Brevet FR2773846A1 — publié le 19990723

C'est en traçant des spirales à partir de polygones gigognes que je me suis mis à dessiner des triskèles et des turbines. Puis, en pensant aux utilisations des turbines, j'ai songé à un moteur rotatif qui serait basé sur le principe de la réaction, ne sachant pas, à ce moment là, l'énorme quantité de travail déjà effectué dans ce domaine, sinon j'aurai de suite abandonné cette voie-là. Je me suis donc mis à imaginer un tel type de moteur dont on retrouve le principe dans les systèmes d'arrosage par tourniquet où la rotation est assurée à ltéchappe- ment par la pression de l'eau. Ce principe est également mis à profit dans le montage du "soleil" en feux d'artifice, où des fusées, disposées symétriquement par rapport à un axe et placées tangentiellement dans le même sens à la périphérie d'un chassis tournant, permettent la rotation de la mécanique. Pour entretenir la rotation de ce "soleil", il y a nécessité d'alimenter ces fusées en permanence et, j'ai imaginé de réaliser cette opération de façon coaxiale grâce à deux disques munis de fenêtres. L'un des disques est fixe et solidaire du chassis, et l'autre, mobile, est fixé sur l'axe du rotor. La coincidence des fenêtres permet les admissions. Une forte pression entre ces deux disques,que l'on peut construire dans un matériau comme la céramique , permettrait d 'assurer l'étanchéité. Les recherches effectuées en matière de moteur rotatif portaient, à ma connaissance, une demande de brevet Français de Monsieur Henri COUTZAC publié sous le NO FR 2664329 en 1992 - 01-10 -, basée également sur le principe de la réaction avec compresseur à pistons intégré. J'ai recherché à éviter ces pistons qui nous donnaient des similitudes avec les moteurs classiques, et pour cela, j'ai opté pour une compression extérieure avec injection de carburant et comburant turbocompressés, réalisation déjà bien connue et couramment utilisée. Egalement, j'ai voulu éviter les frottements par segments qui ont tant posé problèmes aux conceptions antérieures des moteurs rotatifs, et ainsi, je suis parvenu à une réalisation que je crois nouvelle, et à mon idée, solutionne nombre d'obstacles, et dont suit la description Désignation des diverses pièces figurant sur les schémas A - B - C : chambres de combustion 1 - demi-carter côté arbre 2 - demi-carter coté admissions 3 - demr-rotor côté arbre 4 - demi-rotor côté admissions 5 - aubes 6 - enveloppe tambour 7 - turbine de compression 8 - liaison carter 9 - paliers 10 - disque de distribution côté rotor 11 - disque de distribution côté carter 12 - arrivée comburant 13 - admission carburant 14 - admission allumage 15 - admission comburant i6 - cavité de chambre de combustion 17 - injecteur carburant 18 - bougie d'allumage 19 - fenêtre d'échappement 20 - soupape d'échappement 21 - ressort de soupape 22 - came de soupape 23 - fenêtre carter 24 - arceau de carter 25 - bossage sur l'arceau pour l'échappement 26 - collecteur d'échappement 27 - fenêtre comburant 28 - fenêtre carburant 29 - fenêtre allumage 30 - ressort de pression Description : Le moteur se présente sous la forme d'un carter ou stator portant, d'un seul côté par des paliers, un tambour ou rotor muni d'un arbre. Du côté opposé à l'arbre, se font les différentes admissions. L'échappement se fait par une couronne circulaire ou tore ceinturant le carter en son milieu avec au moins un orifice de sortie des gaz brOlés. Pour rendre la construction et la maintenance possibles, le carter et le rotor sont chacun divisés en deux parties suivant la ligne E E' (fig. 1), ce qui permet l'usinage et ltaccès aux différentes pièces. Les demi-tambours ou rotors (3 et 4) renferment des chambres de combustion A-B-C, au nombre de 2 minimum, en forme de demi-croissant, qui communiquent avec le centre par une cavité (16) en forme de tronc de pyramide dans le bas de laquelle se font les injections de comburant, carburant (17) et où est réalisé l'allumage par l'électrode (18). L'échappement se fait par une fenêtre (14) solidaire du tambour à la pointe des chambres de combustion. Cette fenêtre est maintenue fermée (fig. 2) par une soupape levier à bascule (20) et grâce à un ressort (21). Les demi-carters 1 et 2 sont maintenus solidaires grâce à des barres de jonctions (8) qui elles-mêmes portent un arceau (24). Cet arceau est, côté rotor, garni de bossages (25) qui viennent actionner les soupapes d'échappement en appuyant sur la came (22) de celles-ci lors de leur rencontre. La longueur du bossage détermine le temps de 1 ?échappement. Suivant le même principe, l'échappement peut aussi être réalisé par une soupape à ressort interne au rotor venant fermer la fenêtre. Cette soupape ressort, munie d'un téton sur sondessus, sera repoussée par la rencontre avec le bossage (25) et permettra ainsi l'évacuation des gaz brûlés. De plus, la force centrifuge contribue à la fermeture de cette soupape interne. Les admissions et distributions se font du côté du demi-carter (2) et du demi-rotor (5) de façon coaxiale sur l'axe du rotor ; ceci grâce à une paire de disques (10-11) munis l'un et l'autre de fenêtres disposées sur des cercles concentriques (fig. 5). L'un des disques (10) est solidaire du rotor (5) tandis que l'autre (11) est fixe et solidaire du carter (2). A la rotation, la coincidence des fenêtres autorise les diverses admissions, Le disque (11) porte les fenêtres (15-13 et 14) respectivement pour le comburant, le carburant et l'allumage. Le disque 10 porte les fenêtres (27-28-29) qui communiquent avec la chambre de combustion C. Il en est de même pour les autres fenêtres qui alimentent les chambres A et B. L'emplacement des différentes fenêtres et la longueur de celles-ci déterminent les moments et temps d'admission pour chaque élément. Ces disques munis de fenêtres à coincidence jouent le r81e de soupape. Cette conception d'admission et de distribution doit être rendue possible avec des matériaux tels que la céramique. Une pression est maintenue grâce au ressort (30) entre ces deux disques pour assurer l'étanchéité. La distribution de l'allumage haute tension (14) se fait sur la couronne centrale grâce à des matériaux conducteurs, de part et d'autre des disques, au moment de leur rencontre. Le carburant est distribué en (13) sur la couronne du milieu tandis que le comburant (15) se répartit sur la couronne extérieure. Fonctionnement : ce moteur thermique à réaction est en fait un pulso réacteur tournant au gyro réacteur intermittent. Les chambres de combustion placées à la périphérie du tambour et orientées dans le même sens sont alimentées périodiquement dans l'ordre A-C-B et l'échappement tangentiel, à moments choisis, produit une poussée intermittente par réaction sur le front avant des aubes 5. Le diagramme théorique de la poussée par réaction est schématisé sur la figure 6, de même que les différentes admissions. Dans le cas d'un pulso réacteur avec 3 chambres de combustions et 2 points d'allumage, nous obtenons 6 combustions par tour de rotor avec 6 brèves impulsions de couple moteur correspondant aux ouvertures des soupapes. A chaque instant nous avons des admissions, des combustions et des échappements à tour de rôle pour les cham bres A-C-B. Pour que ce moteur puisse fonctionner, les comburant et carburant doivent être turbocompressés car nous n'avons aucun compresseur intégré. Ce turbocompresseur peut être entrainé, de façon classique, par les gaz dtéchappe- ment. Le comburant est ensuite admis dans le carter par l'entrée (12) où il est préchauffé et entrainé par la turbine (7) solidaire du rotor (5) pour ensuite pénétrer dans la chambre de combustion par la fenêtre (15). Le démarrage peut être réalisé par une rser- ve de gaz comprimé ou par un moteur électrique lançant le rotor. Pour ce moteur à refroidissement par air et sans lubrification, il est nécessaire de faire appel à des matériaux résistant aux frottements des disques d'admission et des soupapes d'éjection qui sont les points sensibles du mécanisme. Les parois des chambres de combustion seront, elles aussi, garnies de matériaux les protégeant des surchauffes. Le carburant peut, indifféremment, 8tre liquide ou gazeux. Dans une autre version, les admissions et combustions peuvent aussi être réalisées de façon continue; l'échappement devient alors permanent et la poussée linéaire En ce cas, deux chambres de combustion symétriques suffisent. Ce concept simplifie les disques d'admission coaxiaux et évite la soupape d'éjection. Par contre, la compression par turbocompresseur du comburant doit être beaucoup plus forte. Nous avons, dans ce cas, affaire à un statoréacteur tournant où le nom de gyroréacteur trouve sa pleine définition. REVENDICATIONS 1) Moteur tambour à réaction caractérisé en ce que le carter et le tambour, ou rotor, qutil renferme sont divisés en deux parties suivant la ligne (E-E') fig. 1, soit le carter (1 et 2) et le tambour (3 et 4), pour permettre la construction et l'entretien. Les demi-carters sont rattachés par des barres de jonction (8) et le tambour (3) ou rotor, muni dtun arbre, est porté d'un seul côte par des paliers (9). 2) Moteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le tambour contient au moins deux chambres de combustion (A-B-C) en forme de demi-croissant avec une cavité (16) en forme de tronc de pyramide, convergent vers le centre du tambour où se font l'injection du carburant (17), l'admission du comburant turbocompressé et l'allumage par l'électrode (18). Ces chambres sont disposées à la périphérie du tambour. 3) Moteur suivant la revendication 2 caractérisé en ce que, dans une chambre de combustion, l'éjection des gaz brûlés se fait à la pointe arrière par une fenêtre (19) que vient fermer une soupape intérieiire ou extérieure à la chambre. cette soupape (20) à bascule maintenue fermée par le ressort (21) est commandée par la rencontre de sa came (22) avec le bossage (25) solidaire de l'arceau (24) lui-m8me solidaire du carter. L'éjection tangentielle et intermittente assure la poussée moteur par réaction. Ces chambres constituent des pulsoreacteurs tournants. 4) Moteur suivant l'une quelconque des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que le système d'admission et de distribution est latéral et coaxial et est constitué de deux disques (10-11) percés de fenêtre (Fig. 5) disposées sur des cercles concentriques. Le disque (11) reçoit les comburant, carburant et allumage (15-13-14) tandis que le disque (10) distribue à chaque chambre les memes éléments (27-28-29). Une pression est exercée entre ces deux disques pour assurer l'étanchéité. Le disque (11) est fixe et solidaire du carter tandis que le disque (10) tourne avec le tambour et la coincidence des fenêtres joue le rôle de soupape. 5) Moteur suivant l'une quelconque des revendications 2 et 4 caractérisé en ce quo les admissions et combustions sont réalisées de façon continue dans deux chambres de combustion symétriques assurant ainsi une poussée linéaire grâce à un turbocompresseur adapté et un échappement permanent. 6) Moteur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que il comporte un collecteur de gaz brûlés en forme de tore (26) ceinturant le carter avec 2 sorties pour entrainer la rotation du turbocompresseur.