Brevet FR2526857A1 — publié le 19831118

La présente invention concerne et a essentiellement pour objet une machine motrice et réceptrice du type à mouvement rotatif telle qu'un moteur rotatif, une pompe aspirante ou foulante, un compteur ou analogue. L'invention a plus particulièrement pour objet une machine motrice fonctionnant avec un fluide sous pression ou une machine réceptrice permettant de mettre en mouvement un fluide. Jusqu'à maintenant on connait des moteurs à pistons comprenant un système de bielle-manivelle qui transforme le mouvement alternatif rectiligne du piston dans le cylindre en un mouvement circulaire de l'arbre moteur. Ces différents organes à transformation de mouvement, moteur et distributeur absorbent de l'énergie en cours de fonctionnement, l'énergie initiale engendre à la détente du gaz dans le cylindre donne naissance à un martèlement qui génère des vibrations. On connait également des moteurs rotatifs comprenant un cylindre ou stator dans lequel est disposé un rotor présentant plusieurs points de contact réalisés notamment avec des aubes coulissantes, avec la surface interne du stator pour ainsi définir des chambres de volume variable. Ainsi par le phénomène de compression et détente d'un fluide tel qu'un gaz dans les différentes chambres, on peut faire tourner le rotor par rapport au stator. Toutefois ces dispositifs présentent de nombreux inconvenients notamment pour réaliser l'étanchéité au niveau du contact entre les pales du rotor et la surface interne du stator. Dans cette zone de contact, il existe d'importantes forces de frottement qui diminuent de manière importante le rendement énergétique de la machine, notamment sa puissance. La présente invention a pour but de pallier à ces inconvénients en proposant une machine motrice et réceptrice du type à mouvement rotatif dans laelle les forces de frottement sont diminuées au minimum et les problèmes d'etan cheité sont résolus de manière simple tant donne que toutes les parties de la machine tournent selon un même mouvement et à une même vitesse.Par ailleurs la conception de la machine de l'invention est telle qu'elle peut être utilisée dans plusieurs disciplines telles que par exemple en tant que machine motrice par exemple moteur à vapeur, turbine hydraulique, moteur à combustion, ou comme machine réceptrice, c'est-à-dire entraînée par un moteur tel que par exemple un moteur électrique pour être utilisée comme pompe aspirante et foulante, compresseur, aspirateur. A cet effet, la présente invention a pour objet une machine motrice et réceptrice du type à mouvement rotatif fonctionnant, par exemple, avec un fluide sous pression comme un moteur ou un compteur ou pour mettre en circulation un fluide comme une pompe aspirante-foulante, un compresseur, un aspirateur ou analogue caractérisée en ce qu'elle comprend'un premier rotor interne monté dans un second rotor externe de manière excentrée de façon à avoir constamment un point de tangence entre les deux rotors, les axes de rotation respectifs desdits rotors étant fixes, une aube montée articulée par ses deux extrémités respectivement sur la surface dudit rotor interne et sur la surface interne dudit rotor externe pour ainsi définir entre lesdits deux rotors,et avec le point de tangence précité, deux chambres sensiblement étanches de volume variable, l'une des chambres étant mise en liaison de fluide avec une alimentation d'un fluide, l'autre chambre entant mise en liaison de fluide avec une sortie dudit fluide, ladite aube étant escamotable dans la paroi de l'un desdits rotors. Avantageusement, cet escamotage de l'aube précitée est effectué dans un évidement formé sur la surface du rotor interne précité. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le rotor externe précité comprend deux flasques latéraux supportés par une première paire de paliers par exemple à roulement, le rotor interne comprenant un arbre central s'étendant longitudinalement à travers lesdits flasques latéraux du rotor externe et étant supportés en rotation sur une seconde paire de paliers, par exemple à roulement. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les liaisons de fluide précitées entre respectivement les deux chambres et une sortie ou une arrivée de fluide sont constituées par des canaux réalisés dans ledit rotor interne et communiquant respectivement avec ladite sortie de fluide et ladite arrivée de fluide et débouchant à la surface dudit rotor interne de part et d'autre et à proximité de l'aube précitée. Avantageusement, l'un desdits canaux formant une liaison de fluide débouche au niveau de l'évidement précité formant logement pour l'aube en position escamotée. Avantageusement, l'autre desdits canaux formant l'autre liaison de fluide débouche à la surface de l'aube dirigée vers l'extérieur du rotor interne en position escamotée de celle-ci. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les arrivée et sortie de fluide précitées sont constituées par des canaux formés dans l'arbre longitudinal du rotor interne précité. Avantageusement; l'arrivée de fluide est réalisée dans une première moitié dudit arbre tandis que la sortie de fluide est réalisée dans l'autre moitié de l'arbre. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite arrivée de fluide est réalisée sur un flasque du rotor externe précité, par exemple par une fenêtre pratiquée dans ce flasque tandis que la sortie de fluide est realisée sur l'autre flasque latéral dudit rotor externe. Par ailleurs, les rotors interne et externe sont cylindriques et le rotor interne est avantageusement plein. D'autres caractéristiques, avantages et détails de l'invention apparaîtront plus clairement dans la description détaillée qui suit, faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement a titre d'exemple, et dans lesquels - la figure 1;est une vue en coupe longitudinale selon la ligne de coupe I-I de la figure 2 illustrant un mode de réalisation préféré de la machine de l'invention ; - la figure 2 est une vue de dessus de la machine représentée à la figure 5 selon la flèche Il;; - la figure 3 est une vue en coupe transversale selon la ligne III-III de la figure 1 illustrant l'ensemble des rotors de la machine conforme à l'invention, en son point mort - la figure 4 est une vue en coupe transversale selon la ligne IV-IV de la figure 1 illustrant l'ensemble des rotors dans une position identique à celle de la figure 3 - la figure 5 est une coupe transversale identique à celle de la figure 3 dans laquelle l'ensemble des rotors de la machine ont tourné d'environ 1800 d'angle ; et - la figure 6 est une vue en coupe transversaleidenti- que à celle de la figure 4 dans laquelle l'ensemble des rotors a tourné d'environ 1800 d'angle. En se référant aux figures et plus particulièrement aux figures 1 et 2, la machine de l'invention comprend avantageusement une embase 1 sur laquelle sont fixées deux paires de paliers à roulement respectivement 2, 3 La première paire de paliers 2 supporte un rotor externe 4 avantageusement par un arbre creux 5 prolongeant les flasques 6 du rotor 4. La seconde paire de paliers 3 supporte l'arbre 8 d'un rotor interne 7 disposé à l'inte- rieur du rotor externe 4 et de manière excentrée. L'arbre 8 du rotor interne 7 s'étend à travers l'arbre creux 5 du rotor externe 4 au-delà de celui-ci. Comme il est clair à partir des figures, les axes de rotation 4a, 7a respectifs des rotors externe 4 et interne 7 sont fixes l'un par rapport à l'autre. Le rotor externe 4 est creux tandis que le rotor 7 est avantageusement un rotor plein. Toutefois, il est possible, sans pour cela sortir du cadre de l'invention d'utiliser un rotor 7 creux. Comme cela est plus visible à partir des figures 3 a 6, les deux rotors 4, 7 ont un point de tangence 9. ce point de tangence est fixe étant donné que les axes 4a, 7a des deux rotors 4, 7 ne se déplacent pas l'un par rapport à l'autre Selon l'invention, les deux rotors 4 et 7 sont reliés entre eux par l'intermédiaire d'une aube 10 mobile et montée articulée par exemple autour d'un axe 10a fixé par ses extrémités dans les flasques 6 du rotor 4 et d'une gorge 1Ob formée à la surface externe du rotor 7. Pour permettre la rotation des deux rotors et le passage de l'aube mobile au point de tangence 9, un évidement il est pratiquée à la surface externe du rotor interne 7 formant logement pour l'aube mobile 10 lorsque celle-ci est en position repliée comme illustrée aux figures 3, 4.Toutefois, il est possible de réaliser ce logement dans la paroi du rotor 4 externe. Bien entendu le mode de réalisation de l'aube mobile représenté est donné simplement à titre d'exemple. Ainsi, 11 aube 10 définit, entre les deux rotors 4 et 7, et avec le point detangence 9 deux chambres sensiblement étanches 12, 13. Ces chambres ont des volumes variables selon la position de l'aube 10 par rapport au point de tangence 9. La machine de l'invention comprend également un système d'alimentation et d'échappement ou de sortie d'un fluide. Dans le'mode de réalisation préféré de l'invention, les canaux d'arrivée et de sortie du fluide 14, 15 sont réalisés respectivement dans une moitié de l'arbre 8 du rotor 7 comme illustré à la figure 1. Des séries de canaux 16 et 17 sont formés dans le rotor interne 7 pour amener et évacuer le fluide respectivement des chambres 12, 13 précitées. Dans le mode de réalisation préféré, les canaux 16 débouchent à la surface du rotor interne 7 à proximité de l'aube mobile 10 et en amont de celle-ci par rapport au sens de rotation des rotors indiqués par la flèche F, avantageusement à la surface du logement 11 de l'aube mobile 10. La série de canaux 17 débouche quant à elle en aval de l'aube mobile par rapport au sens de rotation F des rotors. Avantageusement, et comme illustré aux figures 4 et 6, ces canaux 17 débouchent sur la face aval de l'aube 10 par rapport au sens de rotation F. Bien entendu, il est possible de réaliser l'alimentation et la sortie du fluide au niveau des flasques 6 du rotor externe 4. On décrira maintenant le fonctionnement de la machine de l'invention lorsqu'elle est utilisée comme machine motrice c'est-à-dire comme un moteur rotatif. Pour faire fonctionner la machine de l'invention en moteur rotatif et la faire tourner dans le sens F indiqué aux figures 5 et 6, on alimente un fluide sous pression, par exemple de l'air comprimé ou des gaz de combustion provenant d'une chambre de combustion par le canal 14 et à travers la série de canaux 16 dans la chambre 12 (figure 5). Ce fluide exerce une poussée sur l'aube mobile 10 qui entraîne les deux rotors 4, 7 en rotation selon la flèche F, le gaz contenu dans la chambre 13 étant évacué à travers la série de canaux 17 et-la conduite de sortie 15. Bien entendu, pour inverser le sens de rotation de la machine de l'invention, il suffit d'introduire le fluide sous pression par la conduite 15 à travers la série de canaux 17. Le mouvement rotatif ainsi géneré par la machine motrice de l'invention peut etre transmis à toute autre machine par des moyens de transmission connus, par exemple en reliant l'arbre 8 du rotor interne 7 à la machine à entraîneur. La machine de l'invention peut être également une machine réceptrice telle qu'une pompe aspirante ou foulante, un compresseur ou autres. Pour ce faire, il suffit d'entraîner avec un moteur, par exemple un moteur électrique, à combustion interne ou analogue un des rotors 4, 7. Dans le cas d'une rotation selon la flèche F des figures 5 à 6, au passage du point mort 9, l'aube mobile entraînée par les rotors 4, 7 provoque un vide dans la chambre 12 qui augmente progressivement de volume et donc on aura une aspiration d'un fluide à travers les canaux 16 et 14. Du côté de l'aube mobile agissant dans le sens de la rotation, la chambre 13 diminue de volume et il se produit donc un refoulement ou une compression du fluide, ce fluide étant évacué et refoulé a travers les canaux 17 et 15. Ainsi,l'invention propose une machine fonctionnant selon un mouvement rotatif dans laquelle les pertes de puissance et de rendement énergétique par frottement entre le rotor et le stator sont supprimées étant donné que ces deux éléments tournent ensemble par rapport au bâti mais ne tournent pas l4un par rapport à l'autre. De ce fait, les problèmes d'étanchéité au niveau des surfaces de contact entre ces deux rotors sont également très simplifiés. Cette machine est d'une utilisation très simple. En effet, elle peut être utilisée avec tout type de fluide tel que liquide ou gaz, le sens de rotation désiré est obtenu par simple choix du côté de l'alimentation du fluide. REVENDICATIONS 1. Machine motrice et réceptrice du type à mouvement rotatif fonctionnant, par exemple, avec un fluide sous pression comme un moteur, un compteur ou analogue ou pour mettre en circulation un fluide comme une pompe aspirante-foulante, un compresseur, un aspirateur ou analo gue,caractéris8 en ce qu'elle comprend un premier rotor (7) interne monté dans un second rotor (4) externe de manière excentrée de façon à avoir constamment un point de tangence (9) entre les deux rotors (4, 7), les axes de rotation (4a, 7a) respectifs desdits rotors (4,7) étant fixes, une aube (10) montée articulee par ses deux extrémités respectivement sur la surface dudit rotor interne (7) et sur la surface interne dudit rotor externe (4) pour ainsi définir entre lesdits deux rotors (4,7), et avec le point de tangence (9) précité, deux chambres (12, 13) sensiblement étanches et de volume variable, l'une des chambres étant mise en liaison de fluide avec une alimentation (14, 15) d'un fluide, l'autre chambre étant mise en liaison de fluide avec une sortie (14, 15) dudit fluide, ladite aube (10) étant escamotable dans la paroi de l'un desdits rotors. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rotor (7) interne précité comprend un evide- ment (11) sur sa surface pour former un logement pour l'escamotage précité de l'aube (10) précitée. 3. Machine selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le rotor (4) externe précité comprend deux flasques (6) latéraux supportés par une première paire de paliers (2) par exemple à roulement, le rotor interne (7) comprenant un arbre central (8) s'étendant longitudinalement ~ travers lesdits flasques (6) latéraux du rotor externe (4) et étant supportés en rotation sur une seconde paire de paliers (3) par exemple à roulement. 4. Machine selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que les liaisons de fluide precitées entre respectivement les deux chambres (12, 13) et une sortie ou une arrivée de fluide (14, 15) sont constituées par des canaux ou séries de canaux (16, 17) réalisés dans le rotor interne (7) et communiquant respectivement avec la sortie de fluide et l'arrivée de fluide (14, 15) précitée et débouchant à la sortie dudit rotor interne de part et d'autre et à proximité de l'aube (10) précitée. 5. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'un des canaux ou l'une (16) des séries de canaux formant une liaison de fluide débouche au niveau de l'évidement (11) précité formant logement pour l'aube (10) en position escamotée. 6. Machine selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que l'autre desdits canaux ou l'autre série (17) de canaux formant une liaison de fluide débouche à la surface de l'aube (10) précitée dirigée vers l'exte- rieur du rotor interne (4) en position escamotée de celle-ci. 7. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en'ce que les arrivées et sorties de fluide (14, 15) précitées sont constituées par des canaux formés dans l'arbre longitudinal (8) du rotor interne (7) précité. 8. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'arrivée et la sortie de fluide (14, 15) précitées sont respectivement formées chacune dans une moitié de l'arbre (8) précité du rotor interne (7). 9. Machine selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'arrivée et la sortie de fluide précitées sont respectivement formées chacune sur un flasque (6) du rotor externe (4) précité. 10. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les rotors interne et externe (7,4) précités sont cylindriques et le rotor interne (7) est avantageusement plein.