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"MACHINE ROTATIVE A PISTONS."
Le nombre de systèmes de machines rotatives inventées jusqu'à ce jour comme moteur, machine soufflante, compresseur de fluide quelconque, pompe, pompe à vide,, et du bon nombre d'autres applications est très grand. On ne peu les passer en revue et en donner tous les avantages et les inconvénients, seulement la pratique à prouvé qu'en général, I L'étanchéité des chambres de travail d'une part et les frottements dûs à la force centrifuge de certains organes d'autre part, sont les principaux inconvénients: des machines rotatives. Ces inconvénients ont fait l'objet de re- cherches et de perfectionnements nombreux qui sont venus se gref- fer et ont compliqués des machines dont le principe élémentaire était simple.
2 ) La pratique a àussi prouvé que lesmachines rotatives à pistons cylindriques ont le grand avantage sur les autres machines rotati-
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d'avoir leurs chambres de travail plus étanches, ce qui contri- bue fortement au rendement volumétrique-mais par contre, leur mécanisme est souvent compliqué, leur enchevêtrement de bielles, leurs distribution difficlle. les mouvements complexes que l'on fait parfois subir à des pièces lourdes, la valeur intensive que prend dans d'autres systèmes la force centrifuge des pistons, en font soit, un appareil compliqué d'un prix élevé ou un appareil simple d'un rendement mécanique médiosre.
La machine rotative à pistons dont il est question dans la présente invention réuni à un très haut degré la simplicité, la commodité, l'encombrement restreint à un haut rendement tant mécanique que volumétrique et qui peut grâce aux perfectionnements dont il sera question dans la suite, répondre à toutes les gammes de puissances exigées en pratique.
Le principe envisagé comprend un mécanisme d'ue simplicité remarquable, qui permet d'obtenir le déplacement alternatif de va et vient d'un piston cylindrique d'une machine rotative dans une chambre de travail cylindrique caractérisé par le ----- fait qu'une pièce mobile angulairement comporte rédialement ou presque radialement une chambre cylindrique dont le fond se trouve très près du centre de rotation cette cha bre étant bouchée et limitée vers l'extérieur par un piston prenant appui et se guidant vers l'exle térieur sur une enceinte de grand diamètre dont le centre est excentré par rapport au premier ,
Afin de mieux faire ressortir l'exposé ci-dessous et lea perfectionnements qui se présentent au cours de l'application de ce principe, les dessins annexés représentent:
La fig.
I une coupe schématique transversale dans un moteur rotatif de l'espèce envisagée.
La fig. 2 une coupe schématique longitudinale dans le moteur rotatif envisagé fig. I.
Les figs. 3 et 4,5,6 représentént des coupes schématiques transversales du moteur rotatif montrant les positions du cylindre
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angulaires 0 -90 -180 -270 ..
La fig. 7 une coupe schématique transversale dans un moteur rotatifs 4 cylindres.
La fig. 8 une coupe longitudinale de la fig. 7.
La fig. 9 une coupe schématique transversale dans un moteur rotatif à 4 cylindres comportant une modalitéconstructive en ce sens que l'enceinte extérieure est rendue mobile'et fait corps avec le système intérieur rotatif.
La fig. 10 une coupe longitudinale de la fig. 9.
La fig. II une coupe schématique d'un moteur rotatif à 4 cylimdes renfermés dans un carter ou enveloppe sous pression .
La fig. 12 une coupe longitudinale de la fig. II.
Le moteur rotatif envisagé comprend vorfig. I et 2 une pièce 1 mobile autour ducentre o . Dans cette pièce I est pratiquée ra- dialement ou presque radialement une chambre cylindrique .2 dont le fond est très près du centre de rotation o . Cette chambre cylindrique 2 est bouchée et limitée vers l'extérieur de la pièce I par un piston 3 de même diamètre muni de cercles élastiques d'é- tnachéité. Ce piston prend point d'appui et se guide vers l'exté- rieur sur une enceinte de grand diamètre 4 de centre o. excentrée par rapport au centre de rotation de la pièce I.
Dans cesconditions si on considère (voir fig. 3,4,5 et 6) les positions successives
I-II-III-IV-I qu'occupe l'axe de la chambre cylindrique pendant 'une rotation de la pièce I autour du centre o, on remarque qu'en partant de I II vers III le piston 3, entraîné dans cette rotation avec la chambre cylindrique et prenant appui et se guidant sur l'enceinte cylindrique 4, s'écarte progressivement ducentre o tandis que le fond du cylindre reste fatalement à distance constante du centre o..
Le volume de la chambre cylindrique compris entre le piston
3 et le fond du cylindre 2 augmente progressivement de I-II vers III à ce moment ce volume est maximum car si on pousse la rotation de , la pièce I plus loin la distance entre le piston et le centre de rotation diminue progressivement. Le volume compris entre le piston
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3 et le fond du cylindre diminue progressivement de III-IV et I, pour devenir minimum à cette position car à ce moment le piston s'écerte de nouveau du centre de rotation . Donc si la pièce I est animée d'un mouvement de rotation circulaire uniforme nous au- rons augmentation et dimmnution successive du volume de la chambre cylindrique do prise entre lepiston et le fond de cettechambre et ce àraison d'une augmentation et d'une diminution par révolution.
Les avantages du système découlent de deux faits. En ce sens que -dans la plyupart- des machines rotatives à piston courmanent employées en pratique le mouvement alternatif des pistons est engendre près du centre de rotation, ce qui reporte les chambres de travail très éloignées de ce centre, tandis que dans cette inven- tion le mouvement alternatif se caractérise par le fait qu'il est engendré sur une enceinte excentrée circulaire de ;rand diamètre loin du centre de rotation, ce qui permet de rapprocher autant au' on le désire les chambres cylindriques de travail du centre de rotation.
En effet: I , L'enceinte circulaire de grand diamètre excentrée sur laquelle, prend point d' appui et se guidant les pistons permet a) d'obtenir directement le mouvement alternatif du piston d'une machine rotative sans l'intervenue de bielle d'arbre coudé et ce sans réaction latérale intense du piston dans le cylindre. b) d'offrir appui et guidage sans difficulté à plusieurs pistons, travaillant d'une façon identique au piston ± dans leur chambre de travail particulière, toutes ces chambres cylindriques soumises au même mouvement de rotation sont pratiquées dans une même pièce I.
Ces chambres sont situées suivant des rayons différents ou dans des plans différents perpendiculaires à l'axe de rotation. La pièce I dans laquelle sont pratiqués tous les cylindres reste simple, de dimensions restreintes, d'exécution facile et dans le cas où le travail dans les chambres est exothermique, l'enveloppe de refroi- dissement reste d'exécution aisée.
2 ) La possibilité de rapprocher autant qu'on le désiure les chambres de travail cylindriques du centre de rotation permet d'obtenir une
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distribution simple du fluide dans les chambres de. travail.
En effet, si les chambres detravaii possèdent un conduit.5 (voir fig. 1,2) de courte longueur quidébouche directement à l'extérieur ce conduit $ dont le volume reste restreint débouche à un rayon du centre de rotation aussi faible que l'on veut. On dresse une surface circulaire 6 à l'extrémité de la pièce 1 perpendiculaire à l'axe de rotation de telle façon que le conduit ..2 débouche dans ce cercle.
Si cette surface circulaire 6 vient porter sur une surface circulaire de rayon identique fixe 7 et si judi- cieusement on amène les conduits d'amenée et de départ du fluide 8 dans cette surface circulaire fixe, de telle façon que pendant la rotation de la pièce I le conduit qui décrit une rotation au- tour du centoee o vient passer d'une façon déterminée suivant le genre de machine en face des conduits d'arrivée et de départ du fluide, on obtiendra la distribution automatiquement sans aucune autre intervention de mécanisme quelconque .
Il reste bien entendu c que les deux surfaces circulaires doivent être appliquées l'une sur l'autre avec une certainepression pour assurer l'étanchéité des conduits, mais le frottement en résultant, agissant sur une surface voisine du centre derotation absorbe une faible quantité de travail, en plus l'espace nuisible se limite par simple exa- men. au volume du conduit 5 qui est très restreint, bien inférieur à la plupart des'autres machines rotatives à pistons.
Donc si on examine les chambres de travail de cette machine elles sont cylindriques à pistons, l' espace nuisible est restreint e et une seule surface d'étanchéité est nécessaire pour toute la distribution de toutes les chambres de travail.-Il n'y a aucun étranglement d.ans des soupapes, le fluide une fois que la commu- nication est ouverte trouve libre entrée ou libre sortie des chambres de travail. Cette machine peut rivaliser avec n'importe quel autre système de machine, quant au rendement volumétrique et à la simplicité de mécanisme.
Les figures 7 et 8 montrent les coupes longitudinale, et
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transversale d'une machine reposant uniquement sur le principe en tenant compte des déductions qui ont ététirées. On remarque la pièce I d'un seul bloc, rotative autour du point o, dans laquelle,ici les axes des cylindres sont radiaux et dans le même plan, les pis- tons 3. prennent point d'appui et se guident su.--- l'enceinte cy- lindrique excentrée 4 formant enveloppe d'une ièce avec le bâti.
Les pistons prenant appui sur cette enceinte, avec interposition de roulements à billes ou rouleaux 2 pour diminuer les frottements entre ces deux pièces, on remarque aussi la surface circulaire fixe du bâti amenant et évacuant le fluide des cylindres, on voit aussi que tous les conduits 5 des cylindres, se trouvent à égale distance du centre o ce qui permet un seul dispositif de distribution pour tous les cylindres.
Si l'on s'impose un sens de marche de la pièce i suivant flèche par exemple dès lors les cylindres se trouvant à l'instant cmn- sidéré; à gauche de l'axe XX' seront:
I) si c'est un moteur, en communication avec le conduit d'ad- mission du fluide sous pression, durant une certaine longueur de leur arc de rotation autour du centre o suivant le degré de déten- te que l'on s'impose.
2) si c'est une autre machine, en communication avec le conduit d'aspiration du fluide.
Les cylindres se trouvant à l'instant considère à droite de l'axe XX' seront: I) si c'est un moteur ; encommunication avec le conduit d'échappement.
2) si c'est une autre machine, en communication à un point déterminé, après une certaine longueur de leur arc- de rotation, avec le conduit de refoulement du fluide.
En résumé, cette machine, est d' un fonctionnement remarquable- ment simple d' exécution facib tout en possédant un très bon rendement volu métrique ---- Si ori l examine au point de vue !rendement orga - nique" elle n' est pas moins avantageuse. On remarque les
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seuls frottements parasites suivants: a) le frottement entre les deux surfaces de distribution. Ce frottement a été démontré comme absorbant peu de puissance. b) les frottements dûs aux vatiations de pression dans les chambres de travail.
Ces pressions agissent d'une part sur les fonds des chambres cylindriques donc sur 'la pièce I qui en se compo- sant avec le poids de la pièce et des pistons donnent une résul- tante qui agit sur les paliers supportant la pièce I. Il est à remarquer que ce frottement est fatal et commun à toutes les machines rotatives. Ces fluctuations de pression agissent d'au- tre part sur les pistons 3. A cette pression et dans le même sens vient s'additionner dans la plupart des cas la force centrifuge de ces pistons. Cette force totale applique le piston sur l'en- ceinte cylindrique excentrée et par décomposition sur cette enc:ënte donne naissance à une force radiale et une force tangentieell à cette enceinte la force tangentielle très petite engendre le flot- tement latéral du piston dans la chambre cylindrique.
Il est à constater que ce frottement est bien inférieur à -celui que l'on rencontre dans la plupart des autres systèmes.
Dans tout le fonctionnement examiné au point de vue " rende- ment organique" le frottement qui reste et qu'il est intéressant d'examiner est celui dû à l'effort radial à l'enceinte qu'offre chaque piston en y prenant appui, effort engendré par la force centrifuge auquel est soumis le piston et par la fluctuation de pression qui règne dans les chambres detravail .
Pour des machines de faible puissance, il s'ensuit que l'effort sur le piston dû aux variations de pression,que la force centrifuge et la vitesse circonférencielle des pistons sont relativement faibles, de sorte' que cette pression et cette vitesse peuvent être supportées sans in- convénient par des roulement à billes ou à rouleaux avec un haut rel dement organique ces roulements à billes ou rouleaux sont portés par chaque piston et interposés entre celui-ci et l'enceinte circulaire
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Mais pour des puissances plus élevées, les dimensions des chambres, la masse des pistons, leur vitesse circonférencielle engendrent des efforts, des vitesses, tels qu'ils ne peuvent plus être suppor- tés comme il a été décrit plus haut.
Deux perfectionnements sont apportés au principe de la machine rotative à pistons, décrite au paragraphe précèdent dans le but d'augmenter le rendement organique et de Remettre l'adaptation de ce principe aux puissances élevées.
En se reportant aux figs. 9 et 10, il consiste à rendre,' dans le principe de la machine rotative à pistons décrite, l'enceinte circulaire excentrée 4 mobile autour de centre o,. Dès lors le frottement engendré-, comme il a été décrit entre les pistons et l'en- ceinte devient suffisant pour entraîner cette enceinte avec eux dans leur mouvement de rotation autour d'o, cette enceinte tourne donc à la même vitesse angulaire que la pièce I l'effort qu'exercent les pistons par appui sur l'enceinte 4 reste le même, nais par tour de la pièce I au lieu de parcourir le circonférence de l'enceinte,il existe comme cette enceinte est animée de la même vitesse angulaire que la pièce I un déplacement relatif au:
¯ surfaces d'appui entre les pistons et l'enceinte, ces pistons ne parcourent sur l'enceinte par tour de la pièce I qu'une longueur égale à quatre fois l'excentricité. La va- leur réelle de ce frottement c'est-à-dire échauffement et usure sera fortement diminué.
Le,,-:, figs. 9 et 10 montrent la machine qui était représentée aux figs. 7 et 8 munie de ce perfectionnement. On remarque l'en- ceinte 4 devenue mobile autour de son centre, ce perfectionnement quoique simple augmente de beaucoup le rapidement mécanique du système pour les puissances élevées puisque l'interposition de roulements entre les pistons et l'enceinte n'est plus possible, un patin 10 oscillant est porté par chaque piston, ce patin de même rayon que l'enceinte l'épouse parfaitement à toutes les positions de rotation du piston autour du centre o.
On peut évidemment réunir les pistons directement à l'enceinte
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par une articulation et sectionner la pièce I en autant de parties qu'il y a .de chambres de travail, mais ce système plus compliqué donnerait à la machine en rendement organique encore plus défa0 vorable.
En se reportant aux Figs. II et 12 le piston, comme il a été décrit, prend point d'appui sur l'enceinte 4 avec une force ré- sultant de la force centrifuge auquel il est soumis et de la force due à la fluctuation de pression régnant dans la chambre de tra- vail. Ce perfectionnement consiste à supprimer presque totalement la force centrifuge des pistons.
Le système inventé possède deux avantages: I) Annuler la force centrifuge des pistons..
2) Engendrer le frottement constant et certain entre les deux surfaces de distribution pour en assurer 1 étanchéité,
Ces deuxfaits étant réalise? sans l'addition d'aucun frot- tement. In consiste voir fig. II et 12 à disposer les surfaces de distribution de telle façon qu'elles enveloppent et qu'elles se trouvent du même côté que l'arbre de transmission ou de réc ption, II du couple moteur, d'enfermer toute la machine dans une enveloppe hermétique 12 et de faire régner dans cette enveloppe une certaine pression. Cette pression peut être mise dans l'enveloppe par les surfaces de distribution au moyen d'une rainure 13 pratruquée dans la surface fixe de distribution à un endroit déterminé.
Dès lors cette pression agira sur les pistons 3. en sens inverse de la force centrifuge, elle diminue donc la valeur de cette force et¯.le frot- tement qui -- résulte des pistons sur l'enceinte. Cette pression judicieusement choisie peut annuler la réaction due à la force cen- trifuge des pistons. Mais en plus cette pression agit sur la pièce I et applique les deux surfaces de distribution du fluide dans les chambres de travail l'une sur l'autre assurant leur étanchéité.
Les surfaces de distribution enveloppent l'arbre de transmise sion ou de réception II du couple moteur cette disposition permet d'obtenir l'enveloppe ou règne la pression parfaitement étanche du fait qu'aucun organe transmettant le mouvement ne sort de l'en-
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veloppe puisque les surfaces de distribution assurent l'étanchéité pour la sortie de l' arbre.
On pourrait disposer les pistons et les chambres jeux à deux diamétralement ou à peu près diamétralement opposas dans la, @ièce I et les réunir soit par l'extérieur ou même par l'intérieur de la pièce.1 suivant l'axe des chambres par un organe rigide (tige, barre, anneau) mais ces systèmes seraient compliqua et provoque- raient dans le premier cas des trépidations de la machine et dans le second porteraient atteinte au rendement volumétrique du système . EN outre ils engendreraient des frottements supplémentaires.
Il va de soi que la présente invention ne se limite pas aux exemples d'exécution représentés mais comporte également d'autres variantes ou modalités constructives suivant les applications ou buts à atteindre, dans lesquelles il est fait usage du principe comme exposé d'une manière générale dans ce qui précède.
REVENDICATIONS.
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