Brevet FR2757212A1 — publié le 19980619

La présente invention concerne une motopompe d'un type nouveau. Ce nouveau type permettra notamment non seulement son utilisation pour le transport de tous liquides, mais aussi pour la propulsion de véhicules terrestres ou manns. Une motopompe est traditionnellement, et comme son nom l'indique, composée d'un assemblage de deux éléments, à l'origine, distincts : le moteur,qu'il soit à explosions ou qu'il soit électrique ou autre, qui donne le mouvement et fournit l'énergie, et la pompe qui utilise ce mouvement et l'énergie qu'il transporte pour prélever un fluide d'un endroit et le transférer ailleurs. Ce,même si de fabrication, il semble ne s'agir que d'un seul produit. Ce qui pourrait être le cas d'une motopompe électrique. Mais lâ encore, il s'agit d'un assemblage de deux éléments. S'agissant de propulsion de véhicules terrestres, la plupart de ceux-ci utilise maintenant des moteurs à explosions accouplés à des convertisseurs de couples qui transmettent le mouvement de ces moteurs à ce qu'on appelle les boites de vitesse. Le convertisseur de couples est un ensemble de deux éléments: à l'entrée,.mise en mouvement par le moteur. , une pompe type centrifuge , le liquide sous pression venant de cette pompe vient transmettre son énergie à une turbine qui, ainsi, hérite du mouvementde rotation du moteur, mouvement qui se trouve, comme écrit plus haut. transmis ensuite à la boite de vitesse. On se trouve alors devant une motopompe, telle qu'on peut le voir à la figure 1, comprenant le moteur proprement dit et la partie pompe du convertisseur de couples. S'agissant de motopompes à explosions, la présence d'un volant d'une masse suffisante pour régulariser la rotation du moteur est indispensable notamment lorsqu'il s'agit d'un monocylindre. Malgré cela, ce volant n'empêche pas toujours les à-coups, le balourd,la rotation déséquilibrée, les vibrations. D'où une perte énergétique importante avec en plus celle provenant des frottements entre éléments. Le dispositif, selon l'invention permet d'obvier, entre autres, à ces inconvénients. Pour éviter les vibrations, les à -coups, une rotation déséquilibrée, il comporte en effet, selon sa première caractéristique une disposition particulière des chambres de combustion de façon que lors des explosions, la poussée se fasse exactement tangentiellement à l'axe du moteur alors que pour un moteur à explosions classique, la poussée se fait dans plusieurs directions contenues dans un même plan avant d'aboutir à l'arbre vilbrequin comme l'indique la figure 2. La poussée tangentielle est encore plus efficace lorsque les explosions ont lieu simulta.nément dans des chambres diamétralement opposées par deux,ou même,lorsque ces chambres sont disposées par trois ainsi que l'indiquent, par exemple. les figures 3 & 4 qui montrent les directions des poussées dues aux explosions. On comprend de suite comment peut se concevoir, dans son principe, le moteur dont il s'agit. Les chambres de combustion doivent donc être disposées en cercle. Si on ne tient pas compte de tous les accessoires qui font normalement partie du moteur à explosions, celui-ci se présente sous la forme d'une boite cylindrique telle que l'on peut la voir à la figure 5. Cette boîte se décompose ainsi : un corps cylindrique portant intérieurement sur son pourtour, et régulièrement, selon des rayons comme en étoile, un certain nombre de cloisons ménageant entre elles des alvéoles. Ces cloisons ne vont pas jusqu'au centre de corps cylindrique et laissent de ce fait, une zone centrale libre dans laquelle viendra se placer exactement, un autre corps cylindrique de plus petit diamètre. Ce corps cylindrique porte lui aussi, mais extérieurement, sur son pourtour et selon des rayons comme en étoile, un certain nombre dc palettes espacées régulièrement, en nombre identique à celui des cloisons. Ces palettes viennent, les deux corps cylindriques étant concentriques, se placer entre les cloisons. Cet ensemble est fermé sur le dessus et le dessous par des flasques. Au centre de ces flasques, un trou pour le passage d'un axe solidaire du petit cylindre. Ce petit cylindre est mobile autour de cet axe, mais n'a pas de mouvement rotatif complet car de par sa construction il ne peut avoir qu'un mouvement alternatif, les palettes se mouvant dans l'intervalle de deux cloisons. Les compartiments ainsi délimités sont rendus étanches grâce à des joints et des joncs judicieusement placées, on décide que le grand corps cylindrique avec ses flasques, est fixé sur un bâti ou un chassis. Le petit cylindre sera appelé, si besoin est, I'équipage mobile. Entre deux cloisons une zone appelée l'alvéole dans laquelle une palette comme indiqué plus avant, peut se déplacer d'une cloison à l'autre. Les volumes engendrés par la palette de chaque côté de celle-ci varient entre eux. entre zéro et un maximum, leur total restant inchangé (c'est le volume compris entre deux cloisons). Le nombre d'alvéoles, donc de cloisons, donc de palettes, donc de volumes donc de compartiments est choisi arbitrairement par le constructeur. S'agissant d'une motopompe, il y aura des chambres de combustion ou d'explosion et des corps de pompe. L'affectation des volumes pour l'une ou l'autre de ces utilisations est également laisséeau choix du constructeur avec, bien sûr, des règles à observer si on veut que cela fonctionne. Ces règles sont les suivantes: tout d'abord organiser le système de façon que les explosions se fassent successivement et alternativement dans un sens,et et d'autres se fassent après dans le sens contraire. Ceci est la première règle. La deuxième est qu'il faut que la simultanéité des explosions soit toujours obtenue dans des chambres à explosions placées les unes à l'opposé des autres. Il est évident que, quel que soit le but poursuivi,la partie "moteur" est nantie de tous les accessoires ou éléments nécessaires à son fonctionnement : la carburation ou l'injection, l'allumage, I'évacuation des gaz brûlés, le démarrage, I'entrée des mélanges gazeux ou de l'air, la sortie moteur. Cette sortie étant,non pas un mouvement de rotation mais un mouvement alternatif, il faut prévoir, si l'on veut et l'estime nécessaire, un système pour rendre ce mouvement circulaire alternatif en mouvement circulaire rotatif, un système à l'instar de celui existant sur les locomotives à vapeur transformant le mouvement alternatif en rotatif. Lorsque la totalité des compartiments est utilisée comme chambres de combustion, comme cela est possible il faut adapter un système de lubrification. Car une seconde caractéristique est la possibilité, découlant du principe même de l'invention, d'assurer la lubrification du moteur par le liquide que l'on veut pomper, si celui-ci est un lubrifiant. Une possibilité si ce liquide n'est pas un lubrifiant, est d'affecter un certain nombre de compartiments au pompage de ce liquide et un autre nombre au pompage d'un lubrifiant mais de façon que la lubrification se fasse automatiquement La partie "pompe", suivant le but poursuivi, est donc nantie d'une entrée pour l'aspiration et d'une sortie pour le refoulement. Ce circuit, s'il est fermé, peut-être pourvu d'un réservoir de pression. Ceci de façon que les éléments alimentés par la pompe(car s'il y a circuit, c'est que des éléments reçoivent du liquide sous pression) puissent l'être à des pressions déterminées pour restituer l'énergie fournie à la pompe et ce,suivant les besoins. Un autre réservoir de basse pression est nécessaire pour y emmagasiner le liquide après son passage dans les éléments dont il est question plus avant et avant passage dans la pompe. On peut envisager de placer, si cela est possible, le ou les réservoirs haute et basse pression à l'intérieur du petit cylindre. On peut aussi envisager de placer, si cela est possible, ces réservoirs autour du grand cylindre. Les dessins annexés illustrent l'invention. de ce nouveau. Gompress.eur. Certains ont déjà été mentionnés et explicités. Ainsi, à la figure 1, la façon dont on peut se représenter l'existence d'une motopompe dans une voiture avec propulseur classique. On y voit en (1) le moteur à explosions, en (2) I'arbre de sortie du moteur, en (3) la pompe du convertisseur, en (4) le réacteur, en (5) la turbine et en (6) la sortie du convertisseur. Tandis que les figures 2,3 & 4 visualisent schématiquement les efforts et poussées dont il est question dans le présent exposé. La figure 5 représente schématisée et sans les accessoires habituels une vue perspective et extérieure d'une telle motopompe pour laquelle le constructeur peut choisir le nombre de cloisons, de palettes donc d'alvéoles donc de compartiments, ainsi la fig 6 représente un ensemble comportant six cloisons donc six palettes, présenté en vue éclatée et montrant la façon dont les divers éléments intérieurs viennent s'imbriquer. La figure 7 représente,suivant la coupe A de la figure 5, et schématisé, I'intérieur de l'ensemble, affectant un numéro à chaque cloison et à chaque palette, ce qui permet de désigner chacun des compartiments en le numérotant pour servir éven tuellement de chambre de combustion. Tandis que la figure 8 représente le même ensemble mais désignant et numéro- tant les compartiments pouvant être utilisés éventuellement comme corps de pompe. Les figures 9 & 10 illustrent les règles à observer. Ainsi à la figure 9 on remarque que les flèches tournent vers la gauche et les explosions ont lieu dans des compartiments opposés situés à gauche de l'axe central (A) tandis qu'à la figure 10 les flèches tournent vers la droite en conséquence des explosions qui là, ont lieu à droite de l'axe central (A). Les moteurs à explosions fonctionnent en ce qui concerne le déroulement des opérations suivant le principe soit du cycle à 4 temps soit du cycle à 2 temps. Choisissons pour décrire le fonctionnement des compartiments à explosions, le cycle à 4 temps, on aurait pu se décider pour le cycle à 2 temps. Mais c'est le cycle à 4 temps que l'on représentera. La figure 9 et les suivantes.montrent les diverses situations qui se présentent pour une explosion à 4 temps. Pour rendre le dessin plus simple, on n'en montrera qu'une partie et on ne numérotera que les compartiments concernés. Pour rendre l'exposé plus clair, on appellera "gaz" aussi bien le mélange gazeux que les gaz brûlés et on appellera "fluide" le liquide quel qu'il soit qui passera dans les pompes. Quant aux flèches que l'on trouve sur ces dessins, les flèches courbées ce sont les gaz non brûlés pour les flèches blanches et les gaz brûlés pour les flèches noires, quant aux flèches droites ce sont les "fluides" à aspirer pour les flèches blanches et les "fluides" à comprimer et refouler pour les flèches noires. Ainsi, la figure 11 indique aux compartiments 26 et 32, l'entrée des "gaz" C'est la phase d'aspiration. Elle indique aussi, aux compartiments 27 et 33 la sortie du "fluide, C'est le refoulement du "fluide" sous pression. Quant à la figure 12, les compartiments 26 et 32 indiquent une compression des "gaz", tandis que dans les compartiments 27 et 33, il y a introduction du "fluide", c'est l'aspiration avant refoulement. La figure 13 fait suite à ce qui s'est passé aux figures précédentes. Les compartiments 26 et 32 sont le siège d'explosions dont la puissance va repousser les palettes respectivement 19 et 22 comprimant ainsi le "fluide" dans les compartiments 27 et 33 et refoulant ce fluide. C'est la phase "explosion" du cycle à 4 temps. Enfin à la figure 14, les compartiments 26 et 32 vont laisser s'évacuer les "gaz" brûlés lors des explosions qui ont été signalées à la figure 13. En même temps, le déplacement des palettes 19 et 22 provoque une aspiration du fluide dans les compartiments 27 et 33, il y a donc comme à la figure 12 introduction du fluide à comprimer. Cette figure 14 représente la phase d'évacuation du cycle à 4 temps. Le cycle est donc complet. On remarquera que pour le cycle complet d'explosions, il y a deux cycles complets pompage, soit deux aspirations et deux refoulements du fluide. Tandis que la figure 15 présente, schématisé, un ensemble des éléments permettant à une motopompe telle que définie et illustrée par les figures de 7 à 12, d'être utilisée comme propulseur de véhicules terrestreSOn reconnaît, dans le sens de la flèche, outre la motopompe (5), un réservoir (38) dit de pression dans lequel le fluide viendra sous pression s'accumuler après sa sortie (49) de la motopompe. A la sortie de ce réservoir (38) une soupape de sécurité (39) réglée de façon qu'au delà d'une certaine pression, le fluide se dirige vers un autre réservoir (40) dit de réserve de fluide dans lequel réservoir la motopompe viendra (48) puiser pour alimenter le réservoir de pression, sinon,de l'autre côté, vers un robinet (41) commandé par l'utilisateur, laissant passer plus ou moins ou pas de tout de fluide sous pression, vers une turbine (42) qui sera donc actionnée par ce fluide. Le robinet (41) a aussi une action sur l'accélération dans le fonctionnement de la motopompe par un système adéquat. La turbine donnera le mouvement à une boite de vitesse (43) à la suite de laquelle le mouvement sera donné aux roues. Après détente à travers la turbine, le fluide se déverse dans le réservoir dit de réserve de fluide mentionné plus avant. Le fluide, suit donc un circuit complet soit sous pression soit sans pression, donc en circuit fermé. Quant à la figure 16, elle représente, schématisé un ensemble de motopompe utilisée pour assurer la propulsion de véhicules marins. En effet, il y a aspiration par une prise d'eau (44) traversant la coque à l'avant, prise munie d'une grille formant filtre pour empêcher l'entrée de corps solides et petits animaux. Cette eau est refoulée sous pression à l'arrière par une buse (45) traversant la coque à l'arrière provoquant ainsi une réaction se soldant par un avancement du véhicule marin. Pour que la lubrification de la motopompe puisse avoir lieu normalement, on reconnaît sur cette figure un petit réservoir (46) relié à la motopompe par une tuyauterie adéquate (47). En partant de cet ensemble marin, on peut imaginer en transposant, et c'est la figure 17, un ensemble de motopompe classique pour aspirer et refouler un fluide extérieur à cet ensemble afin de transporter ce fluide à distance plus ou moins grande, ce qui est d'ailleurs l'emploi de la majorité des motopompes. On reconnaît sur la figure non seulement la motopompe décrite plus haut des figures 7 à 12 mais aussi un petit réservoir (46) de lubrifiant relié à la motopompe par les canalisations (47). On peut, si cela est possible, imaginer que ce petit réservoir est ménagé à l'intérieur de la motopompe. On reconnaît aussi les tuyauteries d'aspiration (48) et de refoulement (49). En référence à ces dessins, le dispositif comporte une enceinte (7) formée d'une partie cylindrique (8) fermée par des flasques (9 & 10) percées d'un trou (12). Solidaires du cylindre (8) une série de plaquettes (13 à 18 en supposant qu'il en a été décidé ainsi), disposées selon des rayons donc en étoile, en ménageant au centre un espace libre. Dans cet espace un corps cylindrique (11) occupera toute la place et portera dessus et dessous un axe qui passera dans le trou (12). Ce corps (11) portera autour, en étoile, des plaquettes (19 à 24 toujours en supposant qu'il en a été décidé ainsi). Ces plaquettes seront appelées cloisons lorsqu'il s'agira de celles dépendant du grand cylindre (de 13 à 18) et seront appelées palettes lorsqu'il s'agira de celles dépendant du petit cylindre (de 19 à 24). Il y a ainsi formation de compartiments (de 25 à 36) rendus étanches grâce à des joints et des joncs (37) judicieusement placés. Il est évident que ces compartiments sont munis d'ouvertures obturables suivant des programmes prévus à l'avance permettant entrées et sorties soit de gaz, soit de liquides. De plus, certains compartiments devant être utilisés comme chambres de combustions ou d'explosions (puisqu'il s'agit d'une motopompe à explosions) sont eux, en plus, munis d'allumeurs ou bougies ou encore de système d'injection. Il semble évident que le bon fonctionnement de ce moteur de motopompe suppose d'une part que certains compartiments moteurs ont une direction d'explosion contraire de façon que le mouvement alternatif soit obtenu et entretenu et d'autre part que les explosions se produisent simultanément dans des chambres opposées. Les autres compartiments auront une affectation différente soit comme pompe pour transport de liquide soit comme pompe pour transport d'énergie vers une turbine, que le support de cette énergie soit une huile, une eau ou autre liquide non défini, soit comme pompe à huile pour assurer la lubrification de la motopompe. Lorsque les chambres d'explosions parcourent les phase complets du cycle à 4 temps (ou à 2 temps) phases telles que représentées aux figures 11,12,13 et 14, la fonction pompe de la motopompe remplit son office suivant l'utilisation prévue pour cette motopompe, c'est à dire, par exemple: - soit fournir du liquide sous pression par prélèvement dans un réservoir adéquat (38) et par déversement dans une turbine permettant ainsi de transporter de l'énergie. -soit transporter du liquide d'un point à un autre, permettant, là encore, de transporter de l'énergie dans le but d'obtenir une mise en mouvement par exemple d'un bateau. Toutes les combinaisons sont possibles à partie du moment où il a été décidé qu'il en sera ainsi. On peut même envisager d'augmenter la capacité de la motopompe en superposant sur un même axe 12 plusieurs moteurs. Dans ce cas, une organisation dans l'affectation des chambres est nécessaire. On peut aussi envisager dans un but de compacité, de décider que certains réservoirs seraient logés, si la place existe, à l'intérieur du cylindre (11) n est un point non traité jusqu'ici, c'est celui concernant le refroidissement, problème très important dès qu'il s'agit d'un moteur à explosions. Ce problème est partiellement résolu ici, une partie des calories étant évacuée par le liquide pompé qui de ce fait participe au refroidissement. REVENDICATIONS 1) Motopompe caractérisée en ce que, pour obtenir l'effet désiré, elle comprend deux parties parfaitement indissociables, dispositif composé d'une part, d'une série de chambres d'explosions (par exemple fig 9 : 26 et 32) et d'autre part, d'une série de chambres formant corps de pompe (par exemple fig 9 : 27 et 33), toutes disposées en couronne entre deux éléments circulaires concentriques ( fig 6 : 8 et 11) dont l'un est fixe ou peut l'être sur un bâti et l'autre peut se mouvoir autour d'un axe central (12), le tout enfermé entre deux flasques (fig 6 : 9 et 10), les chambres sont de volumes délimités entre elles, par des séparation disposées radialement, certaines dépendent d'un des éléments circulaires et d'autres dépendent de l'autre élément circulaire, et ceci alternativement de l'un et de l'autre de ces éléments, ce qui fait que le mouvement de (11) autour de l'axe (12) ne peut qu'être alternatif et non rotatif avec la possibilité néan moins de transformer ce mouvement alternatif en mouvement rotatif, si besoin est, par un système extérieur approprié. 2)Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les chambres d'explosions sont disposées de façon que la puissance des explosions soit successivement et alternative ment dirigée dans un sens puis dans l'autre (fig 9 et 10). Ainsi l'alternance des mouvements est assurée car le mouvement rotatif alternatif n'est pas aléatoire. 3)Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les chambres d'explosions (par exemple 26 et 32) sont disposées de façon que ces explosions ont lieu simulta nément dans des chambres opposées deux à deux (fig 9 et 10) ou par trois chambres disposées suivant des rayons formant entre eux des angles égaux (fig 8) ceci afin, que l'action se faisant tangentiellement, il n'y ait pas de déséquilibre donc le mouvement rotatif alternatif se fait sans à coups, sans balourd. 4)Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties pompes peuvent être utilisées suivant le but recherché lors de la construction de la motopompe, soit pour obtenir du liquide sous pression dans un but de transfert d'énergie ou de mou vement, soit pour obtenir le transport de liquide d'un point à un autre. 5)Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que suivant l'agencement; la moto pompe peut être utilisée en propulseur pour véhicules terrestrel,dans ce cas le liquide pompé peut être une huile par exemple servant en même temps à la lubrification de l'ensemble et, grâce à une turbine, à la mise en oeuvre d'une boite de vitesse pour mou voir ces véhicules terrestres; ou en propulseur pour unités marines, alors le liquide en l'occurrence l'eau est pompé à l'avant pour être rejeté à l'aide d'une buse ou d'un aju tage à l'arrière, la lubrification dans ce cas se fait par une petite pompe alimentée en huile grâce à un réservoir adéquate. 6)Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre de chambres à l'explosions et de corps de pompe n'est pas limité et peut même être augmenté en superposant plusieurs des cylindres (7) sans que pour autant l'affection soit identique, sous réserve que l'axe central (12) soit commun, c'est à dire que les équipages mobiles (1 1) soient solidaires.