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La présente invention est relative à un moteur à combustion interne.
Dans des moteurs à combustion interne connus, l'énergie résultant de la combustion d'un mélange-combustible est utilisée pour soumettre un piston à un mouvement axial de va-et-vient dans un cylindre. Ce mouvement rectiligne alternatif du piston est transformé, par un système bielle- manivelle, en un mouvement rotatif continu en vue d'entraîner par exemple les roues d'un véhicule.
Ces moteurs connus peuvent être classés en deux catégories. Dans une première catégorie de moteurs, un fluide combustible et un fluide comburant sont mélangés en propor- tions adéquates et le mélange ainsi obtenu est introduit dans une chambre de combustion, au voisinage du piston, où il est comprimé et allumé par un organe d'allumage approprié.
Dans une deuxième catégorie de moteurs, un fluide comburant est introduit dans une chambre de combustion au voisinage du piston et y est comprimé. Un fluide combustible est ensuite introduit, sous pression, dans cette chambre de combustion où il s'enflamme sous l'action de la haute température du fluide comburant comprimé.
D'une manière générale, en vue d'obtenir une énergie élevée,- on fait usage de plusieurs ensembles de pistons et de cylindres, chacun de ces pistons étant relié, par une bielle, à un vilebrequin commun.
Ces moteurs connus à combustion interne présentent le grave inconvénient de nécessiter la transformation d'un mouvement rectiligne alternatif en un mouvement rotatif continu. Cette transformation nécessite l'utilisation, d'une part, d'un ensemble complexe de bielles et de manivelles et,
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d'autre part, d'un volant destiné à régulariser le mouvement rotatif..11 en résulte, d'une part, une construction complexe et onéreuse du moteur, due notamment au problème d'équilibrage des nasses en mouvement et, d'autre part, une perte appréciable en rendement.
Le mouvement alternatif des pistons entraîne d'autre part,.un sérieux probité de vibrations de l'ensemble du moteur.
De plus, la présence d'un temps mort entre chaque inversion du mouvamment rectiligne des pistons limite considérablement la vitesse de fonctionnement du moteur.
Enfin, lorsqu'il s'agit d'atteindre des énergies importantes,il est nécessaire de coupler un grand nombre de pistons, ce qui rend le moteur particulièrement encom- brant. le moteur selon l'invention remédie à ces incon- vénients, en ce sens qu'il s'affranchit de la nécessité de transformer un mouvement rectiligne alternatif en un mouve- ment rotatif continu.
Le moteur selon l'invention comprend une enveloppe cylindrique fixe dans laquelle est monté de manière étanche, un élément annulaire qui est calé sur un arbre de rotation dont l'axe coïncide avec celui de l'enveloppe cylindrique.
Cet élément annulaire présente une première et une deuxième gorges périphériques transversales dans lesquelles font saillie respectivement au moins un premier et un deuxième bourrelets solidaires de l'enveloppe cylindrique. Ces bourrelets sont en contact de manière étanche respectivament avec les parois de ces gorges périphériques de manière à délimiter avec celles-ci et l'enveloppe cylindrique, respectivement une première et une deuxième chambres annulaires, transversales.
L'élément annulaire porte, en outre,
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au moins une prédire et une deuxième palettes radiales qui sont montées respectivement dans la première et dans - la deuxième gorges périphériques en étant en contact de ma nière étanche respectivement avec les parois de celles-ci et avec l'enveloppe cylindrique et qui sont déplaçables radialement pour percettre leur passage respectivement au droit des bourrelets précités.
La première chambre présente, dans la partie amont, un orifice d'admission d'un mélange de fluides combustible et comburant -respectivement d'un fluide comburant et, dans la partie avale, un orifice d'évacuation de ce mélange - respcctivmenet de ce fluide comburant - refoula par la première palette @ La deuxième chambre présente, dans la partie amont, ure ouver-
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et comburant - respectivement un injecteur d'un fluide combos tible - et , dans la partie avale, une ouverture d'évacua- tion des gaz brillés vers l'atmosphère. le réglage de l'ouverture de la valve susdite, d'une part, et l'écart angulaire entre la première palette et la deuxième palette,
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Dans le présent mémoire les mots *amont* et "aval" doivent être considérés par rapport au sens de rotation de l'arbre de rotation et de l'élément annulaire dans l'en- veloppe cylindrique fixe.
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Dans le moteur selon l'invention, 1*élément annulaire, animé d'un mouvement rotatif continu, remplace l'ensemble des pistons à mouvement rectiligne alternatif des moteurs connus.
Suivant une forme de réalisation particulièrement avantageuse du moteur selon l'invention, dans la première et la deuxième gorges susdites de l'élément annulaire font saillie, respectivement, un premier ensemble et un deuxième ensemble de bourrelets solidaires de l'enveloppe cylindrique.
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Les Ç1L''::â i P:.x Cie.,"h respectifs de ces deux ensembles sont en nombres égaux et ils sont an zontact de canlère 1tache respectivement avec les parois de ces Gorges péripheriquea de manière à délimiter avec celles-ci at l'ezrveloppe cylindri que, r:31'L'v 2.r . 8n un premier enser-fble et un deuxiè-le en--07-le ç'' :.¯. ;r--.
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du premier ensemble de chambres. Chacune des chambres du deuxième ensemble des chambres comporte, en outre, un organe d'allumage de ce mélange de fluides combustible et comburant - respectivement un injecteur d'un fluide combustible - et, dans la partie avale, une ouverture d'évacuation des gaz brûlés vers l'atmosphère.
Le réglage de l'ouverture des valves susdites, d'une part, et l'écart angulaire entre les-palettes du premier ensemble de palettes et celles du deuxième ensemble de palettes d'au- tre part sont choisis de manière qu'au moment de l'ouver- ture d'une valve, une palette du premier ensemble de palettes soit située entre les deux orifices précités dela chambre du premier ensemble de chambres, en communica tion avec cette valve, et une palette du deuxième ensemble de palettes soit située entre les deux ouvertures susdites de la chambre du deuxième ensemble des chambres, en commu- nication avec ladite valve.
Le moteur selon l'invention est d'un fonctionne- ment essentiellement rotatif et continu. Il ne comporte pas de bielles ni de manivelles. Il ne nécessite pas l'uti- lisation d'un volant, car de est possible de répartir les palettes et les chambres annulaires transversales, unifor- mément autour de l'arbre de rotation. Ainsi, l'arbre de rota- tion et l'élément annulaire constituent un ensemble rotatif , équilibré.
Le moteur selon l'invention est capable d'atteindre des vitesses de rotation élevées, sans risque de vibrations importantes. Son rendement est élevé et'son encombrement estreduit
En vue d'augmenter l'énergie disponible à :l'arbre de rotation, il est possible de caler sur cet arbre plusieurs éléments annulaires identiques montés dans une enveloppe cylindrique cammune. Eventuellement, pour des
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raisons constructives, il peut être avantageux de monter chaque élément annulaire dans une enveloppe cylindrique distincte.
Selon une particularité de l'invention, dans le cas où la premier ensemble de chambres du moteur est alimen té en un fluide comburant et où les chambres du deuxième ensemble de chambres sont pourvues d'un injecteur d'un fluide combustible, l'élément annulaire précité présente une troisième gorge périphérique transversale dans laquelle fait aillie un troisième ensemble de bourrelets qui sont en nombre égal au nombre de bourrelets du premier ensemble susdit de bourrelets, qui sont solidaires de l'enveloppe cylindrique et qui sont en contact de manière étanche avec les parois de cette troisième gorge périphérique de manière à délimiter avec celles-ci et l'en- veloppe cylindrique, un troisième ensemble de chambres annulaires transversales successives.
L'élément annulaire porte en outre, un troisième ensemble de palettes radiales qui sont en nombre égal au nombre de palettes du premier ensemble.précité de palettes, qui sont montées dans la troisième gorge périphérique en étant en contact de manière étanche avec les parois de celle -ci¯et avec l'enveloppe cylindrique et qui sont déplaçables radialement pour permettre leur passage au droit des bourrelets du troisième ensemble de bourrelets.
Chacune des chambres de ce troisième ensemble de chambres présente, dans la partie amont, un conduit d'admission du fluide combustible et dans la partie avale, un conduit d'évacuation de ce fluide combustible refoulé par une palette du troisième ensemble de palettes-
Ce conduit d'évacuation est.en communication, via une soupape ou analogue, avec un des injecteurs précité le réglage de l'ouverture des valves et des soupapes précitées, d'une part, et l'écart angulaire entre les palettes du premier,
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du deuxième et du troisième ensembles de palettes, d'autre part, sont choisis de manière que, d'un'J part, au moment - de la fermeture d'une valve, la soupape en communication avec la chambre reliée à cette valve s'ouvre et que, d'autre part,
à ce mement une palette du troisième ensemble de palettes soit située entre les deux conduits susdits de la chambre du troisième ensemble de chanbres, en communication avec ladite soupape.
Dans le moteur selon l'invention, le nombre de palettes de chacun des ensembles de palettes est avantageu- sement supérieur d'au moins une unité au ncmbre de bourre- lets de chacun des ensembles de bourrelets. Ainsi, pendant sa rotation,- l'élément annulaire est constamment soumis à l'énergie de détente des gaz de combustion dans au moins une chambre du deuxième ensemble de chambres annulaires.
Des particularités et détails de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante des figures annexées qui reppésstent à titre d'exemple seulement quelques formes de réalisation du moteur selon l'invention.
La figure 1 est, en coupe axiale partielle, une première forme de réalisation du moteur selon l'invention; la figure 2 est une coupe selon le plan II-II de la figure 1 la figure 3 est une coupe selon le plan III-III de la figure 1 ; les figures 4 à 6 sont trois coupes schématiques aelon le plan II-II de la figure 1, illustrant le fonction- nement du moteur-des figures 1 à 3 ; les figures 7 à 9 sont trois coupes schématiques selon le plan III-III de la figure 1, illustrant le fonc- tionnement du moteur des figures 1 à 3 ; la figure 10 est, en coupe axiale partielle, une deuxième forme de réalisation du moteur selon l'invention;
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les figures 11 12 et 13 sont respectivement des coupes selon les plans XI-XI, XII-XII et XIII-XIII de la figure 10.
Dans ces figures, des mêmes notations de référence désignent des éléments identiques.
Le moteur représenté aux figures 1 à 3 comprend essentiellement une enveloppe cylindrique fixe 1 qui est traversée axialement par un arbre de rotation 2. Un élément annulaire 3 est calé sur cet arbre 2 et est monté, de manière étanche, dans l'enveloppe cylindrique 1. Cet élément annulaire
3 présente deux gorges périphériques transversales 4 et 5.
La gorge 4 est divisée en deux chambres annulaires consécu- tives 6 et 7 par deux bourrelets 8 et 9 solidaires de l'enveloppe cylindrique 1, diamétralement opposés et en contact, de manière étanche, avec les parois de ladite gorge 4. De même, la gorge 5 est divisée en deux chambres annulaires consécutives 10 et 11 par deux bourrelets
12 et 13 solidaires de l'enveloppe cylindrique 1, diamétrale- ment opposés et en contact avec les parois de ladite gorge
5. Les bourrelets 8 et 12 d'une part, 9 et 13 d'autre part, sont alignés selon l'axe de l'arbre de rotation 2
L'élément annulaire 3 porte, en outre, un premier ensemble de trois palettes radiales 14, 15 et 16 montées dans la gorge 4 en étant en contact de manière étanche avec 'les parois de celle-ci et avec l'enveloppe cylindrique 1.
Ces palettes 14, 15 et 16 sont déplaçables radia- lement pour permettre leur passage au droit des bourrelets 8 et 9. A cet effet, elles traversent radialement l'élément annulaire 3 et prennent appui contre un anneau cylindrique. fixe 17 traversé coaxialement par l'arbre 2. Cet anneau 17 est,par exemple, solidaire de l'enveloppe cylindrique 1.
Cet anneau cylindrique 17 présente, en face des bourrelets 8 et 9, des dépressions 18 et 19.permettant un déplacement
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radial des palettes 14, 15 et 16 en face de ces bourrelets
8 et 9.
Ainsi, pendant la rotation de l'arbre 2 et de l'élément annulaire 3, les palettes 14, 15 et 16 sont maintenues constamment contre 1 veloppe 1 ou les 'bour- relets 8 et 9, par cet anneau cylindrique 17.
L'élément annulaire 3 porte par ailleurs un deuxième ensemble de trois palettes radiales 20, 21 et
22 montées dans la gorge 5 en étant en contact de manière étanche avec les parois de celle-ci et avec l'enveloppe cylindrique 1.
Ces palettes 20,21 et 22 sont également dépla- çables radialement pour permettre leur passage au droit des bourrelets 12 et 13. A cet effet, elles traversent radialenent l'élément annulaire 3 et prennent appui contre un anneau cylindrique fixe 23 analogue à l'anneau 17 et traversé coaxialement par l'arbre 2.
Les palettes 14, 15 et 16, d'une part, 20, 21 et
22, d'autre part, sont avantageusement pourvues de bagues élastiques 44 renforçant l'étanchéité entre ces palettes et, respectivement, la gorge 4, d'une part, et la gorge 5, d'autre part.
En vue d'assurer l'équilibrage de l'élément annulaire 3, les palettes 14, 15 et 16, d'une part, 20,21 et 22, d'autre part, font entre elles un angle de 120 degrés.
Les chambres 6 et 7 présentent chacune, dans la partie amont, un orifice d'admission 24 d'un mélange de fluides combustible et comburant. Ces orifices 24 sont par exemple en communication avec un carburateur convention- nel d'un véhicule équipé de ce moteur.
Aux figures, les parties amont et avale des cham- bres 6,7, 10 et 11 sont déterminées par rapport au sens de rotation de l'élément annulaire 3. défini par la flèche X.
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Les chambres 6 et 7 présentent en outre chacune, dans la partie avale, un orifice d'évacuation 25 du mélange introduit par l'orifice 24 et refoulé par une palette telle que 14
Chacune des chambres 10 et 11présente, dans la partie amont, une ouverture d'admission 26 du mélange susdit. L'ouverture 26 de la chambre 10 est en communication avec l'orifice 25 de la chambre 7 via une valve 27 ; demême, l'ouverture 26 de la chambre 11 est en communication avec l'orifice 25 de la chambre 6 via une valve 28.
Chacune des chambres 10 et 11 est, en outre, pourvue d'un organe d'allusage 29 du mélange combustible susdit et d'une ouverture d'évacuation 30 des gaz de combus- tion.
Ainsi, pendant la rotation de l'élément annulaire
3 dans le sens de la flèche X, un mélange de fluides combus- tible et comburant est aspiré dans la chambre 7 via l'orifice
24 de cette chambre, par la palette 14 (figure 4). Le volume maximum de mélange introduit dans la chambre 7 est celui compris entre deux palettes successives 14 et 16 dans cette chambre (figure 5).
Après que la palette 14 ait passé au-delà de l'orifi- ce 25 de la chambre 7, le mélange est comprimé dans la partie avale de cette chambre par la palette 16, la valve 27 étant obturée (figure 6). Lorsque le volume de cette partie avale est suffisamment réduit (par exemple, dans le cas d'un mélange hydrocarburé habituellement utilisé pour l'alimenta- tion des moteurs des véhicules automobiles, lorsque ce volume est sensiblement égal au dixième du volume maximum susdit compris entre les deux palettes successives 14 et 16), la valve 27 est ouverte et le mélange est refoulé, sous pression, par la palette 16 dans la chambre 10, en amont
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de la palette 22 (figure 7 La position des palettes
14, 15 et 16 par rapport aux palettes 20,
21 et 22 d'une part et les dimensions respectives des gorges 4 et 5 d'autre part, sont avantageuseemnt choisies de manière qu'au moment de l'ouverture de la valve 27 le volume de l'espace de la chambre 10, en amont de la palette 22 soit semsiblement égal au volume de l'espace susdit de la partie avale de la chambre 7en aval de la palette 16. Lorsque le sélange a été entièrement refoulé de la chambre 7 dans la chbre 10,
la valve 27 est fermée et le mélange est allumé dans la chamire 10 par l'organe d'llumage 29 de cet se chambre la pâlotte 22 est alors possé sous l'actioi des gaz brillés résultant de la combustion rapide du mélange (figure 8) et ces gaz orales sont ensuite évacués vers l'atmosphére par la palette 21 après que la palette 22 sit passé au-delà de l'ouverture d'évacuation 30 de la chambre
10.
En pratique, pour tenir compte de la grande vites de rotation de l'élément annulaire 3, il peut être interess de provoquer l'allumage du mélange un peu ayant la fermeture de la valve 27, de manière à atteindre une pression maximum en amont de la palette 22.
Il est évident que des phénomènes analogues à ceux qui viennent d'être décrits pour les chambres annulai]; 7 et 10 ont lieu respectivement dans les chambres 6 et 11.
Chacune des palettes 14, 15 et 16 joue un rôle analogue successivement dans les chambres 6 et 7, à savoir aspirer le mélange de fluides combustible et comburant dans ces chambres par les orifices 24, le comprimer dans la par avale de ces chambres puis le refouler sous pression respectivement dans les chambres 11 et 10, via les orifice 25, les valves 28 et 27 et les orifices 26. Simultanément,
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chacune de ces palettes 14,15 et 16 aspire le mélange du côté de sa face amont et refoule, du côté de sa face avale, le mélange aspiré par la palette précédente.
De même, chacune des palettes 20, 21 et 22 joue un rôle analogue successivement dans les chambres 10 et 11, à --avoir ; entraîner l'élément annulaire 3 dans le sens de la flèche X, sous l'action de la poussée des gaz sous pression issus de la combustion du mélange et refouler les gaz brûlés vers l'atmosphère, via les orifices'
30. Simultanément, chacune des palettes 20, 21 et 22 est soumise à l'action de la poussée développée par la combustion du mélange sur sa face amont et refoule les gaz brûlés du côté de sa face avale.
En tounnant dans le sens de la flèche X l'élément annulaire 3 entraîne l'arbre 2 auquel sont, par exemple couplées des roues d'un véhicule.
Un système de refroidissement (non représenté) des parois de l'enveloppe cylindrique 1 est prévu. Ce refroi- dissement est, par exemple, assuré par la circulation d'un fluide réfrigérant tel que de l'eau ou par ventilation forcée.
Le refroidissement de l'élément annulaire 3 et des palettes 14, 15, 16, 20,21 et 22 est avantageusement assuré, par exemple, par une circulation d'huile sous pression entre 'l'élément annulaire 3, l'arbre 2 et les anneaux 17 et 23.
Cette huile assure en outre le graissage des palettes coulissant à travers l'élément annulaire 3 et glissant sur les anneaux 17 et 23, -ainsi que l'étanchéité entre ces palettes et cet élément annulaire 3.
Selon une variante (non représentée) de cette première forme de réalisation, l'enveloppe cylindrique ne porte que deux bourrelets qui font saillie respectivement dans les gorges 4 et 5 ; ce sont, par exemple, les bourrelets
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8 et 12 des figures 2 et 3. L'élément annulaire ne porte que quatre palettes qui sont deux à deux diamétralement opposées et qui sont montées deux à deux dans les gorges 4 et 5. L'enveloppe 1 présente un orifice unique d'admission du mélange dans la gorge 4 et un orifice unique d'évacuation de ce mélange hors de cette gorge 4. Ces deux orifices sont prévus dans le bourrelet unique fa:!sant saillie dans cette gorge.
De même, l'enveloppe 1 présents une ouverture trique d'admission du mélange dans la.gorge 5?qui est en commanicon tion avec l'orifice d'évacuation unique susdit, via lire valve. Elle présente aussi un organe unique d'allumage du mé lange et une ouverture unique d'évacuation des gaz brûlés.
Ces deux ouvertures sont prévues dans le bourrelet unique faisant saillie dans la gorge 5. L'élément annulaire peut éventuellement ne porter que deux palettes radiales (par exemple les palettes 15 et 20) qui sont montées respective- ment dans les gorges 4 et 5. En vue d'assurer l'équilibrage de l'élément annulaire 3, il est nécessaire d'y prévoir alors des masses d'équilibrage de ces palettes.
Selon une deuxième forme de réalisation représentée aux figures 10, 11 et 12, le moteur conforme à l'invention comporte un élément annulaire 3 qui présente trois gorges périphériques 4, 5 et 31. Chacune des gorges 4 et 5 est divisée, comme dans le cas du moteur des figures 1,2 et
3, en deux chambres annulaires consécutives (respectivement les chambres 6 et 7, pour la gorge 4 et les chambres 10 et 11 pour la gorge 5) par des bourrelets 8, 9, 12 et 13 D'une Tanière analogue la gorge 31 est divisée en deux chambres annulaires successives 52 et 33 par deux bourrelets- 34 et 35 solidaires de lenveloppe cylindrique 1, diamétra- lement opposés et en contact, de manière étanche,
avec les parois de cete gorge 31
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L'élément annulaire 3 porte,' en outre, un troisième ensemble de trois palettes radiales 36, 37 et 38. Ces trois palettes sont montées dans la gorge 31 en étant en contact de manière étanche avec les parois de celle-ci et avec l'enveloppe cylindrique' 1..
Ces trois palettes font entre elles un angle de
120 degrés. Elles traversent radialement l'élément annulaire
3 et prennent appui contre un anneau cylindrique fixe 45 traverse coaxialement par l'arbre 2. Cet anneau 45 présente, en face des deu. bourrelets 34 et 35 susdits de la gorge 31, des dépressions permettant un déplacement racial de ces palettes en face de ces bourrelets, dans la gorge 31.
Ainsi, pendant la rotation de l'arbre 2 et de l'élément annulaire
3, ces trois palettes 36, 37 et 38 sont maintenues constam- ment dans la gorge 31, contre l'enveloppe cylindrique 1 ou ces deux bourrelets 34 et 35. les trois palettes 36,37 et 38 sont avantageuse- 'ment pourvues de langues élastiques 44 renforçant l'étan- chéité entre elles et les parois de la gorge 31 -
Les deux chambres annulaires consécutives 32 et 33 délimitées dans la gorge 31 sont analogues aux chambres 6 et 7 délimitées dans la gorge 4. Chacune de ces deux chambres présente, dans la partie amont,un conduit d'admis- sion 39 d'un fluide combustible et, dans la partie avale, un .conduit d'évacuation 40 de ce fluide combustible.
Le conduit d'évacuation 40 de la chambre 32 est en communication, via une soupape 41,avec un injecteur 42 débouchant dans la partie amont de la-chambre 1'1. D'une manière analogue, le conduit d'évacuation 40 de la chambre 33 est en communica tion, via une soupape 43, avec un autre injecteur 42 débouchant dans la partie amont de la chambre 10.
D'autre part, dans le moteur des figures 10, 11,12 et 13 les conduits d'admission 2° des chambres 6 et 7
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un fluide comburant A cet effet, ils sont, par exemple en communication avec l'atmosphère avec interposition éven- tuelle d'un filtre destiné à retenir des poussières contenues dans l'air atmosphérique
Les chambres 6 et'7 sont d'antre part, en communi- cation, en aval, respectivement avec les parties amont des chambres 11et 10, via les orifices d'évacuation 25, les valves.28 et 27 et les ouvertures d'admission 26.
Le réglage de l'ouverture des valves 27 et 28 et des soupapes 41 et 43 est choisi de manière qu'au moment de la fermeture de la valve 27 respectivement de la valve
28 -, la soupape 43 respectivement la soupape 41 - s' ouvre.
Ainsi, pendant la rotation de l'élément annulaire
3, le fluide comburant (en l'occurrence, de l'air) est aspiré dans la partie amont des chambres 6 et 7, puis est comprima dans la partie avale de ces chambres et est ensuite refoulé dans la partie amont des chambres 10 et 11.
Simultanément, le fluide combustible est aspiré dans la partie amont des chambres 32 et 33, puis est comprimé dans la partie avale de ces chambres et est ensuite injecté sous pression dans le fluide comburant précité se trouvant sous pression dans la partie amont des chambres 10 et 11.
Au fur et à mesure de son injection dans les chambres 10 et. 11, le fluide combustible brûle au contact du fluide -comburant comprimé à haute température. Les palettes 20, 21 et 22 sont ainsi repoussées dans le sens de la flèche X sous l'action des gaz rtant de la combustion du fluide combustible.
En pratique tenir compte de la grande vitesse de rotation de l'élément annulaire 3, il peut être intéres- sant que..les soupapes 41 t't 43 soient ouvertes un peu avant la fermeture des Salves 28 et 27.
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Le moteur représenté aux figures 10 à 13 est éga- lement pourvu d'un système de refroidissement (non représenté) de l'enveloppe cylindrique 1 et, éventuellement, d'un système de refroidissement de l'élément annulaire 3 et des palettes
14, 15, 16, 20, 21, 22,36, 37 et 38. Ce système de refroidis- sement est, par exemple analogue à celui mentionné ci-dessus, dans le cas du moteur des figures 1 à 3.
Selon une variante (non-représentée) de cette deuxième forme de réalisation du moteur selon l'invention, l'enveloppe cylindrique 1 ne porte que trois bourrelets qui font saillie respectivement dans les gorges 4,5 et 31 ; ce sont, par exemple les bourrelets 8,12 et 34 L'élément porte uniquement six palettes qui sont deux à deux diamétra- lement opposées et qui sont montées deux à deux dans les gor- ges 4,5 et 31. L'enveloppe 1 présente un orifice unique d'admission du fluide comburant dans la gorge 4 et un orifice unique d'évacuation de ce fluide hors de cette gorge 4. Ces deux orifices sont prévus dans le bourrelet unique faisant saillie dans cette gorge 4.
D'autre part, l'enveloppe 1 présente un-conduit unique d'admission d'un fluide combustible dans la gorge 31 et un conduit unique de refoulement de ce fluide combustible hors de cette gorge 31 ; ces deux conduits sont prévus dans le bourrelet unique faisant saillie dans la gorge 31.
L'enveloppe 1 présente, par ailleurs, une ouverture unique d'admission du fluide comburant dans la gorge 5, qui est en communication, via une valve, avec l'orifice d'éva- cuation unique susdit de ce fluide comburant hors de la gorge ,, 4. Elle comporte aussi un injecteur unique du fluide combus- tible dans cette gorge 5, qui est en communication, via une soupape, avec le conduit unique susdit d'avacuation du fluide combustible hors de la gorge 31. Elle présente, en outre, une ouverture unique d'évacuation des gaz brûlés. Ces deux
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ouvertures et cet injecteur unique sont prévus dans le bourrelet unique faisant saillie dans la gorge 5.
L'élément annulaire peut éventuellement ne porter que trois palettes radiales qui sont montées respectivement dans les gorges 4,5 et 31. En vue d'assurer l'équilibrage de l'élément annulaire 3, il est Reaessaire d'y prévoir alors des masses d'équilibrage de ces trois palettes.
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The present invention relates to an internal combustion engine.
In known internal combustion engines, the energy resulting from the combustion of a fuel mixture is used to subject a piston to an axial reciprocating movement in a cylinder. This reciprocating rectilinear movement of the piston is transformed, by a connecting rod-crank system, into a continuous rotary movement with a view to driving, for example, the wheels of a vehicle.
These known engines can be classified into two categories. In a first category of engines, a combustible fluid and an oxidizing fluid are mixed in adequate proportions and the mixture thus obtained is introduced into a combustion chamber, in the vicinity of the piston, where it is compressed and ignited by a device. proper ignition.
In a second category of engines, an oxidizing fluid is introduced into a combustion chamber in the vicinity of the piston and is compressed there. A combustible fluid is then introduced, under pressure, into this combustion chamber where it ignites under the action of the high temperature of the compressed oxidizing fluid.
In general, in order to obtain high energy, - use is made of several sets of pistons and cylinders, each of these pistons being connected, by a connecting rod, to a common crankshaft.
These known internal combustion engines have the serious drawback of requiring the transformation of a reciprocating rectilinear movement into a continuous rotary movement. This transformation requires the use, on the one hand, of a complex set of connecting rods and cranks and,
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on the other hand, a flywheel intended to regulate the rotary movement ... 11 results, on the one hand, in a complex and expensive construction of the motor, due in particular to the problem of balancing the moving traps and, on the other hand on the other hand, a significant loss in yield.
The reciprocating movement of the pistons leads on the other hand, a serious probity of vibrations of the whole engine.
In addition, the presence of a dead time between each reversal of the rectilinear movement of the pistons considerably limits the operating speed of the engine.
Finally, when it comes to reaching high energies, it is necessary to couple a large number of pistons, which makes the engine particularly bulky. the motor according to the invention overcomes these drawbacks, in that it does away with the need to transform a reciprocating rectilinear movement into a continuous rotary movement.
The motor according to the invention comprises a fixed cylindrical casing in which is mounted in a sealed manner an annular element which is wedged on a rotation shaft whose axis coincides with that of the cylindrical casing.
This annular element has a first and a second transverse peripheral grooves in which at least a first and a second protrusion respectively integral with the cylindrical casing. These beads are in sealing contact respectively with the walls of these peripheral grooves so as to define therewith and the cylindrical casing, respectively a first and a second annular transverse chambers.
The annular element also carries
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at least one predict and a second radial pallets which are mounted respectively in the first and in - the second peripheral grooves being in sealed contact respectively with the walls thereof and with the cylindrical casing and which are radially displaceable to pierce their passage respectively to the right of the aforementioned beads.
The first chamber has, in the upstream part, an inlet orifice for a mixture of combustible and oxidizing fluids -respectively of an oxidizing fluid and, in the downstream part, an orifice for discharging this mixture - respcctivmenet of this oxidizing fluid - delivered through the first pallet @ The second chamber has, in the upstream part, an open
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inlet ture of the aforementioned celange- re-inspection of the fluid cuceît -,, 9t in c ":: - :: l1icD.ticn, via; v = n valve or the like, with the aforesaid discharge port of
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the first bedroom.
The second chamber also comprises an allucage member of this = 61.ange of combsutible fluids
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and oxidizer - respectively an injector of a combos tible fluid - and, in the downstream part, an opening for evacuating the glowing gases to the atmosphere. the adjustment of the opening of the aforesaid valve, on the one hand, and the angular difference between the first pallet and the second pallet,
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In this specification the words * upstream * and "downstream" are to be considered in relation to the direction of rotation of the rotating shaft and of the annular member in the fixed cylindrical casing.
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In the engine according to the invention, 1 annular element, driven by a continuous rotary movement, replaces the set of reciprocating rectilinear motion pistons of known engines.
According to a particularly advantageous embodiment of the engine according to the invention, in the aforesaid first and second grooves of the annular element protrude, respectively, a first set and a second set of beads integral with the cylindrical casing.
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The respective Ç1L '' :: â i P: .x Cie., "H of these two sets are in equal numbers and they are in contact of canler 1tache respectively with the walls of these Peripheral Gorges so as to delimit with them at the cylindrical envelope, r: 31'L'v 2.r. 8n a first enser-fble and a second in - 07-le ç '': .¯.; r--.
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in a manner that is respeetî-eemant with the walls thereof and with the cylindrical casing and which are radially displaceable to allow their respective reassembly
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Each of the chambers of the second set of chambers., ¯'J / present in the anont part, an opening for admitting the aforementioned mixture - respectively oxidizing fluid
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aforesaid -; which is conB! unicaticn via a valve or the like with the aforesaid discharge port of a defined chamber
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of the first set of bedrooms. Each of the chambers of the second set of chambers further comprises an ignition device for this mixture of combustible and oxidizing fluids - respectively an injector of a combustible fluid - and, in the downstream part, a gas discharge opening. burnt to the atmosphere.
The adjustment of the opening of the aforesaid valves, on the one hand, and the angular distance between the pallets of the first set of pallets and those of the second set of pallets on the other hand are chosen so that when of the opening of a valve, a pallet of the first set of pallets is situated between the aforementioned two orifices of the chamber of the first set of chambers, in communication with this valve, and a pallet of the second set of pallets is situated between the two aforementioned openings of the chamber of the second set of chambers, in communication with said valve.
The motor according to the invention is essentially rotary and continuous in operation. It does not have connecting rods or cranks. It does not require the use of a flywheel, since it is possible to distribute the vanes and the transverse annular chambers evenly around the rotation shaft. Thus, the rotation shaft and the annular element constitute a rotating, balanced assembly.
The motor according to the invention is capable of reaching high rotational speeds without risk of significant vibrations. Its efficiency is high and its size is reduced
In order to increase the energy available to: the rotation shaft, it is possible to wedge on this shaft several identical annular elements mounted in a cammune cylindrical casing. Possibly, for
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For construction reasons, it may be advantageous to mount each annular element in a separate cylindrical envelope.
According to one feature of the invention, in the case where the first set of engine chambers is supplied with an oxidizing fluid and where the chambers of the second set of chambers are provided with an injector of a combustible fluid, the element The aforementioned annular has a third transverse peripheral groove in which there forms a third set of beads which are equal in number to the number of beads of the aforesaid first set of beads, which are integral with the cylindrical casing and which are in sealed contact with the walls of this third peripheral groove so as to delimit therewith and the cylindrical casing, a third set of successive transverse annular chambers.
The annular element also carries a third set of radial paddles which are equal in number to the number of paddles of the aforementioned first set of paddles, which are mounted in the third peripheral groove while being in sealed contact with the walls of the latter with the cylindrical casing and which are movable radially to allow their passage in line with the beads of the third set of beads.
Each of the chambers of this third set of chambers has, in the upstream part, an inlet pipe for the combustible fluid and in the downstream part, an outlet pipe for this combustible fluid delivered by a pallet of the third set of vanes.
This discharge duct est.in communication, via a valve or the like, with one of the aforementioned injectors, adjusting the opening of the aforementioned valves and valves, on the one hand, and the angular difference between the vanes of the first,
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of the second and third sets of pallets, on the other hand, are chosen so that, on the one hand, when a valve is closed, the valve in communication with the chamber connected to this valve s 'opens and that, on the other hand,
to this mement a pallet of the third set of pallets is located between the aforementioned two conduits of the chamber of the third set of tubes, in communication with said valve.
In the engine according to the invention, the number of paddles of each of the sets of paddles is advantageously at least one unit greater than the number of beads of each of the sets of beads. Thus, during its rotation, the annular element is constantly subjected to the energy of expansion of the combustion gases in at least one chamber of the second set of annular chambers.
Features and details of the invention will become apparent from the following description of the appended figures which show only a few embodiments of the engine according to the invention by way of example.
FIG. 1 is, in partial axial section, a first embodiment of the motor according to the invention; Figure 2 is a section along the plane II-II of Figure 1; Figure 3 is a section on the plane III-III of Figure 1; Figures 4 to 6 are three schematic sections on the plane II-II of Figure 1, illustrating the operation of the engine of Figures 1 to 3; FIGS. 7 to 9 are three schematic sections on the plane III-III of FIG. 1, illustrating the operation of the engine of FIGS. 1 to 3; FIG. 10 is, in partial axial section, a second embodiment of the motor according to the invention;
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FIGS. 11, 12 and 13 are respectively sections according to the plans XI-XI, XII-XII and XIII-XIII of FIG. 10.
In these figures, the same reference notations designate identical elements.
The motor shown in Figures 1 to 3 essentially comprises a fixed cylindrical casing 1 which is crossed axially by a rotation shaft 2. An annular element 3 is wedged on this shaft 2 and is mounted, in a sealed manner, in the cylindrical casing 1. This annular element
3 has two transverse peripheral grooves 4 and 5.
The groove 4 is divided into two consecutive annular chambers 6 and 7 by two beads 8 and 9 integral with the cylindrical casing 1, diametrically opposed and in contact, in a sealed manner, with the walls of said groove 4. Likewise, the groove 5 is divided into two consecutive annular chambers 10 and 11 by two beads
12 and 13 integral with the cylindrical casing 1, diametrically opposed and in contact with the walls of said groove
5. The beads 8 and 12 on the one hand, 9 and 13 on the other hand, are aligned along the axis of the rotation shaft 2
The annular element 3 also carries a first set of three radial vanes 14, 15 and 16 mounted in the groove 4 while being in sealing contact with the walls thereof and with the cylindrical casing 1.
These pallets 14, 15 and 16 are radially displaceable to allow their passage in line with the beads 8 and 9. To this end, they pass radially through the annular element 3 and bear against a cylindrical ring. fixed 17 coaxially crossed by the shaft 2. This ring 17 is, for example, integral with the cylindrical casing 1.
This cylindrical ring 17 has, opposite the beads 8 and 9, depressions 18 and 19. allowing a displacement
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radial of the pallets 14, 15 and 16 opposite these beads
8 and 9.
Thus, during the rotation of the shaft 2 and of the annular element 3, the vanes 14, 15 and 16 are kept constantly against the casing 1 or the beads 8 and 9, by this cylindrical ring 17.
The annular element 3 also carries a second set of three radial vanes 20, 21 and
22 mounted in the groove 5 in sealing contact with the walls thereof and with the cylindrical casing 1.
These pallets 20, 21 and 22 are also radially displaceable to allow their passage in line with the beads 12 and 13. For this purpose, they pass radially through the annular element 3 and bear against a fixed cylindrical ring 23 similar to the ring 17 and crossed coaxially by shaft 2.
Pallets 14, 15 and 16, on the one hand, 20, 21 and
22, on the other hand, are advantageously provided with elastic rings 44 reinforcing the seal between these vanes and, respectively, the groove 4, on the one hand, and the groove 5, on the other hand.
In order to ensure the balancing of the annular element 3, the vanes 14, 15 and 16, on the one hand, 20, 21 and 22, on the other hand, form an angle of 120 degrees between them.
The chambers 6 and 7 each have, in the upstream part, an inlet orifice 24 for a mixture of combustible and oxidizing fluids. These orifices 24 are for example in communication with a conventional carburetor of a vehicle equipped with this engine.
In the figures, the upstream and downstream parts of chambers 6, 7, 10 and 11 are determined with respect to the direction of rotation of the annular element 3 defined by the arrow X.
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The chambers 6 and 7 also each have, in the downstream part, an outlet 25 of the mixture introduced through the orifice 24 and discharged by a pallet such as 14
Each of the chambers 10 and 11 has, in the upstream part, an inlet opening 26 for the aforementioned mixture. The opening 26 of the chamber 10 is in communication with the orifice 25 of the chamber 7 via a valve 27; Likewise, the opening 26 of the chamber 11 is in communication with the orifice 25 of the chamber 6 via a valve 28.
Each of the chambers 10 and 11 is furthermore provided with an exhaust member 29 for the aforesaid combustible mixture and with an opening 30 for discharging the combustion gases.
Thus, during the rotation of the annular element
3 in the direction of arrow X, a mixture of combustible and oxidizing fluids is drawn into chamber 7 via the orifice
24 of this chamber, by the pallet 14 (Figure 4). The maximum volume of mixture introduced into chamber 7 is that comprised between two successive vanes 14 and 16 in this chamber (FIG. 5).
After the vane 14 has passed beyond the orifice 25 of the chamber 7, the mixture is compressed in the downstream part of this chamber by the vane 16, the valve 27 being closed (FIG. 6). When the volume of this downstream part is sufficiently small (for example, in the case of a hydrocarbon mixture usually used for fueling motor vehicle engines, when this volume is substantially equal to one tenth of the aforesaid maximum volume between the two successive vanes 14 and 16), the valve 27 is open and the mixture is discharged, under pressure, by the vane 16 into the chamber 10, upstream
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of the pallet 22 (figure 7 The position of the pallets
14, 15 and 16 compared to pallets 20,
21 and 22 on the one hand and the respective dimensions of the grooves 4 and 5 on the other hand, are advantageously chosen so that when opening the valve 27 the volume of the space of the chamber 10, in upstream of the pallet 22 is semi-equal to the volume of the aforesaid space of the downstream part of the chamber 7, downstream of the pallet 16. When the selange has been completely discharged from the chamber 7 into the chamber 10,
the valve 27 is closed and the mixture is ignited in the chamber 10 by the ignition device 29 of this chamber, the paddle 22 is then possessed under the actioi of the glowing gases resulting from the rapid combustion of the mixture (figure 8) and these oral gases are then exhausted to the atmosphere through the vane 21 after the vane 22 has passed past the exhaust opening 30 of the chamber.
10.
In practice, to take into account the high speed of rotation of the annular element 3, it may be useful to cause the mixture to ignite a little with the closing of the valve 27, so as to reach a maximum pressure upstream of pallet 22.
It is evident that phenomena similar to those which have just been described for the annuli] chambers; 7 and 10 take place in rooms 6 and 11 respectively.
Each of the vanes 14, 15 and 16 plays a similar role successively in the chambers 6 and 7, namely sucking the mixture of combustible and oxidizing fluids in these chambers through the orifices 24, compressing it in the downstream side of these chambers and then pushing it back. under pressure respectively in chambers 11 and 10, via orifice 25, valves 28 and 27 and orifices 26. Simultaneously,
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each of these pallets 14, 15 and 16 sucks in the mixture from the side of its upstream face and delivers, on the side of its downstream face, the mixture sucked by the previous pallet.
Likewise, each of the pallets 20, 21 and 22 plays a similar role successively in the chambers 10 and 11, to --avoir; drive the annular element 3 in the direction of arrow X, under the action of the thrust of the pressurized gases resulting from the combustion of the mixture and discharge the burnt gases towards the atmosphere, via the orifices'
30. Simultaneously, each of the vanes 20, 21 and 22 is subjected to the action of the thrust developed by the combustion of the mixture on its upstream face and discharges the burnt gases on the side of its downstream face.
By turning in the direction of arrow X, the annular element 3 drives the shaft 2 to which the wheels of a vehicle are, for example, coupled.
A cooling system (not shown) for the walls of the cylindrical casing 1 is provided. This cooling is, for example, provided by the circulation of a refrigerant fluid such as water or by forced ventilation.
The cooling of the annular element 3 and of the vanes 14, 15, 16, 20, 21 and 22 is advantageously ensured, for example, by a circulation of pressurized oil between the annular element 3, the shaft 2 and the rings 17 and 23.
This oil also ensures the lubrication of the vanes sliding through the annular element 3 and sliding on the rings 17 and 23, as well as the sealing between these vanes and this annular element 3.
According to a variant (not shown) of this first embodiment, the cylindrical casing carries only two beads which protrude respectively in the grooves 4 and 5; these are, for example, the beads
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8 and 12 of Figures 2 and 3. The annular element carries only four vanes which are two by two diametrically opposed and which are mounted two by two in the grooves 4 and 5. The casing 1 has a single inlet orifice of the mixture in the groove 4 and a single orifice for discharging this mixture out of this groove 4. These two orifices are provided in the single bead fa:! s protruding into this groove.
Likewise, the casing 1 has an opening for admitting the mixture into the throat 5 which is in conjunction with the aforesaid single discharge orifice, via a valve. It also has a single element for igniting the mixture and a single opening for discharging the burnt gases.
These two openings are provided in the single bead protruding into the groove 5. The annular element may optionally carry only two radial vanes (for example the vanes 15 and 20) which are mounted respectively in the grooves 4 and 5. In order to ensure the balancing of the annular element 3, it is then necessary to provide therein balancing masses for these pallets.
According to a second embodiment shown in Figures 10, 11 and 12, the engine according to the invention comprises an annular element 3 which has three peripheral grooves 4, 5 and 31. Each of the grooves 4 and 5 is divided, as in case of the motor of figures 1,2 and
3, in two consecutive annular chambers (respectively the chambers 6 and 7, for the groove 4 and the chambers 10 and 11 for the groove 5) by beads 8, 9, 12 and 13 From a similar Lair the groove 31 is divided in two successive annular chambers 52 and 33 by two beads 34 and 35 integral with the cylindrical casing 1, diametrically opposed and in contact in a sealed manner,
with the walls of this gorge 31
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The annular element 3 carries, 'in addition, a third set of three radial vanes 36, 37 and 38. These three vanes are mounted in the groove 31 being in sealing contact with the walls thereof and with the 'cylindrical shell' 1 ..
These three pallets form an angle of
120 degrees. They pass radially through the annular element
3 and bear against a fixed cylindrical ring 45 passes coaxially through the shaft 2. This ring 45 has, opposite the deu. the aforementioned beads 34 and 35 of the groove 31, depressions allowing a racial displacement of these paddles in front of these beads, in the groove 31.
Thus, during the rotation of the shaft 2 and of the annular element
3, these three pallets 36, 37 and 38 are kept constantly in the groove 31, against the cylindrical casing 1 or these two beads 34 and 35. the three pallets 36, 37 and 38 are advantageously provided with tongues elastic bands 44 reinforcing the seal between them and the walls of the groove 31 -
The two consecutive annular chambers 32 and 33 delimited in the groove 31 are similar to the chambers 6 and 7 delimited in the groove 4. Each of these two chambers has, in the upstream part, an inlet duct 39 of a fluid. fuel and, in the downstream part, an evacuation conduit 40 of this combustible fluid.
The discharge duct 40 from the chamber 32 is in communication, via a valve 41, with an injector 42 opening into the upstream part of the chamber 1'1. In an analogous manner, the discharge duct 40 of the chamber 33 is in communication, via a valve 43, with another injector 42 opening into the upstream part of the chamber 10.
On the other hand, in the engine of figures 10, 11, 12 and 13, the inlet ducts 2 ° of the chambers 6 and 7
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an oxidizing fluid For this purpose, they are, for example in communication with the atmosphere with the possible interposition of a filter intended to retain the dust contained in the atmospheric air
The chambers 6 and '7 are on the other hand, in communication, downstream, respectively with the upstream parts of the chambers 11 and 10, via the discharge ports 25, the valves. 28 and 27 and the inlet openings. 26.
The adjustment of the opening of the valves 27 and 28 and of the valves 41 and 43 is chosen so that at the time of the closing of the valve 27 respectively of the valve
28 -, the valve 43 respectively the valve 41 - opens.
Thus, during the rotation of the annular element
3, the oxidizing fluid (in this case, air) is sucked into the upstream part of the chambers 6 and 7, then is compressed in the downstream part of these chambers and is then discharged into the upstream part of the chambers 10 and 11.
Simultaneously, the combustible fluid is sucked into the upstream part of the chambers 32 and 33, then is compressed in the downstream part of these chambers and is then injected under pressure into the aforementioned oxidizing fluid located under pressure in the upstream part of the chambers 10 and 11.
As it is injected into chambers 10 and. 11, the combustible fluid burns in contact with the compressed high temperature fluid -comburant. The vanes 20, 21 and 22 are thus pushed back in the direction of arrow X under the action of the gases resulting from the combustion of the combustible fluid.
In practice, take into account the high speed of rotation of the annular element 3, it may be of interest that the valves 41 t't 43 are opened a little before the closing of the bursts 28 and 27.
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The engine shown in Figures 10 to 13 is also provided with a cooling system (not shown) for the cylindrical casing 1 and, optionally, with a cooling system for the annular element 3 and the vanes.
14, 15, 16, 20, 21, 22, 36, 37 and 38. This cooling system is, for example similar to that mentioned above, in the case of the engine of FIGS. 1 to 3.
According to a variant (not shown) of this second embodiment of the motor according to the invention, the cylindrical casing 1 carries only three beads which protrude respectively in the grooves 4, 5 and 31; these are, for example, the beads 8, 12 and 34 The element carries only six pallets which are two by two diametrically opposed and which are mounted two by two in the grooves 4, 5 and 31. The casing 1 has a single orifice for admitting the oxidizing fluid into the groove 4 and a single orifice for discharging this fluid from this groove 4. These two orifices are provided in the single bead projecting in this groove 4.
On the other hand, the casing 1 has a single duct for admitting a combustible fluid into the groove 31 and a single pipe for discharging this combustible fluid out of this groove 31; these two conduits are provided in the single bead projecting into the groove 31.
The casing 1 has, moreover, a single opening for admission of the oxidizing fluid in the groove 5, which is in communication, via a valve, with the aforesaid single outlet orifice of this oxidizing fluid out of the chamber. groove, 4. It also comprises a single injector of the combustible fluid in this groove 5, which is in communication, via a valve, with the aforesaid single conduit for discharging the combustible fluid out of the groove 31. It has, in addition, a single opening for evacuation of the burnt gases. These two
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openings and this single injector are provided in the single bead protruding into the groove 5.
The annular element may optionally carry only three radial vanes which are mounted respectively in the grooves 4, 5 and 31. In order to ensure the balancing of the annular element 3, it is then necessary to provide masses therein. balancing of these three pallets.
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