Brevet FR2602823A1 — publié le 19880219

MOTEUR THERMIQUE A PALETTES La présente invention est relative aux machines thermiques appelées le plus souvent à "piston rotatif", destinées à a propulsion des véhicules automobiles terrestres, aériens, maritimes, etc..., ainsi qu'aux asservissements industriels les plus divers (compresseurs, etc...). Parmi les machines de ce type, peu répondent aux normes de fiabilité attendues par les utilisateurs. Une des plus connues est le moteur rotatif appelé "Wankel" sur lequel des difficultés telles que l'étanchéité, les frottements et la consommation demeurent encore difficilement résolues de nos jours. En effet, sur cette machine, un fort pourcentage d'énergie se trouve dissipé par les frottements des segments d'aretes et de l'arbre moteur. Les charges que doivent supporter les manetons de vilebrequin et les paliers sont très élevées. Elles sont dues essentiellement aux forces d'inertie du rotor et à la pression des gaz sur celui-ci. Le rapport charges et vitesse de rotation de l'arbre moteur entraîne une perte de puissance élevée et les difficultés d'usure de certaines pièces frottantes n'ont pas été résolues par des traitements de durcissement sévères et onéreux. Par ailleurs, le moteur à pistons alternatifs, sa construction et son utilisation sont coûteux en dépenses d'énergie. Il présente un faible rapport puissance-masse, un faible rendement etS sa complexité le rend onéreux. En outre; sa consommation élevée, le niveau sonore et les vibrations le rendent inapte à certaines applications industrielles et entraînent un bilan négatif. Dans FR-A-2 501 783 est décrit un autre moteur rotatif. Celui-ci pallie certains des inconvénients du moteur "Wankel" et du moteur alternatif, c'est-à-dire qu'il présente un encombrement réduit, relativement peu de pièces en mouvement, une cinématique simplifiée et par suite un usinage plus économique. Mais il reste le problème de l'équilibrage du rotor sur un seul côté, causé par la pression variable des gaz qui engendre dans les deux cas des- vibrations et des efforts alternés sur le rotor, ce qui conduit à une construction très solide d'une part, et d'autre part à une perte d'énergie. Dans le brevet FR-A-2 501 783, il s'ajoute, par le fait d'une forte levée des palettes, une difficile étanchéité, entre les palettes et le stator. Cet inconvénient est résolu par un dispositif complexe de poussée de palette. La présente invention relative à un moteur thermique à palettes permet d'éviter ces inconvénients. Selon la présente invention, le moteur thermique à palettes comportant un stator fermé par deux flasques latéraux, en forme d'un polyèdre arrondi multilobé, symétrique par rapport à un axe central sur lequel tourne un rotor, celui-ci portant des palettes évoluant en translation radiale dans des rainures, la forme du stator engendrant une variation de volume provoquée par la succession des palettes qui suivent les lobes de la came du stator, est caractérisé en ce que la rotation d'un tour du rotor correspond à au moins deux cycles thermiques se déroulant le long de la circonférence de la came, chaque palette étant libre en translation radiale dans la rainure du rotor, et poussée par la course d'au moins un vérin-poussoir se logeant dans 1 'embase de chaque rainure et étant guidé par une came portée par un flasque, le flasque étant muni de lumières pour permettre l'évacuation et l'aspiration de l'huile dans l'emplacement des rainures et des vérins-poussoirs. Tout d'abord, celui-ci est d'une masse moins élevée et la légèreté des organes en mouvement n'entrain qu'une très faible inertie. Par conséquent les charges de glissement ou de frottement des rares pièces en mouvement demeurent négligeables. Cette machine, qui ne comporte pas de carter d'huile incorporé à sa masse, peut être orientée en toute direction sans que son bon fonctionnement en soit affecté. Son entretien est simplifié par l'absence de vidange d'huile. Enfin, le fonctionnement est toujours équilibré. D'autre part1 des économies d'énergie appréciables peuvent être réalisées par la faible quantité de matière nécessaire sa fabrication, par son usinage simplifié et par sa faible consommation. Selon sa conception, une mini-réserve d'huile indépendante assure simultanément le graissage, la force de placage de la palette contre la came, et le refroidissement interne du rotor, sans le concours d'une pompe à huile extérieure. L'effet alternatif des palettes dans le rotor, la force centrifuge de l'huile et le déplacement des vérins-poussoirs, suffisent pour assurer l'évacuation de cette huile vers la réserve. Le cycle de graissage est assuré par une pression maintenue par la course des vérins-poussoirs lors de la descente et la montée des palettes dans le rotor. Le refroidissement général est réalisé par l'eau. Néanmoins, la géométrie de la machine permet aisément de réaliser un refroidissement à air efficace. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation, donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins qui représentent - la figure 1, une vue de face en coupe verticale selon la ligne B-B de la figure 2 - la figure 2, une vue de côté en coupe selon la ligne A-A de la figure 1 - la figure 3, une vue de face selon la ligne C-C de la figure 2 - les figures 4 et 5, des vues en plan et de côté d'une palette. Comme le montrent les figures 1 et 2, l'invention comporte un stator 1 dont le profil interne multilobé ressemble à un polyèdre à quatre côtés arrondis où chaque rondeur forme un lobe, cette succession de lobes créant un cycle de fonctionnement'par rotation du rotor 2. Cette forme intérieure du stator sera appelée une came. Cette came est statique et centrée sur l'axe central XX' qui lui aussi est fixe. Cela est obtenu par la forme du polyèdre qui peut être à peu près symétrique et opposé, soit par rapport à un côté, soit par rapport à un point. Dans l'exemple représenté, le polyèdre est sensiblement carré et tous les côtés sont symétriques aux autres côtés et opposés. Cela implique une symétrie sur l'axe horizontal et une symétrique sur l'axe vertical.Cet axe XX' central est le même que l'arbre 13 du rotor 2 qui constitue l'arbre de sortie et qui évolue à l'intérieur de la came. Le rotor 2 ne possède qu'un mouvement circulaire autour de son axe XX'. Dans ce rotor 2, des rainures radiales sont réparties sur le pourtour. Dans ces rainures se montent des palettes 4 en forme de lames. Ces dernières suivent la came du stator 1, en ayant un mouvement alternatif radial en fonction de la position angulaire du rotor. L'ensemble palettes-rotor décrit à chaque tour au moins deux cycles thermodynamiques sous l'impulsion de la came du stator. Chaque cycle se succède et se répartit sur la came à peu près équitablement. Les admissions DD', les échappements EE' se situent de façon tangentielle au rotor pour faciliter l'évacuation des gaz. De la même manière que les- échappements et les admissions, les emplacements des allumages (non référencés et représentés en pointillés à la partie supérieure et inférieure de la figure 1) correspondent au nombre de cycles inscrits sur la came, soit deux dans l'exemple représenté. Néanmoins, on peut augmenter le potentiel d'utilisation en ajoutant sur chaque cycle un système d'allumage de telle façon que l'on change le sens de rotation du rotor. Avec un système d'allumage adéquat, le moteur thermique à palettes disposera donc de deux sens de rotations. Les palettes, comme le montrent les figures 1 et 2, se trouvent libres en translation radiale dans les rainures du rotor. Un dispositif vérin-poussoir 4 s'encastre dans chaque embase des rainures du rotor, ce qui permet de plaquer les palettes sur la came du stator en ayant un contrôle permanent des efforts. De préférence, deux vérins-poussoirs sont disposés dans chaque embase de rainure. Ces vérins ressemblent à de petits pistons évidés. Ils sont guidés en translation dans un barillet solidaire du rotor et pulsés alternativement par la forme de la came des flasques placés dans les flasques latéraux 6 et 7 (figure 2). La position de la came 12 des flasques 6, 7 est fonction de la position de la palette sur la came du stator. Cette came des flasques a pour conséquence de donner un mouvement alternatif aux poussoirs qui compresse l'huile lors de la montée de la palette, et évacue cette même huile par les lumières d'évacuation GG' dans les flasques au niveau des rainures du rotor, lors de la descente de la palette et l'aspire par les lumières d'aspiration FF', lors de la stabilisation de la palette dans le rotor. Cette description du mouvement d'un poussoir se répète autant de fois qu' il y a de poussoirs par cycle thermodynamique. Par analogie avec la came du stator, la morphologie de la came des flasques s'identifie à la came du stator, c'est-à-dire un polyèdre arrondi symétrique, soit par rapport à un point, soit par rapport à un côté. Les deux couronnes 8 placées dans chacun des flasques latéraux 6 et 7, à la périphérie du rotor, coulissent dans les rainures prévues à cet effet, parallèlement à l'axe XX'. La face de chaque couronne qui est tournée vers l'intérieur du stator possède des sillons concentriques à eux-mêmes. Ces sillons s'appliquent sur les faces latérales du rotor et sur les côtés des palettes. Cette couronne s'ajuste au cours du temps grâce à un déplacement latéral qui soustrait aux problèmes d'usures et aux ressorts 9 qui poussent cette dernière. Ces ressorts 9 sont enfermés dans la rainure de la couronne. Chaque cavité est reliée à une pipe d'admission et à la réserve par les tuyaux 00'. Par conséquent, chaque cavité subit une dépression pour obtenir une aspiration de l'huile. Cette huile provient des fuites entre le rotor et les flasques. Elle est récupérée dans les sillons- et conduit dans la cavité par les trous P répartis également dans chaque sillon. De plus, ces sillons communiquent avec les trous H du rotor qui contiennent l'huile enfermée dans le rotor. De cette façon, l'huile s'évacuant vers l'intérieur du rotor, retourne à la bâche grâce aux trous H. Pour les mêmes raisons que les couronnes 8, les rainures du rotor admettent deux segments 10 de chaque côté de la palette. Ces deux segments sont maintenus adhérents à la palette au moyen de deux ressorts 11. L'étanchéité de chaque palette est assurée par tout moyen convenable et notamment par un revêtement extérieur autolubrifiant par exemple en Téflon. I1 va de soi que de nombreuses variantes peuvent être introduites, notamment par substitution de moyens techniquement équivalents sans sortir pour celà du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Moteur à palettes plus particulièrement moteur thermique à palettes, comportant un stator (1) fermé par deux flasques latéraux (6, 7), en forme d'un polyèdre arrondi multilobé, symétrique par rapport à un axe central sur lequel tourne un rotor (2), celui-ci portant des palettes (3) évoluant en translation radiale dans des rainures, la forme du stator engendrant une variation de volume provoquée par la succession des palettes qui suivent les lobes de la came du stator, caractérisé en ce que la rotation d'un tour du rotor correspond à au moins deux cycles thermiques se déroulant le long de la circonférence de la came, chaque palette étant libre en translation radiale dans la rainure du rotor (2), et poussée par la course d'au moins un vérin-poussoir (4) se logeant dans l'embase de chaque rainure et étant guidé par une came (12) portée par un flasque (6 et 7), le flasque étant muni de lumières (FF' et GG') pour permettre l'évacuation et l'aspiration de l'huile dans l'emplacement des rainures et des vérins-poussoirs (4). 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les palettes sont munies en haut d'un creux formant deux lèvres de chaque côté de la palette, de deux empreintes verticales sur le pourtour de la palette frottant sur les flasques latéraux (6, 7) et dans la rainure du rotor d'une petite encoche hgrizontale. 3. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque flasque latéral (6, 7) posséde une came poussoir circulaire (12) agissant sur les vérins-poussoirs (4) appliquant les palettes sur la came du stator (1). 4. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rotor possède un nombre de palettes supérieur ou égal au nombre de lobes sur la came, l'écoulement des gaz se réalisant de façon tangentielle au rotor. 5. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le principe peut être doté pour le moteur thermique de deux systèmes d'allumage indépendants commandés par l'opérateur agissant sur le sens de marche. 6. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évacuation de l'huile dans le rotor s'effectue par les trous (H) en communication avec les sillons des flasques latéraux (6, 7). 7. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque flasque est doté d'une couronne (8) portant des sillons concentriques, située à la périphérie du rotor et coulissant dans le flasque, poussée par des ressorts (9). 8. Moteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que les sillons de la couronne (8) se trouvent en communication grâce aux trous (P) répartis sur le contour de chaque sillon entre l'intérieur du stator et la cavité en dépression. 9. Moteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les palettes se caractérisent par l'utilisation de matériaux composites comportant un revêtement autolubrifiant sur toutes les surfaces des palettes.