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Moteur à combustion interne rotatif.
L'invention a pour objet un moteur à combustion interne rotatif d'un nouveau type', dtune construction simple, robuste et 'économique et possédant une grande puissance massique, un 'encombrement réduit, un rendement supérieur aux moteurs existants et divers autres avantages qui ressor- 'tirent de la description ci-après.
Suivant une cara ct éristique importante de l'invention, ce moteur comprend, calés sur un même arbre, un rotor central et, de part et d'autre de ce rotor central, un rotor de compresseur à palettes et un rotor de détendeur à palettes tournant excentriquement dans des stators fixes respectifs, le totor central étant pourvu de .chambres d'explosion
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et tournant par rapport 1-... un manchon distributeur fixe assurait à chaque tour le remplissage de l'une des chambres
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avec du malange combustible comprime par le compresseur, l'alluMage de ce ùlélanje comprime, puis la détente des gaz brûles et l'échappement dans le détendeur.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, les palettes des rotors sont appliquées par la force centrifuge
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sur un ohemisage monts dans le carter correspondant V. l'aide de billes, rouleaux aiguilles ou autres éléments antifriction, pour réduire les frottementsau minimum.
D'autres caractéristiques de l'invention resnortiront de la description qui va suivre, en se référant au dessin annexa, qui montre, à -titre d'exemple, un mode de réalisation de l'invention, et dans lequel:
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La fig. l est une coupe axiale du moteur, la coupe étant faite suivant la ligne 1-1 de la fin. 2 et la-la de la fi g..:;a; la fig. 2 est une coupe transversale du compresseur
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suivant la ligne <2-2 de la fige 1; la fig..2 est une coupe transversale du détendeur suivant la ligne a-2a de la fie. 1; le ìgs, ô - lS - K - 4 - à> - 3 sont des coupes analogues aux fies. g-S , respectivement, montrant diverses positions du rotor.
En se r,:Jf0rsnt au dessin, 1 désigne l'arbre du moteur, vers le.3 extrémités duquel sont calés un rotor de compresseur
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fà palettes à pelette}3 8 et un rotor de d6tendeurr et, entre ccuJ:-c5,, >Rn
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rotor intermédiaire m Tous ces rotors peuvent du reste 3t:L'8 d'uae seule pièce, comoe représente au dessin.
L'arbre 1 est monté par des paliers à. rouleaux ou autres dispositifs antifriction 3 et 6 dans un bâti comprenant
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deux stators fices 7 et 8 pour les rotors à palettes et un stator intermédiaire 9 entourant le rotor intermédiaire 4. Dans l'exemple représenté, le stator 7 comprend un flasque externe 10 et un flasque interne 11 fixés sur des goujons 12 d'un,anneau 13; le stator 8 comprend de même un flasque externe 14 et un flasque interne 15 fixés sur des goujons 16 d'un anneau 17; le stator 9 est d!une seule pièce avec les flasques 11 et 15.
La 'cavité intérieure des stators 7 et 8 est cylindrique et excentrée par rapport à la périphérie des rotors 2 et 3, qui sont tangentsà la surface intérieure des dits rotors (fig. - 2a). Les rotors possèdent des glissières radiales 18, 19, 20, 21, dans lesquelles peuvent coulisser des palettes 22, 23, 24, 25, qui s'écartent sous l'effet de la force centrifuge pendant la rotation et dont les extrémités viennent porter sur des chemises 26, 27, pouvant tourner librement sur des roulements à billes ou à aiguilles tels que 28.
Les espaces en forme de croissants compris entre les rotors et les stators, les palettes et les flasques limitent des'chambres de capacité périodiquement variables, ainsi qu'il est bien connu dans la construction. des compresseurs à palettes.
L'étanchéité latérale est assurée par des joints radiaux tels que 29, entre les rotors et des épaulements 30 en forme de croissant des flasques, et des joints 31 entre ces épaulements et les chemises 6, 27.
Dans le flasque 10 ou chacun des flasques 10 et 11 est ménagée une lumière dtadmission 32 (fig. 2) vers l'une des extrémités, de l'espace en forme de croissant du compres- seur, tandis que du côté du flasque 11, le rotor est percé de canaux de refoulement 33, 34; situés en avant des palettes 22, 23 en supposant que le moteur tourne dans le sens de la flèche.
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Le rotor -t présente deux cavités sjaétriquea axiales ,,5 ;(j for'"ant chambres 0'explosions, et 1,,> distribution est assurée }',1' un manohbn fixe i7T emmanché dans le stator ii, des joints d'étanohéité 8, j9 étant disposas entre ce manchon et les rotors. Ce manchon est percé du cote du oooprensejr d'une lumière d'admission 4:0, s'étendant sur 9û" (fis* 2) et du côté du détendeur d'une lumière de détente et d'f;ahnp- leiTI8nt s'étendant tjur près de 270 En fait, cette seconde 1v.mi;'re eut interrompue par une barrette 41 (fie. 2), Occupant un espace angulaire d'environ 10 et, partageant la In.mi.ère de détente et d'échappement en deux parties t2, -13, la premiRre servant à la détente et la seconde à ],! 5chE!l)lleJlCnt. Le but de cette disposition apparaîtra ci-après..
Enfin le illsl1chon est perça d'une lumière médiane ^âis livrant passade à une 1)01..1[:,ie @ d'allumage 5, si le moteur est un moteur à explosions à quatre temps.
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Les gaz de la oomcuation produits dans les chambres d'ex- plosion 35, 36 peuvent se rendre dans les espaces en forme de croissants ou détendeur à travers les lumières 42 et 43 et des
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canaux d'adwission 4G, 7 du détendeur, ces canaux étant situés en arrière des palettes 24., -25 pour le Se118 de rotation figuré au dessin. Dans le flasque 14 de chacun des flasques lui et 15 sont ménagées deux lumières d'échappement 48, 49 (fig, a) de position angulaire convenable.
Pour alléger les rotors et 3, ceux-ci sont de préfé- rence avides ou percés de trous tels que 50.
L'arbre 1 peut porter un organe de transmission tel qu'une poulie 51 et une tête d'allumage tell.; que 52, produisant les étincelles à la bougie 45,
Les palettes 24, 25 du détendeur doivent être plus robustes que les palettes 22, 23 du compresseur pour supporter l'effort de la détente motrice. Le volume du détendeur est
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plus grand que celui du compresseur afin dtutiliser toute la détente des'gaz. Il suffit pour cela d'augmenter la longueur du cylindre détendeur,
Le fonctionnement est le suivant
1 ) .allumage (fig. 2-2a) .
Le rotor occupant la position des figs. 2-2a, la chambre d'explosion ,36 a été remplie de mélange'combustible comprimée lors de la phase de compression (voir .ci-dessous) et 'le canal de refoulement 34 (fig, 2) est sur le point d'être obturé par la partie pleine du manchon 32 du côté compresseur tandis. que le canal de détente 47 (fig. 2a)est découvert par la lumière 42 du dit manchon, du côté détendeur.
C'est l'instant où devrait s'effectuer théoriquement l'allu- mage, stil n'y avait pas d'avance à llumage. En réalité l'allumage doit être produit notablement avant l'instant corres- pondant à la position des figs. 2-2a, mais pour faciliter la compréhension de l'invention, on a supposé au dessin que l'avance à l'allumage était nulle.
En pratique, en raison de la grande vitesse de rotation de ce moteur, il y a lieu de prévoir une importants avance à l'allumage, variable d'ailleurs avec le taux de compression.
Sur un prototype à vitesse relativement lente (5.000 Tm) et un taux de compression de 5, on a constaté qu'une avance de 40 donne de bons résultats. Cette avance peut être rendue variable par les moyens usuels.
Au moment de l'allumage, la chamhre 35 est en fin de détente et sur le point d'être mise à l'échappement (aus- sitôt que' la palette 24 aura atteint le bord de l'orifice , d'échappement 48).
2 ) Détente (fig. 2a à 5a)
Les gaz produits par l'explosion se rendent par le canal 47 derrière la palette 25 et la poussée motrice @ -
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qu'ils exercent sur celle-ci entretient 1 rotation du. moteur dHU3 le a eus de la fol llieo Les g81 de l'explosion tel'ldf3lt ft n'échapper par l'espace correspondant à la lumière 42 compris entre le rotor central et le rotor du détendeur, et par le canal 46 vers 15 chambre de
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dtente à (fisà 2)o Si la barrette 1 n'existait 1;t1:3a les gaz ..l 'L'eTpos'tcr.
J.'()uI'I',Ji.-'l1t passer par G8tL: '7tWr: (-.; dire<:t1:;iiU:;tJt à 110C;"lüPl-I1r..;n1ï., .01À'LP' ;775 1 à lE ;u¯''Tlli, (le la .5 d 1; e n 1 e , la a 1> éà >: c i;-1 1 1 obture 7., canal 4& et l:11-ê ChE: la f '},:1. t directe des 3 ):3 de combustion â l'échappement.
La clé tente se poursuit star 180 ; jns'.:'uf8U moment ou la chamore àiu vient occuper la fosition llriIiïiti"'ement occupée 11:31" la chambre & a la fie. a et où la pilette 25 = vi¯e,'tfi: occuper la position primitivement occupée par la palette à/1 à la même figure. Les positions successives =30af représentées auX 1..,¯;S 2a, 3a, 4a, 5a.
3 ) Echappement
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la fie. S ! la chambre K5 et la eha :3re étaient sur le point d'être mises à l '3chal)J!e"ent. Comme le môntrent les fiss. ;.3 ;:;8, la chambre 0b est isolée pendant la rotation de ';;0 correspondant à l'échappement 4.19 tandis que le chambre A se trouve déjà à l'échappement. La chambre 35 est à son tour mise à 1'échappement du fait que le canal 45 est démasqua
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par la barrette '1 (fige gaz) et le -vide produit par l'échappe- ment à grande vitesse provoque une véritable succion dans la chambre 35.
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L'échappement se poursuit sur les 700 d 1angle dgouver.tur.e de la lumière 4;S< 4 ) Compression En fin d'échappement, le canal 46 est masqué par la
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partie pleine du manchon 37 (fig. ':k)'.L<Í1 même temps (fi g. 4) le canal ;53 est démasqué par la lumière 40 du >ùancl.ic>n <}7t Le
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mélange comprime dans la chambre B du compresseur pénètre dans la chambre 35 et ce remplissage se poursuit pendant les
90 correspondant à l'angle d'ouverture de la lumière 40.
Une position intermédiaire est représentée à la fige 5. La @ fin du remplissage correspond à la position de la fig. 2a, dans laquelle la chambre 35, ayant tourné de 180 , s'est . substituée à la. chambre 36.
On vo'it en définitive, que pour chaque tour de l'arbre, chaque membre 35, 36 exécute un cycle complet; allumage, détente (180 ) échappement (90 ) remplissage (90 ) et qu'il se produit deux impulsions motrices par tour du moteur.
Le cycle du compresseur ressort des figs. 2 à 5.
A la fig. 6, la palette 22 est sur le point de franchir l'orifice d'admission 32. La chambre D est en phase d'aspira- tion, la chambre C au début de la phase de compression et la chambre B à la fin de la phase de 'compressi'on et au début de la phase de remplissage de la chambre 35.
On remarquera qu'il existe deux orifices d'échappement
48, 49, le premier étant disposé de façon à régler l'ouverture de l'échappement et le second de façon à permettre l'évacuation complète des gaz brûlés situés en avant de la palette 24 (fig. 4a).
On remarquera aussi que la communication entre le compresseur et le détendeur à travers les chambres 35, 36 est toujours interrompue, sauf:
1 - le cas échéant pendant un court instant au moment du début de la détente (fie. 2a). En raison de l'inertie des gaz en mouvement et de la brièveté de cet instant, aucun retour vers le compresseur ne risque de se produire.
2 - pendant un court instant au moment de la fin de l'échappe- ment et du début du remplissage (fig.4a). Cet instant peut être mis à profit s'il y a lieu, pour produire un léger balayage des ,gaz brûlés par une très petite-quantité de gaz frais.
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Ce moteur peut être f3CiJ ement établi pour fc-ictiouner suïr;Jnv le ,e c j c l Diesal ou ae:.ai-:1 en reJ1j>J:;çiol1TL la 'bougie p'-)r u iMJeot-uj' e't la tête <1.'ill:;;,;:Jie par une postée.
Le ï:LS:i:3= peut être :cSa.\ .1.82, -:Qit par Íls18n2,! ;ce à ' µ;u 5 1 ..l1 Î,,- 3 2; r f D d L;"i G s i 0::1 , soit F:ic.c,u..a0i'2,' r]P't217:La e t t j 2 ïJ P T l'arbre central et des pattes (7'Cjl'tk;:P: ou c a .#i z -u .iintr1outeurs ;Jliw.e1t811t les spr-faoes en il101.1.1]0rJent T'lai3.' , 1E: moieu'c peat .±tre 1;'1J]c0 3 la n.? in , par è.]) démarreur
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Électrique ou par l'air comprima.
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CG no(,e;.re qui évite les inconv{l}'1Íents Ii,) 11101;""1'13. explosions classique à runuventent 8J.tera:Jtif et ceux de la turbine à explosion, possède des avantages considéra clés. Un p:cotOt;/P8 tournant à vitesse réduite (;:'.500 à -t<000 Tmj aspir<?nt 2 x 7&0 1.500 cm* de Bielange, comprima 0. un taux de compression cle fournit une puissance rie 80 à 100 CV pour un poids dù gO 1#K et un enoombrenent de .2 ca:ka de diajietre et de bO CL, de longueur' .La disposition des ohanbres d'explosion entre les deux mssses métalliquea des rotors en mouvement rapide et celle des stators facilite l'évacuation d3s calories et rend. en. principe inutile un refroidissement artificiel, doutant que la détente, prolongée sur lUOe, abaisse cOl1sirlérablement la tempsrature à l'échappement et 1,q température de régime du
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détendeur.
Ces avantages se traduisent par une amélioration très sensible du rendement.
La vitesse de rotation n'est limitée que par la vitesse
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de détente des gaz, la puissance nécessaire pour coLj:i"1 er le
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mélange combustible et les frottements (ceux-ci étant réduits une faible valeur, grâce au montage des organes rotatifs sur
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billes, rouleaux et aiguil1r:Js). et peut atteinàl'8 de trèshautea
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valeurs, limitées uniquement par la résistance mécanique du
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métal employé (20-000 lm par exemple), ce qui contribue ftUiDenter encore la puissance iL.88éJiÇi1J8 du .iloteur Il
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Grâce à la portée des palettes sur des chemises rotatives, l'amplitude et la'vitesse du mouvement relatif de rotation, des palettes par rapport aux chemises sont extrêmement réduites et ,le frottement et l'usure sont par éonséquent très faibles.
Tout mouvement alternatif, à l'exception du mouvement re- lativement lent des palettes, est supprimé. Le cycle ne comporte pas, de point mort, ce qui rend inutile la présence d'un volant de grande masse etepermet du même coup une grande souplesse, des variations de régime instantanées et un ralenti très doux et st abl e.
Le remplissage des chambres d'explosion à grand régime est excellent, du fait que l'aspiration du compresseur . s'effectue d'une manière continue et même constante et que la oolonne gazeuse n'est-pas arrêtée périodiquement par la fermeture d'aucune soupape ou tiroir. L'échappement s'opère- également d'une manièr continue et à peu près constante.
Le régime pulsatoire des moteurs habituels est ainsi remplacé par uri régime d'écoulement continu, favorable au rendement et à la suppression des vibrations et du bruit.
Le prix de revient de l'appareil est une petite fraction de celui d'un moteur usuel, même d'un moteur 'à deux temps, grâce à la suppression de la distribution et de sa commande et: à la subatitution d'un'arbre 'rectiligne' au vilebre- quin classique èt de deux rotors cylindriques aux pistons et à leurs embiellages. Les problèmes .d'équilibrage s'en trouvent considérablement simplifiés.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux détails d'exécution ci-dessus décrits, qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple.