Brevet FR2527687A1 — publié le 19831202

La présente invention se rapporte à des sources d'énergie et s'applique particulièrement à des sources d'énergie pour aéronefs commandés à distance, mais elle n'est pas limitée à cette application particulière. Les aéronefs commandés à distance demandant des sources d'énergie relativement peu importantes sont bien connus, en particulier comme passetemps Ces aéronefs exigent une source d'énergie de faible encombrement et suffisamment puissante, mais de nombreux moteurs connus jusqu'ici ne conviennent pas pour actionner des aéronefs ayant des envergures de plusieurs mètres Ces aéronefs sont utilisés pour porter des charges importantes, telles que des caméras d'observation et de reconnaissance. Le but de la présente invention est, en consé- quence, de proposer une source d'énergie qui peut être rendue relativement simple et peu encombrante, de façon à s'adapter à un emploi dans de petits aéronefs. Selon la présente invention, il est prévu une source d'énergie comprenant un moteur à combustion inter- ne et un ventilateur d'alimentation, le moteur comprenant un cylindre, deux pistons opposés à l'intérieur du cylin- dre et délimitant une chambre de combustion entre les pistons, un orifice d'entrée dans le cylindre pour admet- tre une charge de combustible dans la chambre de combus- tion et un orifice de sortie dans le cylindre pour expul- ser les produits de la combustion de la chambre de combus- tion, les deux pistons pouvant être rapprochés l'un de l'autre à l'intérieur du cylindre pendant une course de compression pour comprimer la charge de combustible et éloignés l'un de l'autre pendant une course d'expansion à l'allumage de la charge comprimée, le ventilateur d'ali- mentation étant disposé pour introduire la charge de combustible à travers l'orifice d'entrée dans la chambre de combustion sous pression, le ventilateur d'alimenta- tion comprenant une chambre de pompage ayant des parois de chambre intérieures, un rotor entraîné monté excentri- quement à l'intérieur de la chambre de pompage, au moins une palette de pompage ayant un bord intérieur relié à pivotement au rotor et un bord extérieur actionnable pompage sous l'action de la force centrifuge pendant la rotation du rotor et se rétracter par pivotement vers le rotor, un orifice d'entrée pour recevoir un fluide uti- lisé dans la charge de combustible, l'orifice d'entrée étant situé dans la paroi de la chambre de pompage du côté expansion de la chambre, o le bord extérieur de la ou de chaque palette se déplace vers l'extérieur en s'éloignant du rotor sous l'action de la force centrifu- ge, un orifice de sortie situé dans la paroi de la chambre de pompage du côté compression de la chambre, o le bord extérieur de la ou de chaque palette se rétracte à l'intérieur vers le rotor, o la paroi latérale de la chambre se rapproche du rotor monté excentriquement, l'orifice de sortie étant en communication avec l'orifi- ce d'entrée du cylindre pour fournir le fluide sous pression au moteur De préférence, le rotor est entraîné dans une direction telle que le bord extérieur de la ou de chaque palette traîne derrière son bord intérieur grâ- ce à quoi une contre-pression quelconque du fluide trans- mise à travers l'orifice de sortie peut être rétractée entre le bord extérieur de la palette et les parois de la chambre par pivotement de la palette vers le rotor. Cette disposition peut être rendue extrêmement peu encom- brante et peut être d'une construction relativement sim- ple. De préférence, la palette ou chaque palette est incurvée suivant sa largeur radiale pour fournir des surfaces concaves et convexes opposées, la surface con- cave faisant face au rotor et étant complémentaire de la surface extérieure du rotor, la palette pouvant ainsi pivoter jusqu'à une position complètement rentrée, la surface concave recouvrant étroitement la surface exté- rieure du rotor Dans la construction préférée du ven- tilateur d'alimentation, plusieurs palettes de pompages sont prévues, chaque palette étant reliée à pivotenent au rotor et étant disposée de telle sorte que lorsqu' elles sont compiltement rentrées les palettes recouvrent pratiquement toute la circonférence du rotor. Le moteur peut comprendre deux vilebrequins, auxquels les pistons sont reliés respectivement par des bielles, les vilebrequins étant accouplés pour obtenir une rotation synchrone. L'orifice d'entrée peut être constitué par une ou plusieurs ouvertures dans le cylindre disposées pour être découvertes et de ce fait ouvertes par l'un des pistons lorsqu'il atteint le point le plus extérieur de sa course, l'orifice de sortie étant constitué par une ou plusieurs ouvertures dans le cylindre disposées pour être découvertes et de ce fait ouvertes par l'autre pis- ton lorsqu'il atteint le point le plus extérieur de sa course, les orifices d'entrée et de sortie s'ouvrant si- multanément, de sorte que l'admission de la charge de combustible sous pression à travers l'orifice d'entrée chasse au moins une partie des produits de combustion à travers l'orifice de sortie. Une forme de réalisation préférée possible de la présente invention sera maintenant décrite en se ré- férant aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe transversale partielle d'une source d'énergie selon la présente invention, et la figure 2 est une vue en coupe transversale le long de la ligne II-II de la figure 1. La'source d'énergie représentée comprend un moteur à combustion interne 10 et un ventilateur d'ali- mentation 11 Le moteur 10 comprend un cylindre 12 et deux pistons opposés 13, 14 à l'intérieur du cylindre 12 et délimitant une chambre de combustion 15 entre les pis- tons 13, 14 Un orifice d'entrée 16 est prévu dans le cylindre 12 pour admettre une charge de combustible telle qu'un mélange-d'air et de combustible dans la chambre de combustion 15 Un orifice de sortie 17 est prévu dans le cylindre 12 pour expulser les produits de combustion hors de la chambre de combustion 15. Les deux pistcns 13, 14 sont céplaçables iiun vers l'autre à l'intérieur du cylindre 12 pendant une course de compression pour comprimer la charge de com- bustible et sont déplaçables pour être éloignés l'un de l'autre pendant une course d'expansion ou de puissance lors de l'allumage de la charge comprimée, par exemple par une bougie 19. Le moteur 10 comprend deux vilebrequins 20, 21 auxquels sont reliés respectivement les pistons 13, 14 par des bielles 22, 23 Les deux vilebrequins 20, 21 sont susceptibles de rotation autour de leurs axes res- pectifs parallèles l'un à l'autre Pour une rotation synchrone, ils sont accouplés par des poulies 24, 25 ou analogues montées à leurs extrémités correspondantes, autour desquelles passe une courroie crantée ou analo- gue, de sorte que les deux vilebrequins tournent en synchronisme On remarquera qu'un dispositif à chaîne Galle ou mécanisme équivalent pourrait être utilisé à titre de variante. Le moteur 10 peut être agencé pour fonctionner comme un moteur à quatre temps Il est toutefois préfé- rable que le moteur 10 soit un moteur à deux temps, de façon que chaque rapprochement relatif des pistons 13, 14 soit une course de compression et que chaque éloignement relatif constitue une course d'expansion ou, de puissance du moteur 10 Les deux pistons 13, 14 sont disposés pour se rapprocher au plus près l'un de l'au- tré dans la partie centrale du cylindre 12, à l'endroit o est prévue la bougie 19 pour l'allumage du mélange d'air et de combustible afin de provoquer la course d'expansion. L'orifice d'entrée 16 est prévue à l'extrémité ou vers l'extrémité du cylindre 12 et l'orifice de sor- tie 17, à l'extrémité opposée de ce cylindre Les ori- fices d'entrée et de sortie 16, 17 peuvent être ouverts et fermés au moyen de soupapes associées, qui peuvent être actionnées de façon classique, à partir d'un arbre à,dme 5 &,auf L z ciu c ati Ofi pr i Ex' représentée, les orifices d'entrée et de sortie 16, 17 sont disposés pour être ouverts et fermés par les pis- tons respectifs 14, 13 C'est-à-dire que l'orifice d'entrée 16 est constitué par des ouvertures 28 ménagées dans le cylindre 12, disposées pour être découvertes et de ce fait ouvertes par le piston 14 comme il atteint le point le plus extérieur de son déplacement comme le montre la figure 1 L'orifice de sortie 17 est consti- tué par des ouvertures 29 ménagées dans le cylindre 12, disposées pour être découvertes et par là ouvertes par l'autre piston 13 comme il atteint le point le plus ex- térieur de son déplacement (figure 1) les orifices d'entrée et de sortie 16, 17 s'ouvrent simultanément, de sorte que l'admission de la charge de combustible sous pression à travers l'orifice d'entrée 16 chasse au moins une partie des produits de la combustion à tra- vers l'orifice de sortie 17. L'orifice d'entrée 16 est en communication avec un collecteur d'admission 30 s'étendant autour de l'extérieur du cylindre 12 De même, l'orifice de sortie 17 est en communication avec un collecteur d'échappement 31 (figure 1) s'étendant autour d'au moins une partie de l'extérieur du cylindre 12. La source d'énergie représentée comprend aussi un ventilateur d'alimentation 11 disposé pour intro- duire la charge de combustible à travers l'orifice d'en- trée 16 dans la chambre de combustion 15 sous pression. Sur les figures, le ventilateur 11 reçoit un mélange d'air et de combustible provenant d'un mélangeur 34 qui reçoit le combustible à travers une entrée 35 et l'air à travers une entrée 36 On remarquera que d'autres agen- cements sont possibles Par exemple, le ventilateur 11 peut être agencé pour comprimer l'air auquel le combus- tible est ajouté après le processus de compression L'in- troduction du mélange d'air et de combustible sous pres- sion est souhaitable pour introduire rapidement la nhe- ge d'air et de combustible dans le cylindre 12 et dans l'agencement préféré du moteur 10 représenté, l'intro- duction du mélange d'air et de combustible dans le cy- lindre 12 à travers l'orifice d'entrée 16 sous pression chasse au moins une partie des produits de la combustion à travers l'orifice de sortie 17. Le ventilateur 11 est représenté sous la forme d'une pompe centrifuge entraînée par le vilebrequin 20 du moteur 10, par l'intermédiaire d'un mécanisme de transmission approprié si nécessaire. La pompe centrifuge représentée comprend une chambre de pompage 40 ayant des parois de chambre inté- rieures 41 et un rotor entraîné 42 monté excentriquement à l'intérieur de la chambre de pompage 40 Le ventila- teur 11 comprend trois palettes de pompage 43, ayant chacune un bord intérieur 44 relié à pivotement au ro- tor 42 et un bord extérieur 45 actionnable pour venir en contact avec les parois de la chambre de pompage 41 sous l'action de la force centrifuge pendant la rota- tion du rotor 42 et pour se rétracter par pivotement vers le rotor 42. Le ventilateur il comprend un orifice d'entrée 46 pour recevoir le mélange d'air et de combustible, l'orifice d'entrée 46 étant situé dans la paroi de la chambre de pompage 41 du côté expansion (côté gauche sur la figure 2), o le bord extérieur 45 de chaque palette 43 se déplace vers l'extérieur en s'éloignant du rotor 42 sous l'action de la force centrifuge Le ventilateur 11 comprend aussi un orifice de sortie 47 situé dans la paroi de la chambre de pompage 41 du côté compression (côté droit de la chambre 40 sur la figure 2), oa le bord extérieur 45 de chaque palette 43 se rétractevers l'intérieur vers le rotor 42, o la paroi latérale de la chambre 41 s'approche du rotor 42 monté excentriquement. L'orifice de sortie 47 est en communication à travers le conduit 48 et le collecteur d'admission 30 avec l'orifice d'entrée 16 du cvlindre 12 pour fournir le mélange d'air et de combustible sous pression au moteur 10. Le rotor 42 est entraîné dans la direction de la flèche A sur la figure 2, de telle sorte que le bord extérieur 45 de chaque palette 43 traîne derrière le bord intérieur 44 de la palette, de sorte que toute contrepression du fluide transmise à travers l'orifice de sortie 47 peut être relâchée entre le bord extérieur de la palette et les parois de la chambre 41 par pivote- ment de la palette 43 vers le rotor 42. Le ventilateur il comprend un carter 50 qui délimite la chambre de pompage 40 La chambre de pompage peut être approximativement cylindrique et posséder une paire de parois opposées (non représentées) dont l'une peut être constituée par une plaque de recouvre- ment amovible permettant d'accéder à la chambre 40 à des fins d'assemblage et d'entretien Le vilebrequin associé peut s'étendre à travers l'autre paroi d'extrémité. De préférence, l'orifice de sortie 47 est situé de telle sorte que le fluide ne se détend pas en péné- trant dans cet orifice, car ceci serait un gaspillage de l'énergie d'entrée fournie au rotor 42. Le rotor 42 est essentiellement cylindrique et comporte de préférence, un arbre d'entraînement 51 cons- titué par le vilebrequin associé 20, c'est-à-dire le vi- lebrequin qui traverse la paroi terminale de la chambre éloignée de la plaque de recouvrement L'arbre d'entraî- nement 51 peut être supporté par des roulements conve- nables (non représentés). Les palettes 43 sont de préférence de forme générale rectangulaire Comme on peut le voir sur la fi- gure 2, chaque palette 43 est aussi incurvée suivant sa largeur radiale pour fournir de grandes surfaces conca- ves et convexes opposées 52, 53, la surface concave 52 I faisant face au rotor 42 et complétant pour ainsi dire la surface extérieure du rotor 42, la palette pouvant pivoter jusqu'à une position complètement rentrée, la surface concave 52 recouvrant étroitement la surface extérieure du rotor 42 (voir la palette de dessus sur la figure 2) Lors de la rotation dans le sens de la flèche A sur la figure 2, le fluide (air, combustible ou mélange d'air et de combustible) est comprimé en face des surfaces convexes 53 des palettes et est aspiré dans la chambre de pompage 40 depuis le derrière des surfaces concaves 52 des palettes à mesure que les palettes 43 passent devant l'orifice d'entrée 46. Les trois palettes 43 présentent des largeurs radiales telles qu'elles recouvrent pratiquement toute la surface-arrondie ou circonférence du rotor, si toutes les palettes 43 sont complètement rentrées sur le rotor 42 En d'autres termes, avec les trois palettes 43 pré- vues la surface concave de chaque palette a le même ray- on de courbure que la surface extérieure du rotor 42, et la largeur de chaque palette est approximativement égale au tiers de la circonférence du rotor 42. Chaque palette 43 est munie d'une tête pivo- tante agrandie sur son bord intérieure 44, le rotor 42 étant muni d'une rainure complémentaire 55 ayant une ouverture rétrécie 56 dans la partie radialement exté- rieure de la gorge 55, la tête pivotante étant reçue à l'intérieur de la rainure 55 et l'ouverture rétrécie 56 empêchant la tête pivotante de sortir radialement de la rainure 55 La tête pivotante s'étend le long des bords intérieurs 44 et les rainures 55 sont parallèles à l'axe de rotation du rotor 42 Chaque palette 43 peut être assemblée avec le rotor 42 en glissant la tête pivotante dans la rainure complémentaire à partir d'une extrémité du rotor cylindrique 42. Les palettes de pompage 43 peuvent être exécu- tées en toute matière convenable On utilise, de préfé- rence, une matière rigide résistant à l'usure, telle qu' un métal. Il est clair qu'une contre-pression excessive dans l'orifice de sortie 47 n'endommagera pas la pompe décrite, puisque les palettes 43 peuvent pivoter vers le rotor 42 en réponse à toute contre-pression excessive pour permettre le relâchement de la pression entre les bords extérieurs 45 des palettes 43 et les parois laté- rales 41 de la chambre Un retour d'allumage dans le moteur à combustion interne 10 n'endommagera donc pas ce type de pompe. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 Source d'énergie, caractérisée par le fait qu'elle comprend un moteur à combustion interne ( 10) et t lan l-oi*e c r-mep 'e nèl 72 mt-r c,et -( un cylindre ( 12), deux pistons opposés ( 13, 14) à l'intérieur du cylindre et délimitant une chambre de combustion ( 15) entre les pistons, un orifice d'entrée ( 16) dans le cylin- dre pour admettre une charge de combustible dans la chambre de combustion, et un orifice de sortie ( 17) dans le cylindre pour expulser les produits de combustion hors de la chambre de combustion, les deux pistons étant dépla- çables l'un vers l'autre à l'intérieur du cylindre pendant une course de compression pour comprimer la charge de com- bustible et étant déplaçables dans le sens de l'éloigne- ment l'un de l'autre pendant une course d'expansion lors de l'allumage de la charge comprimée, le ventilateur d'alimentation étant disposé pour introduire la charge de combustible à travers l'orifice d'entrée dans la chambre de combustion sous pression, le ventilateur d'alimentation comprenant: une chambre de pompage ( 40) ayant des parois de chambre intérieures ( 41) un rotor entraîné ( 42) monts excentriquement à l'intérieur de la chambre de pompage, au moins une palette de pompage ( 43) ayant un bord intérieur ( 44) relié à pivotement au rotor et un bord extérieur ( 45) actionnable pour venir en contact avec les parois de la chambre de pompage sous l'action de la force centrifuge pendant la rotation du rotor et se rétracter par pivote- ment vers le rotor, un orifice d'entrée( 46) pour recevoir un fluide utilisé dans la charge de combustible, l'orifice d'entrée étant situé dans la paroi de la chambre de pompage du côté expansion de la chambre, o le bord extérieur de la ou de chaque palette se déplace vers l'extérieur en s'éloignant du rotor sous l'action de la force centrifuge, un orifice de sortie ( 47) situé dans la paroi de la chambre de pompage du côté expansion de la chambre, o le bord extérieur de la ou de chaque palette se rétracte à l'intérieur vers le rotor, o la paroi laté- raie de la chambre se rapproche du rotor monté excentrique- ment, l'orifice de sortie étant en communication avec l'orifice d'entrée du cylindre pour fournir le fluide sous pression au moteur. 2 &uurce -à ' xnergie s Gvarnt la ides e n;cati; caractérisée par le fait que le rotor ( 42) est entraîné dans une direction telle que le bord extérieur ( 45) de la ou de chaque palette( 43) traîne derrière le bord intérieur ( 44), de sorte qu'une contre-pression quelconque du fluide transmise à travers l'orifice de sortie ( 47) peut être relâchée entre le bord extérieur de la palette et les parois ( 41) de la chambre ( 40) par pivotement de la palette vers le rotor. 3 Source d'énergie suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que la ou chaque palette ( 43) est incurvée suivant sa largeur radiale pour fournir des surfaces concaves et convexes ( 52, 53) opposées, la surface concave ( 52) faisant face au rotor ( 42) et com- plétant pour ainsi dire la surface extérieure ( 56) du rotor, la palette pouvant pivoter jusqu'à une position complètement rentrée, la surface concave recouvrant étroi- tement la surface extérieure du rotor. 4 Source d'énergie suivant la revendication 3, caractérisée par le fait que plusieurs palettes de pompage ( 43) sont prévues, chaque palette étant reliée à pivotement au rotor ( 42) et étant disposée de telle sorte que lors- qu'elles sont complètement rentrée les palettes recouvrent pratiquement toute la circonférence du rotor. Source d'énergie suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que la ou chaque palette ( 43)-est munie d'une tête pivotante agrandie sur son bord intérieur ( 44), le rotor ( 42) étant muni d'une rainure complémentaire ( 55) ayant une ouverture rétrécie dans la partie radialement extérieur de la gorge ( 55), la tête pivotante étant reçue à l'intérieur de la rainure et l'ouverture rétrécie empêchant la tête pivotante de sortir radialement de la rainure. 6 Source d'énergie suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le moteur ( 10) comprend deux vilebrequins ( 20, 21) aux- quels les pistons ( 13, 14) sont reliés respectivement par des bielles ( 22, 23), les vilebrequins étant accouplés pour une rotation synchrone. 7 Source d'énergie suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que l'orifice d'entrée ( 16) est constitué par une ouverture dans le cylindre ( 12) disposée pour être découverte et de ce fait ouverte par l'un des pistons ( 13) comme il atteint le point le plus extérieur de son déplacement, l'orifice de sortie ( 17) étant constitué par une ouverture dans le cylindre disposée pour être découverte et de ce fait ouverte par l'autre piston ( 14) comme il atteint le point le plus extérieur de son déplacement, les orifices d'entrée et de sortie ( 16, 17) s'ouvrant simultanément, de sorte que l'admission de la charge de combustible sous pression à travers l'orifice d'entrée expulse au moins une partie des produits de la combustion à travers l'orifice de sortie.