Brevet FR2644208A1 — publié le 19900914

La présente invention concerne une machine volumdtrique qui tourne à la manière d'une turbine. Les maohines volumétriques les plus répandues emploient l'embiellage pour transformer un mouvement alternatif en mouvement rotatif et vice - versa. Nais l'embiellage est lourd et encombrant. Il demande des moyens sopbistiqués pour former un ensemble plus ou moins bien équilibré, alors que des foroes d'inertie alternative subsistent. La turbine volumétrique selon l'invention permet principalement d'éviter les problèmes dus aux efforts d'inertie. Elle peut être menée ou venante. L'idée consiste à faire circuler des aubes dans un tore simple ou composé en faisant varier les volumes située entre les aubes à l'aide de mécanisme divers dans lesquels interviennent excentriques, came engrenages manivelles ou autres. Les aubes forment dux ou plusieurs ensembles dont les centres de gravités respectifs sont confondus avec celui de l'arbre moteur. On obtient un mode de distribution en faisant tourner le tore sur on axe: aspiration et refoulement sont commandés par les aubes en fonction du passage du tore et des aubes devant les orifices correspondant. Les figures 1, 2, 3 et 4 représentent la méthode employée pour ne pas avoir de problème d'inertie alternative. La figure 5 représente une coupe radiale d'un mode de réalisation de la turbine alors que la figure 6 en représente une coupe axiale. La figure 7 représente le procédé retenu pour provoquer la va- riation des volumes. En étudiant les figures 1, 2, 3 et 4, nous pouvons observer que nous avons à faire à quatre aubes et à quatre volumes variables. Les aubes étant groupées deux par deux diamétralement opposées, leur état d'équilibre est indifférent quand on a pratiqué un équili- brsge statique et dynamique correct. En faisant tourner les deux groupes d'aubes a vitesses inégales, nous voyons que deux volumes diminuent alors que deux augmentent. Quand les aubes sont en fin de course, nous pouvons parler de position au PMB et au PIE. Nous pouvons ainsi gérer le cycle à quatre temps, les phases aspiration, compression, détente et refoulement étant réparties sur les 360 e de la circonférence, avec possibilité d'injection avant ou pendant la phase compression. La course moyenne est alors de 90 O Nous voyons sur la figure 6 que le tore compte trois parties: une partie (1) comprenant les éléments correspondant aux besoins définis par la fonction de la turbine et deux parties (2) qui portent chacune deux aubes (3) fixées par des axes (4). L'étanchéité entre le bgti (l) et les flasques (2) et entre les flasques (2) se fait à l'aide de joints mécaniques (5) comportant chaque fois deux plans de contact et un joint métallique flottant de section de préférence triangulaire conçu à la maniére d'un segment de piston, alors que l'étanchéité entre les aubes et le tore est réalisée aveo des segments du genre segment de piston ordinaire, voir (6) , figure 5. Les flasques sont retenus axialement à leur place par des butées (7). On peut se servir de joints pelables pour régler le jeu des joints mécaniques, l'ensemble étant conçu pour qu'à une révision on nuait éventuellement qu'à refaire le réglage. Les flasques de tore pivotent sur l'arbre. kinsi, quand l'arbre tourne de 90 O et qu'un flasque tourne de 60 alors que l'autre tourne de 120 0, le premier flasque tourne à une vitesse de 60 / 9Q de celle de l'arbre et le second à une-vitesse de 120 / 90 de celle de l'arbre. La méthode employée pour commander cette variation de vitesse est représentée à la figure (7). On y voit deux balanciers (8) qui osoillent autour d'axes (9), une came (10) solidaire du bati et un entraîneur (ll) solidaire de l'arbre moteur. Les ares (9) sont logés dans les flasques de tore (2) à une distance de l'arbre moteur qui est inférieure à la distance d'implantation de l'axe d'aube (4). Ce rapport représente une multiplication de l'effort moteur. La figure (7) est en fait une analyse de mouvement -pour une variation sinusosdale des vitesses. Les axes (9) décrivent un cercle (12). xn prenant une longueur de balancier (13) égale à deux fois le. rayon du oercle (12), les deux extrémités qui déterminent ltentrtase des galets (14) se déplacent rigoureusement radialement. Cela fait que quand un galet se déplace d'un PMR à un PMB, l'autre, sur le même balancier, se déplace d'un PMB à un PMH. Chaque flasque fera un mouvement oscillant, sa position étant déterminée par la position de l'entratneur par rapport à la came. L'exemple d'application représenté par les figures 5, 6 et 7 est symétrique de part et d'autre du tore, mais il est possible de construire une turbine volumétrique assymétrique pour n'avoir qu'une came, un entraSneur, nais quatre balanciers d'un seul côté. Dans notre exemple, les balanciers ont des patins (15) qui glissent sur des pistes (16), mais on peut prévoir des galets. On peut mettre des injecteurs dans les flasques de tore, le car burant étant amené Sous pression vers les injecteurs actionnés par des cames solidaires du asti. Les aubes peuvent avoir une section ronde, ovale, elliptique, polygonale ou dérivée. Il est clair que ce texte n'est pas exhaustif, ce qui implique qu'il couvre aussi les variantes qui en découlent. ainsi, il est possible de mettre plusieurs turbines simples ou composées sur le aSme arbre. Elles peuvent aussi dépendre l'une de l'autre. I1 est aussi possible de construire une turbine symétrique avec quatre balanciers de chaque côté du tore. REVENDICATIONS 1- Turbine volumetrîque menée ou menante caractéricée par des aubes qui circulent dans un tore simple ou composé, les volumes situés entre les aubes étant variables à l'aide de mécanismes divers dans lesquels interviennent excentriques, cames, engrenages, manivelles ou autres; les aubes formant deux ou plusieurs ensembles dont les centres de gravités respectifs sont confondus avec le centre de gravité de l'arbre moteur; le tore tournant sur son axe pour assurer la distribution: aspiration et refoulement étant commandés par les aubes en fonction du passage du tore et des aubes devant les orifices correspondant. Voir figures 1, 2, 3 et 4. 2- Turbine volumétrique selon la revendication précédente, caractérisée par un tore composé de trois parties, une- partie (1) comprenant les éléments correspondant aux besoins définis par la fonction de la turbine, et deux parties (2) qui portent chacune deux aubes (3) fixées par des axes (4); l'étanchéité entre le bÇti (1) et les flasques (2) et entre les flasques (2) se faisant à l'aide de joints mécaniques (5) comportant chaque fois deux plans de contact et un joint métallique flottant de section de préférence triangulaire conçu à la manière d'un segment de piston, l'étanchéité entre les aubes et le tore étant réalisée avec des segments du genre segment de piston ordinaire (6);; les flasques (2) étant retenus axialement à leur place par des butées (7), des joints pelables servant à régler le Jeu des joints mécaniques, l'ensemble étant conçu pour qu'à une révision, on n'ait éventuellement qutà refaire le réglage les flasques (2) pivotant sur l'arbre à vitesse5/variable5/étant commandés par des balanciers (8) oscillant autour d'axes (9), leur position étant déterminée par la position de l'entratneur (11) par rapport à la came (10); l'implantation des axes (9) représentant de préférence une multiplication de l'effort moteur;; la longueur des balanciers étant choisie pour que les deux entre mités qui déterminent l'entraxe des galets (14) se déplacent rigoureusement radialement, de manière à oe que quand un galet se déplace d' un PMH à un PX3, l'autre, sur le meme balancier, se déplace d'un PMB à un PMH; la came étant prévue pour obtenir de préférence une variation sinusotdale des vitesses. 3- Turbine solumétrique selon une revendicaticn précédente, caractérisée par des injecteurs montés sur les flasques de tore, le carburant étant amené sous pression vers les injecteurs actionnés par des cames solidaires du bati. 4- Turbine volumétrique selon une revendication précédente, caractérisée par un montage permettant d'avoir d'un seul cdté ou de chaque côté tore une cave, an entraîneur, mais quatre balanciers éventuellement équipés de galets pour remplacer les patins (15). 5- Turbine volumétrique selon une revendication précédente, caractérisée par un tore de section ronde, élliptique, polygonale ou dérivée.