BE711664A

BE711664A -

Info

Publication number: BE711664A
Authority: BE
Priority date: 1968-03-05
Filing date: 1968-03-05
Publication date: 1968-07-15

Description


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  "Machine rotative, telle que moteur rotatif   .   explosion ou à combustion interne, pompe, compresseur, etc... " 
La présente invention a pour objet une machine rotative, telle que moteur rotatif à explosion, moteur rotatif à combustion interne, pompe, compresseur, etc.. , comprenant au moins un rotor tournant dans un stator. 



   Les machines rotatives connues et en   particulier   les moteurs rotatifs à explosion présentent divers inconvénients. 



  En effet, dans ces moteurs, de construction compliquée et souvent peu robuste, l'exiguïté des surfaces de contact et de frottement 

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 entre le rotor et le stator ne permet pas de réaliser efficace- ment l'étanchéité entre les chambres de combustion, ce qui entrai- ne, étant donné la vitesse de rotation élevée de ces moteurs et l'usure rapide des surfaces en contact, une grande consommation d'huile, la présence d'huile dans le mélange air-carburant ayant en outre pour effet de réduire le rendement des moteurs. 



   L'invention a pour but de remédier à ces inoonvé- nients et de procurer une machine rotative et, en particulier, un moteur rotatif à explosion ou à combustion interne de construc- tion très simple, très robuste et comprenant un nombre réduit de pièces en mouvement, ces pièces étant toutes animées d'un mouve- ment de rotation et ne frottant pas l'une sur l'autre ni sur le stator de moteur, une bonne étanchéité étant assurée entre les chambres de combustion du moteur grâce à la grande vitesse de rotation de ce dernier autoriséede par sa conception, ce qui permet d'obtenir un moteur à haut rendement. 



   A cet effet, suivant l'invention, trois rotors d'axes parallèles sont disposés dans le stator de manière à déli- miter dans ce dernier deux chambres, une tubulure d'admission débouchant dans une de ces chambres tandis qu'une tubulure d'échappement débouche dans l'autre chambre, un des rotors pré- sentant des moyens permettant, d'une part, de comprimer les gaz admis dans une des chambres du stator et, d'autre part, de faire tourner ce rotor autour de son axe sous l'action des gaz en ex- pansion, ces moyens coopérant avec les deux autres rotors pour, d'une part, isoler les chambres susdites l'une de l'autre et, d'autre part, pour délimiter, dans un de ces deux rotors, un espace dans lequel les gaz'comprimés sont isolés de la chambre dans laquelle se produit l'admission pour être transférés dans la chambre où débouche la tubulure d'échappement,

   les rotors étant entraînés de   manière,à   être animés d'une vitesse angulaire 

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 égale. 



   Suivant une forme de réalisation de l'invention, les rotors susdits sont de même diamètre et roulent l'un sur l'autre. 



   Suivant un mode de réalisation avantageux de l'invention, les moyens prévus sur le rotor précité sont consti- tués par deux pales décalées de 180 degrés l'une par rapport à l'autre. 



   Suivant une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, les pales du rotor précité coopèrent tour à tour avec, d'une part, deux évidements, de dimensions cor-   respondant '   à celles des pales, ménagés, dans l'un des deux rotors susdits, à 1800 l'un de l'autre et, d'autre part, deux évidements ménagés, dans l'autre rotor, à 1800 l'un de l'autre, chacun de ces deux derniers évidements étant agencé. de manière à recevoir les gaz comprimés et à être obturé par une pale pour isoler ces gaz de la chambre dans laquelle se produit l'admission. 



   D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description des dessins annexés au présent mé- moire et qui représentent, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation particulière d'un moteur rotatif à explosion   conforme à   l'invention. 



   La figure 1 est une vue en perspective, avec brisu- res partielles,montrant, avant montage, les pièces constituant le moteur susdit. 



   Les figures 2, 3   et 4   sont des vues schématiques en élévation et en coupe du moteur   montré à   la figure 1, les organes de ce dernier occupant des positions différentes. 



   La figure 5 est une vue on coupe, suivant la ligne 
V - V de la figure 3, à plus grande échelle que celle des figures 

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Dans les différentes figures, les mêmes notations de référence désignent les mêmes éléments. 



   Suivant l'invention, le moteur rotatif à explosion, montré aux dessins, comprend trois rotors 1, 2 et 3 tournant dans un stator 4. Les trois rotors 1, 2 et 3, d'axes parallèles, sont disposés dans le stator 4 de manière à délimiter dans celui-ci une chambre 5 dans laquelle débouche une tubulure d'admission 6 et une chambre 7 dans laquelle débouche une tubulure d'échappe- ment 8. Les rotors 1, 2 et 3 sont de même diamètre et roulent l'un sur l'autre. Le rotor 1 présente deux pales 9 et 10 décalées de 1800 l'une par rapport à l'autre, ces pales coopérant tour à tour avec, d'une part, deux évidements 11 et 12 ménagés, dans le rotor 2, à 180  l'un de l'autre et, d'autre part, deux évidements 13 et 14 ménagés, à 180  l'un de l'autre, dans le rotor 3.

   Les évidements 11 et 12 ont des dimensions correspondant sensiblement aux dimensions des pales 9 et 10 tandis que les évidements 13 et 14 sont agencés de manière à recevoir les gaz comprimés et de ma- nière à être obturés par une des pales 9 et 10 pour isoler ces gaz de la chambre d'admission et de compression 5 et de la cham- bre de détente et d'échappement 7, l'explosion se produisant lorsque les gaz comprimés se trouvent dans un des évidements 13 et 14 et lorsque celui-ci est obturé par une des pales. Les axes des rotors sont disposés de manière à délimiter dans le stator des chambres 5 et 7 de volumes différents, la chambre 5 d'admission et de compression étant de plus petit volume que la chambre 7 de détente et d'échappement.

   Le plan passant par l'axe des rotors 1 et 3 est tangent au rotor 2 et le stator 4 est agencé dé manière à présenter trois logements cylindriques 15,16 et 17 pour les rotors. Ces logements sont de même axe que les rotors et commu- niquent entre eux, les logements 16 et 17 des rotors 2 et 3 ayant un diamètre sensiblement égal au diamètre de ces derniers tandis 

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 que le diamètre du logement 15 du rotor 1 a un diamètre sensible- ment égal à la distance séparant les extrémités les plus éloignées des pales 9 et 10 de ce rotor.. L'étanchéité entre les chambras 5 et 7 est obtenue grâce au fait que les trois rotors sont munis de dents à leur périphérie, ces dents étant taillées de manière à permettre l'engrènement des trois rotors. Les engrenages ainsi formés sont cylindriques.

   L'étanchéité entre les faces 18 des rotors et le stator 4, qui est constitué d'un carter 19 dans lequel sont ménagés les logements susdits et un palier, avec un roulement à billes 23, pour chacun des arbres des rotors et d'un couvercle 20 dans lequel sont ménagés les seconds paliers des arbres des rotors, est assurée grâce à des rainures annulaires 21, ménagées dans chacune des faces 18 des rotors, dans lesquelles viennent s'engager des saillies 22 correspondantes présentées par le carter 19 et le couvercle 20 du stator 4. Un conduit 24 est avantageusement prévu pour mettre en communication la chambre 7 et le logement 16 du rotor 3.

   Ce conduit 24 a pour but de per- mettre la détente complète des gaz après l'explosion en assurant un passage des gaz d'un des évidements 13 ou 14 vers la chambre 7 pendant qu'un de ces évidements se déplace, autour de l'axe du ro- ' tor 3, d'environ 180 . Un tel conduit pourrait, suivant l'inven-      tion, être prévu entre la chambre 5 et le logement 19 afin d'as-      surer un passage des gaz aspirés entre la chambre 5 et le loge- ment 19 du rotor 3 pendant un déplacement d'environ 90  d'un des évidements 13 ou 14 autour de l'axe du rotor 3.

   Les rotors 1, 2 et 3 tournent à la même vitesse angulaire et sont entraînés soit, par exemple, par des roues dentées, de même diamètre que les ro- tors, calées sur les arbres des rotors à l'extérieur du stator 4, , soit par les engrenages formés par les rotors 1, 2 et 3 munis des dents susdites ou encore, comme montré aux dessins, par des roues 

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 dentées 31,de même diamètre que les rotors, montées, dans le stator 4, sur l'arbre de chacun des rotors 1, 2 et 3 et de part et d'autre de ces derniers, les roues dentées étant fixées aux rotors et leurs dents étant taillées de manière à former des en- grenages hélicoïdaux, les dents des roues dentées et des rotors étant avantageusement décalées les unes par rapport aux autres pour parfaire l'étanchéité du moteur.

   L'arbre de sortie du moteur est, dans ce dernier cas, l'arbre du rotor 1. Le moteur comprend un système d'allumage réglé de manière à ce que l'allu- mage s'effectue au moment où une des pales 9 ou 10 obture l'évi- dement 13 ou 14 du rotor 3 et dès que la pale quitte sa position d'équilibre et se déplace suivant la flèche 25. Le système   d'allu.   mage comprend une bougie 26 montée sur le couvercle 20 du stator, cette bougie 26 communiquant avec chacun des évidements 13 ou 14 du rotor 3 par une lumière 27 ménagée dans ce dernier. Le systè- me d'allumage pourrait également être constitué par deux bougies montées sur le rotor 3, chacune de ces bougies communiquant avec un des évidements 13 ou 14, l'alimentation des bougies s'effec-      tuant à l'aide d'une bague montée sur le stator.

   Pour éviter le passage des gaz de la chambre d'admission 5 vers la chambre d'é- chappement 7, les deux évidements 11 et 12 du rotor 2 sont mis en communication par deux canaux parallèles 28, le stator 4 présen- tant une lumière 29 mettant en communication un des   évidements 11   ou 12 avec l'échappement au moment où une des pales 9 ou 10 s'engage dans l'autre évidement du rotor 2. et une lumière 30 mettant en communication ce dernier évidement avec l'atmosphère lorsque la pale se dégage de cet évidement. 



   Suivant l'invention, un joint thermique peut être prévu sur le carter et le couvercle du stator 4 pour diviser, suivant la ligne V - V de la figure 3, le stator 4 en deux zones, 

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 et pour éviter les échanges thermiques entre ces dernières, la première de ces zones comprenant la chambre d'admission qui doit rester froide, la seconde zone étant la chambre d'expansion et d'échappement des gaz qui doit rester chaude. 



   Le fonctionnement du moteur précité est le suivant: lorsque la pale 9 du rotor 1 passe au-delà de   l'orifice   d'admis- sion 6, elle aspire les gaz dans la chambre   d'admission   5 et com- prime les gaz s trouvant dans cette dernière (figure 2) pour les amener dans l'évidement 13 du rotor 3 (figure 3), la pale 9 obturant alors cet évidement et l'explosion se produisant, dans ledit évidement 13, dès que la pale 9 a dépassé sa position d'équilibre.

   Pendant que la pale 9 aspire les gaz frais dans la chambre d'admission 5 et comprime ceux qui s'y trouvaient, la pale 10, qui est poussée par les gaz qui se détendent après l'explosion qui s'est produite dans l'évidement   14,   chasse, vers la tubulure d'échappement 8, les gaz   brûlés   qui avaient précédem- ment amené la pale 9 à coopérer avec le rotor 2. Après   l'explo-   sion, les gaz poussent la paie 9, suivant la flèche 25, et se dé- tendent dans la chambre 7 (figure 4), la pale 10 isolant la cham- bre 5 de la chambre 7 en coopérant avec le rotor 2. 



   Grâce aux éléments constituant le moteur et grâce à leur disposition, il est possible, uniquement. avec des éléments parfaitement équilibrés tournant autour d'un axe et roulant l'un sur l'autre, d'obtenir un moteur à quatre temps présentant, par rapport aux moteurs traditionnels à cycle à quatre temps, divers avantages. En effet, le moteur suivant l'invention fonctionne sans soupapes, ce qui réduit considérablement le coût du moteur, rend ce dernier beaucoup plus robuste et supprime tomes les opéra- tions délicates et fastidieuses de réglage, rodage, etc... de soupapes. Pour faire varier la proportion des volumes des 

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 chambres 5 et 7, il suffit de faire varier la position d'un des rotors 2 et 3 par rapport à l'autre rotor.

   Le moteur susdit per- met, grâce à la succession des quatre temps qui se chevauchent, d'éliminer pratiquement les temps morts. Ledit moteur est de faible encombrement car, grâce à ses deux explosions par tour de l'arbre du rotor 1, il est équivalent à un moteur à quatre cylindres classiques, l'admission des gaz frais s'effectuent à chaque demi tour de l'arbre du rotor 1, la cylindrée du moteur suivant l'invention étant équivalente à quatre fois le volume de la chambre d'admission 5. Le rendement thermique dudit moteur est également excellent car, étant donné qu'il n'y a pratiquement pas de frottement entre les pièces en mouvement, la zone chaude du moteur pourra être portée à des températures relativement élévées, celles-ci étant uniquement limitées par le coefficient de dilatation du métal employé pour la construction de cette zone du moteur. 



   Il doit être entendu que l'invention n'est nulle- ment limitée à la forme de réalisation décrite et bien des modi- fications peuvent être apportées à cette dernière sans sortir du cadre du présent brevet. 



   On pourrait notamment prévoir un moteur dans lequel les gaz, après avoir été comprimés dans la zone froide du moteur, subissent une expansion, dans la zone chaude de ce dernier, grâce à une source de chaleur extérieure au moteur. 



   On pourrait aussi prévoir un moteur constitué de deux moteurs accolés, un de ceux-ci étant à explosion ou à com- bustion interne tel que décrit ci-dessus, l'expansion des gaz de l'autre moteur s'effectuant grâce à la chaleur émjse par le pre- mier moteur, les rotors semblables étant montés sur un même axe.

Claims

REVENDICATIONS 1. Machine rotative, telle que moteur rotatif 4 explosion, moteur rotatif à combustion interne, pompe, compresseur, etc..., comprenant au moins un rotor tournant dans un stator, ladite machine étant caractérisée en ce que trois rotors d'axes parallèles sont disposés dans le stator de manière à délimiter dans ce dernier deux chambres, une tubulure d'admission débouchant dans une de ces chambres tandis qu'une tubulure d'échappement débouche dans l'autre chambre, un des rotors présentant des moyens permettant, d'une part, de comprimer les gaz admis dans une des chambres du stator et, d'autre part, de faire tourner ce rotor autour de son axe sous l'action des gaz en expansion, ces moyens coopérant avec les deux autres rotors pour, d'une part, isoler les chambres susdites l'une de l'autre et, d'autre part, pour délimiter,

dans un de ces deux rotors, un espace dans lequel les gaz comprimés sont isolés de la chambre dans laquelle se produit l'admission pour être transférés dans la chambre où débouche la tubulure d'échappement, les rotors étant entraînés de manière à être animés d'une vitesse angulaire égale.

2. Machine suivant la revendication précédente, caractérisée en ce que les rotors susdits son de même diamètre et roulent l'un sur l'autre.

3. Machine suivant l'une ou l'autre des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que les moyens prévus sur le rotor précité sont constitués par deux pales décalées de 180 degrés l'une par rapport à l'autre.

4. Machine suivant la revendication précédente, caractérisée en ce que les pales du rotor précité coopèrent tour à tour avec, d'une part, deux évidements, de dimensions correspon- dant à celles des pales, ménagés, dans l'un des deux rotors <Desc/Clms Page number 10> susdits, à 1800 l'un de l'autre et, d'autre part, deux évidements ménagés, dans l'autre rotor, à 1800 l'un de l'autre, chacun de ces deux derniers évidements étant agencé, de manière à recevoir les gaz comprimés et à être obturé par une pale pour isoler ces gaz de la chambre dans laquelle se produit l'admission.

5. Machine suivant la revendication précédente, caractérisée en ce que le stator est agencé de manière à présenter trois logements cylindriques, communiquant entre eux, pour les rotors, ces logements étant de même axe que les rotors et deux des logements ayant un diamètre sensiblement égal à celui des rotors présentant les évidements susdits, le troisième logement ayant un diamètre sensiblement égal à la distance séparant les extrémités les plus éloignées des pales précitées.

6. Machine suivant l'une ou l'autre des revendica- tions 4 à 5, caractérisée en ce que le plan passant par l'axe du rotor présentant les pales et l'axe du rotor présentant les évi- dements destinés à recevoir les gaz comprimés est tangent au troisième rotor présentant les autres évidements.

7. Machine suivant la revendication précédente, caractérisée en ce que les orifices d'échappement et d'admission sont ménagés-de part et d'autre de ce troisième rotor.

8. Machine suivant l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que, pour assurer l'étanché!- téentre les chambres susdites, les trois rotors sont munis de dents à leur périphérie de manière à permettre l'engrènement des trois rotors.

9. Machine suivant la revendication précédente, caractérisée en ce que les engrenages susdits sont cylindriques.

10. Machine suivant l'une quelconque des revendica- tions 4 à 9, caractérisée en ce qu'au moins un canal est prévu <Desc/Clms Page number 11> dans le rotor présentant les deux évidements de dimensions sen- siblement égales à celles des pales précitées, ce canal mettant en communication ces deux évidements, le stator présentant une lumière mettant en communication un des évidements susdits avec l'échappement au moment où une des pales précitées s'engage dans l'autre évidement et une lumière mettant en communication ce der- nier évidement avec l'atmosphère lorsque la pale se dégage de cet évidement.

11. Machine suivant l'une quelconque des revendi- cations 5 à 10, caractérisée en ce qu'un conduit est prévu pour mettre en communication la chambre dans laquelle aboutit la tu- bulure d'échappement et le logement du rotor présentant les évi- dements destinés à recevoir les gaz comprimés.

12. Machine suivant l'une quelconque des revendi- cations 5 à 11, caractérisée en ce qu'un conduit est prévu pour mettre en communication la chambre dans laquelle aboutit la tu- bulure d'admission et le logement du-rotor présentant les évide- monts destinés à recevoir les gaz comprimés.

13. Machine suivant l'une ou l'autre des revendi- cations 11 et 12, caractérisée en ce que le stator est constitué d'un carter dans lequel sont ménagés les logements susdits, un, palier pour chacun des arbres des rotors et les conduits susdits, ce carter étant obturé par un couvercle dans lequel sont ménagés les seconds paliers des arbres des rotors.

14. Machine suivant la revendication précédente, caractérisée en ce qu'une rainure annulaire est ménagée dans cha- cune des faces des rotors, des saillies correspondantes présen- tées par le carter et par le couvercle,susdits pénétrant dans ces rainures pour assurer l'étanchéité de la machine.

15. Machine suivant l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisée en ce que des moyens sont pré- vus pour entraîner les trois rotors à la même vitesse angulaire. <Desc/Clms Page number 12>

16. Machine suivant la revendication précédente, caractérisée en ce que les moyens susdits sont constitués par les engrenages formés par les rotors munis des dents susdites, l'arbre de sortie de la machine étant l'arbre du rotor portant les pales, 17. Machine suivant la revendication 16, caractéri- séeen ce que les moyens susdits sont constitués par au moins une roue dentée, de même diantre que les rotors,montée sur l'arbre de chacun des rotors, les roues dentées étant fixées aux rotors et les dents étant taillées de manière à former des engrenages hélicoïdaux. sée 18.

Machine suivant la revendication 16, caractéri- en ce que les moyens susdits sont constitués par une roue dentée, de même diamètre que les rotors, montée sur l'arbre de chacun des rotors à l'extérieur du stator, ces roues dentées étant calées sur les arbres des rotors de manière à être engrenées.

19. Machine suivant l'une quelconque des revendi- cations 4 à 18, caractérisée en ce que, lorsqu'elle est utilisée comme moteur rotatif à explosion, elle comprend un système d'al- lumage pouvant être réglé de manière à ce que l'allumage s'effec- tue au moment où une des pales susdites obture un des évidements présentés par le rotor comprenant les évidements dans lesquels les gaz comprimés sont isolés de la chambre dans laquelle s'effec-, tue l'admission.

20. Machine suivant la revendication précédente, caractérisée en ce que les moyens d'allumage sont constitués par une bougie montée sur le stator, cette bougie pouvant communiquer avec chacun des évidements susdits par une lumière ménagée dans le rotor présentant des évidements.

21. Machine suivant la revendication 19, caractéri- sée en ce que les moyens d'allumage sont constitués par deux bougies montées sur le rotor portant les évidements précités, <Desc/Clms Page number 13> chacune de ces bougies communiquant avec un des évidements, l'alimentation des bougies s'effectuant à l'aide d'une bague montée sur le stacor.

22. Machine telle que décrite ci-avant ou représen- tée aux dessins annexés.