'un flasque fixe, et les anneaux mobiles étant solidaires d'un flasque mobile portant l'arbre moteur, et l'anneau le plus intérieur formant l'anneau d'aspiration - compression, tandis que l'anneau extérieur est muni des orifices d'échappement.