Brevet FR3076569A1 — publié le 20190712

- 1 - Moteur thermique rotatif Préambule J'ai toujours été préoccupé par le fait que les moteurs actuels, tant ceux à explosion, à essence, que ceux à combustion interne de type Diesel, ne présentaient au mieux qu'un rendement de l'ordre de 30 à 32% seulement, comparativement aux moteurs électriques dont le 5) rendement atteint environ 98%. Ceci tient notamment au fait que des masses telles que pistons et soupapes, sont contraintes par des poussées dans une direction puis retenues jusqu'à l'immobilité avant d'être propulsées en direction opposée et immédiatement à nouveau arrêtées et relancées dans l'autre sens. Ainsi une énorme énergie 10) cinétique est produite puis contrariée inutilement d'où cette perte d'efficacité, principalement traduite en chaleur. Cette constatation a été le motif de mes recherches pour tenter d'obtenir un moteur thermique totalement rotatif, donc d'un rendement bien supérieur puisque sans aucune perte d'énergie cinétique. Après diverses 15) recherches ensuite abandonnées car impliquant une grande difficulté à traduire en une rotation régulière d'un axe moteur, ou ennuis probables d'étanchéité insuffisante, ou pièces d'un usinage compliqué donc fragiles, j'ai enfin eu une idée qui m'a paru être meilleure et très simple. 20) Description Ce moteur thermique rotatif comporte une chambre de combustion circulaire, en forme de tore (1-Fig.1), dans laquelle circulent, en guise de pistons, deux palettes (2-Fig.1) de forme exactement adaptée à la section du tore et diamétralement opposées par rapport à 25) l'axe central (3- Fig.1 et 2) auquel elles sont reliées à l'aide de bielles non articulées mais fixes (4-FIG.1). Pour assurer la fermeture du cylindre en forme de tore, il est indispensable que la gorge ménagée sur sa partie interne, pour permettre le passage - 2 - des bielles, soit étroitement recouverte par une pièce mécanique, suffisamment large pour bien assurer une certaine étanchéité, que je désigne comme couronne cylindrique (5-Fig.1). La face extérieure de cette couronne cylindrique venant devant la partie du boîtier 5) formant carter sera munie d'un relief circulaire protubérant (ou en creux) parfaitement adapté à une forme similaire complémentaire aménagée en creux (ou en relief) dans cette portion du boîtier, afin de parfaire l'étanchéité. Le fait que ce moteur soit animé par deux palettes opposées, au lieu d'une seule, doit 10) apporter un meilleur équilibrage; donc éviter de possibles vibrations et le rendre plus silencieux. Afin de réaliser la fermeture de l'espace torique dans lequel sera provoquée la combustion, ce moteur sera équipé de deux tambours rotatifs, de diamètre exactement égal à celui de la couronne cylindrique, et juste suffisamment échancrés 15) (6-Fig.1) pour permettre le passage des palettes. Leur rotation sera exactement synchrone et contraire à celle de la couronne cylindrique dont ils se trouvent au contact. Ils seront positionnés de façon diamétralement opposée par rapport à l'axe principal et central qui permet la transmission de la force motrice. La synchronisation 20) parfaite et continue de la rotation des trois axes principaux de ce type de moteur thermique rotatif sera assurée par tout moyen convenable tel que des engrenages (Fig. 2) ou courroies crantées par exemple. L'alimentation en comburant, qui dans ce cas sera simplement de l'air ambiant, est réalisée sous pression. Pour cela, il sera finalement 25) simple d'utiliser un système rotatif permettant d'éviter une soupape traditionnelle animée d'un mouvement d'aller-retour: deux tubes co-axiaux permettant de parfaitement s'emboîter de façon étroite l'un dans l'autre (Fig.4). Le tube extérieur doit rester fixe et il est fermé à l'une de ses extrémités. Le tube intérieur doit être animé 30) d'une rotation à l'aide d'un engrenage ou de tout autre système convenable et il reçoit l'air sous pression à son extrémité libre. Les deux tubes présentent sur leur côté une ouverture ou lumière - 3 - suffisante pour assurer à intervalle régulier le passage de la quantité d'air comprimé nécessaire, réalisant ainsi l'effet d'une soupape (Fig. 4). Le moteur étant composé de deux palettes diamétralement opposées, la fréquence de rotation des tubes 5) intérieurs formant soupapes (8) sera réglée de façon à ce qu'ils fassent deux tours lorsque l'axe principal du moteur fera un tour. Sur ces tubes la lumière sera réalisée de façon oblique par rapport à l'axe de rotation pour que l'admission d'air comprimé commence immédiatement derrière la palette qui lui correspond et dès que 10) celle-ci aura quitté l'échancrure du tambour rotatif; elle devra être interrompue lorsque la palette parvient à l'injecteur. D'autre part, il est à remarquer que la pression de l'air comprimé admis au moteur devra nécessairement être inférieure à la pression du carburant délivrée par les injecteurs. Ainsi, par exemple, si les injecteurs sont 15) prévus pour un fonctionnement à seulement 5 ou 6 atmosphères, et pour leur permettre une bonne efficacité, la pression de l'air apporté au moteur ne devra pas être supérieure à 4 atmosphères environ. L'idéal serait de pouvoir disposer d'injecteurs-allumeurs qui permettraient donc de ne pas devoir faire usage de bougies 20) d'allumage. Par ailleurs, en cas d'utilisation dans ce type de moteur d'un carburant non gazeux mais liquide il sera utile que les injecteurs (9) soient soumis à ultrasons. Ils ne devront à chaque fois délivrer que de très petites quantités de carburant et auront donc une double action : faible apport de carburant pulvérisé 25) sous forme de brouillard qui, sous l'action des ultrasons, sera constitué de très fines gouttelettes et de bulles de cavitation. En ce qui concerne l'échappement, par des ouvertures libres (7) ne nécessitant aucune soupape, il conviendra que le diamètre de toute tuyauterie adaptée soit au moins d'un diamètre supérieur au 30) diamètre des ouvertures aménagées dans le carter, afin de faciliter l'évacuation des gaz brûlés soumis à la pression de la face antérieure des palettes, et pour provoquer l'apparition d'un effet Venturi. Concernant le refroidissement nécessaire du MIR, tout système déjà connu peut être appliqué : soit par air à l'aide d'ailettes - 4 - disposées sur les surfaces extérieures du carter contenant les pièces mobiles comme c'est par exemple le cas pour certains moteurs de motos ou pour des moteurs traditionnels à nombre pair de cylindres droits opposés; soit par circulation d'eau, ou liquide approprié, 5) ensuite refroidi(e) à l'aide d'un radiateur, avant de reprendre le même circuit. Toutefois, si les tolérances de fabrication sont très fines afin que les pièces mobiles soient très étroitement adaptées aux surfaces fixes, on pourra obtenir un complément de refroidissement par circulation en circuit fermé d'huile fluide, à 10) faible coefficient de viscosité, dans l'espace où circulent les bielles reliées aux palettes; cette huile étant amenée à passer par un radiateur de refroidissement approprié, avant de revenir à l'espace des bielles pour refroidissement des pièces mécaniques. Etant donné que ce type de moteur a été conçu de telle façon que deux temps 15) combustion se produisent séparément et simultanément pour un demi tour de l'axe principal, il est bien évident qu'il se produira quatre temps moteur pour un seul tour de cet axe. De plus, il est à remarquer que dans ce type de moteur les temps connus: admission, compression et combustion sont réalisés simultanément à 20) l'échappement Comme pour tout moteur à combustion interne, tel que Diesel, le moteur thermique rotatif décrit ci-dessus nécessite la présence de bougies de préchauffage, afin de permettre un bon démarrage à froid. Les dessins annexés illustrent la description, soit : 25) Figure 1 - Vue interne de la partie mécanique montrant le cylindre en forme de tore (1), les deux palettes (2), la couronne cylindrique (5) ainsi que les deux tambours échancrés (6), l'emplacement des soupapes rotatives (8) et les échappements (7). Figure 2 - Vue inférieure de la partie mécanique montrant les 30) engrenages qui commandent la rotation des cinq pièces mobiles. Figure 3 - Vue extérieure du carter montrant l'emplacement des injecteurs (9). REVENDICATIONS1 - Moteur thermique rotatif comportant un carter muni d'ouvertures d'échappement libres, sans présence de soupapes, deux chambres de combustion circulaires en forme de tore dans lesquelles circulent deux palettes diamétralement opposées par rapport à un axe central auquel elles sont reliées à l'aide de bielles non articulées caractérisé par le fait que les temps bien connus: admission d'air sous pression et carburant par injecteurs ainsi que combustion y sont réalisés avec mélange admis à l'arrière de chacune des palettes, simultanément à l'échappement qui est obtenu par le déplacement des palettes dont la face avant propulse les gaz, brulés lors de l'action antérieure, vers les ouvertures aménagées dans le carter. 2 - Moteur thermique rotatif selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il développe 4 temps moteur pour un seul tour de l'axe principal, puisqu'il se produit en effet 2 temps moteur pour un seul demi-tour de cet axe. 3 - Moteur thermique rotatif selon les revendications 1 et 2 caractérisé par le fait que la gorge ménagée sur la partie interne du cylindre en forme de tore, et permettant le passage des bielles, est fermée par une couronne cylindrique rotative, parfaitement adaptée, et qui sera munie d'un relief circulaire, protubérant ou en creux, parfaitement adapté à une forme circulaire complémentaire de la face intérieure correspondante du boitier, dans le but d'obtenir une meilleure étanchéité. 4 - Moteur thermique rotatif selon les revendications précédentes caractérisé par le fait que l'effet de soupapes, ouvertes ou fermées, pour l'admission de l'air sous pression, est obtenu à l'aide de deux tubes concentriques et de diamètre parfaitement adapté l'un dans l'autre. L'air est admis sous pression par l'extrémité libre du tube intérieur. Les deux tubes présentent des ouvertures ou lumières destinées à entrer en correspondance courte et momentanée, à effet de soupape, permettant ou interrompant l'admission d'air, lors de la rotation du tube intérieur. -6- - Moteur thermique rotatif selon les revendications précédentes caractérisé par le fait que le réglage des deux soupapes rotatives est tel que le tube intérieur fait deux tours alors que Faxe principal qui transmet le pouvement, fait un seul tour. Ceci afin d'obtenir que l'air admis sous pression arrive derrièrre chacune des deux palettes dès que celle-ci quitte le tambour échancré et cesse lorsque la palette arrive à l'injecteur de carburant. 6 - Moteur thermique rotatif selon les revendications précédentes caractérisé par le fait que la pression de l'air comprimé admis devra nécessairement être inférieure à la pression du carburant, liquide ou gazeux, délivré par les injecteurs. 7 - Moteur thermique rotatif selon les revendications précédentes caractérisé par le fait que, dans le cas d'un carburant liquide, les injecteurs seront soumis à ultrasons afin de favoriser, la dispersion de celui-ci en très fines gouttelettes avec création de bulles de cavitation. 8 - Moteur thermique rotatif selon les revendications précédentes caractérisé par le fait que les tuyaux d'échappement auront un diamètre supérieur aux ouvertures du moteur, afin de faciliter l'échappement en créant un effet Venturi. 9 - Moteur thermique rotatif selon les revendications précédentes caractérisé par le fait que le refroidissement par air ou par eau avec l'utilisation d'un radiateur peut être complété, si les tolérances de fabrication sont respectées avec une grande précision, par une circulation séparée d'huile fluide, à faible coefficient de viscosité, dans l'espace où circulent les bielles. Cette huile étant amenée à un radiateur spécifique refroidi par circulation d'eau ou d'air, avant d'être ramenée au moteur.