Moteur à combustion interne, à pistous rotatifs. La présente invention se rapporte à un moteur à combustion interne, à pistons rota tifs, utilisant l'énergie de détente des produits de combustion d'un mélange détonnant amené par un compresseur séparé et compre- riant air moins un élément-moteur comportant, d'une part, un rotor avec au moins une ca vité segmentaire formant chambre de détente et air moins un piston et, d'autre part, un membre obturateur rotatif avec au moins une encoche pour la réception dudit piston et au moins un segment pour l'entrée dans ladite cavité et la venue en contact doux avec le fond de celle-ci,
et elle se caractérise par le fait que les surfaces de contact mutuel du piston et de l'encoche respectivement coopé rants dans l'élément-moteur présentent un profil de dent d'engrenage, à contact de rou lement, le tout établi de façon que la chambre de détente en arrière du piston soit sûrement fermée à l'arrière, afin de permettre une utilisa tion efficace de l'énergie de détente des produits de combustion pour la propulsion du piston. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, représente une forme d'exécution de l'objet de l'invention comprenant une pluralité d'élé- ments-moteurs réunis cri nombre impair par leur juxtaposition sur un même arbre moteur.
La fig. 1 est une coupe transversale à l'axe d'un de ces éléments-moteurs; La fig. 2 est une coupe axiale longitudi nale de celui-ci.
Le rotor 1 de l'élément-moteur représenté est un disque plein comportant trois cavités segmentaires 2 formant chambres de détente s'étendant sur toute l'épaisseur du disque. Ces cavités sont séparées les unes des autres par des cloisons pleines 3, formant pistons rotatifs, dont le profil se rapproche de celui d'une dent d'engrenage. Ce profil est déter miné par l'unique condition de réaliser un contact d'obturation avec les surfaces corres pondantes de segments pleins 11 que comporte le membre obturateur rotatif 4 en raison de la, présence d'encoches 12 pratiquées dans celui-ci.
Les cloisons 3 portent. des bandes d'étanchéité- latérales 5 et-un nombre corres pondant de bandes d'étanchéité à leur sommet, qui, par effet centrifuge, sont appliquées contre la paroi périphérique de l'enveloppe 6 renfer mant le rotor 1.
Afin d'éviter l'usure de frottement du rotor contre la paroi intérieure de l'enveloppe 6 par suite de la dilatation, il pourra exister à froid un jeu minime entre les deux par ties, l'obturation étant assurée de faon satisfaisante par les bandes d'étanchéité pré citées.
Le fond arqué des chambres de détente 2 est constitué par un segment mobile occu pant toute la largeur du rotor; ces segments, aux extrémités taillées en biseau, portent chacun un talon 9 s'engageant dans une mortaise correspondante prévue dans le corps du rotor et y maintenu avec un jeu d'une fraction de millimètre par une clavette axiale 10 de section circulaire.
Lorsque les segments 3 s'écartent du centre du rotor par l'effet de la force centrifuge, ils sont refoulés par l'effet de roulement des segments 11 du membre obturateur 4 ; comme d'autre part la vitesse circonférentielle du membre obturateur 4 est supérieure à celle des segments, ceux-ci se ront poussés dans la direction de leur mou vement, de façon à s'appliquer contre la paroi antérieure des rainures qui leur servent de logement. L'obturation des chambres de dé tente sera ainsi parfaitement assurée.
Le membre obturateur 4 est un disque de mêmes dimensions (diamètre et épaisseur) que le disque-rotor et dans lequel sont pré vues les trois encoches 12 laissant entre elles les ;segments d'obturation 11 calculés pour s'engager à contact doux dans les cavités 2 du rotor 1 formant les chambres de détente. Le profil des parois latérales de ces segments 11 est établi en forme de dent d'engrenage pour correspondre P" la même et unique con dition de contact d'obturation énoncée plus haut pour les cloisons du rotor. Cette condi tion encore régit le profil des parois des trois encoches 12 du membre obturateur, dans lesquelles s'engagent les cloisons du rotor.
Afin d'obtenir des dilatations thermiques égales en tout point, l'enveloppe du rotor 1 et du membre obturateur 4 sera coulée d'une seule pièce, de même d'ailleurs que la cham bre d'explosion 13 et l'envelôppe du distri buteur de mélange explosif 14. Cet ensemble est entouré d'une chemise à eau de refroidis sement. Le refroidissement peut se faire par effet de thermosiphon, l'entrée générale d'eau se faisant en 16.
Par différence de densité un double courant s'établit, l'eau froide monte en majeure partie par le compartiment 16' vers le canal triangulaire 7 compris entre la chambre d'explosion "13 et l'enveloppe du membre obturateur, refroidissant ainsi efficacement les parties les plus exposées à l'échauffement. L'eau réchauffée monte vers le compartiment 16" par des canaux de communication pra tiqués dans la paroi de l'enveloppe entre ce canal triangulaire 7 et le compartiment 16" (représentés en traits pointillés sur la fig. 1) et s'écoule par l'orifice 17 vers le radiateur.
Ruant à l'eau contenue dans l'espace 16"', autour de l'enveloppe du distributeur 14, elle ne se renouvellera que lentement avec celle venant du canal triangulaire 7, conservant ainsi autour du distributeur une température modérée constante.
Le distributeur de mélange détonnant 14 est du type rotatif et est destiné à être relié à un compresseur de mélange. Il comporte un cylindre 14' tournant à la même vitesse angulaire que le rotor à l'intérieur de la paroi correspondante de l'enveloppe. Ce cylindre comporte par élément-moteur trois fenêtres, correspondant en nombre aux cavités 2 du rotor et dont la largeur sera calculée pouf découvrir pendant un temps très court l'ou verture d'accès à la chambre d'explosion 13 pratiquée dans l'enveloppe (ce temps est li mité par la course du rotor et l'instant d'allumage comme expliqué plus loin).
Le cylindre distributeur 14' tourne, d'autre part, à l'extérieur d'un cylindre creux central fixe 14" dont l'ouverture d'alimentation correspond avec l'ouverture d'accès de la chambre d'ex plosion 13. Ce dispositif de double cylindre assure une obturation parfaite et décharge le cylindre mobile de la pression intérieure des gaz. Les calories absorbées par les parois de la chambre d'explosion se répartissant sur le pourtour de l'enveloppe par conducti- bilité, répartition d'ailleurs régularisée par la température modérée constante de la chemise d'eau en 16"', aucune dilatation irrégulière n'est à craindre qui puisse occasionner un grippage du cylindre distributeur 14'.
Afin d'éviter une usure locale du cylindre rotatif, provenant éventuellement de dépôt de car bone, il pourra être animé, outre son mou vement de rotation, d'un mouvement de va- et-vient axial de faible amplitude. A cet effet le cylindre rotatif peut être muni à son extrémité d'une gorge oblique dans laquelle pénètre un tenon fixe solidaire de l'enve loppe.
Chaque fenêtre du distributeur alimentant une chambre d'explosion peut être combinée avec une toile métallique fixée par un dispo sitif quelconque à l'intérieur du cylindre central fixe et destinée à empêcher qu'un retour éventuel de flamme ne se propage à travers le distributeur jusqu'au compresseur.
Ce compresseur qui sera d'un modèle quelconque, de préférence rotatif, sera monté en bout d'arbre et devra débiter un volume de mélange gazeux variable suivant la vitesse de rotation (variation obtenue par étrangle ment plus ou moins grand de l'orifice d'entrée), de façon à réaliser dans le distributeur une pression suffisante pour que, pendant la courte durée d'ouverture, la chambre d'explo sion 13 et la chambre d'admission 20 du rotor puissent être remplies de mélange dé tonnant à un taux de compression déterminé.
L'obturation du distributeur devra être totale lorsque l'arête de la cloison ou piston 3 du rotor 1 aura découvert partiellement l'orifice de détente de la chambre d'explosion 13, auquel moment la bougie d'allumage 18 allumera le mélange. La chambre d'explosion totale se compose donc de la chambre d'ex plosion proprement dite 13 et de l'espace 20 de la chambre de détente 2 compris à l'ins tant de l'allumage entre le piston 3 et le segment correspondant 11 du membre obturateur 4, espace qui a eu le temps de se remplir de mélange détonnant.
Le volume de ces deux espaces sera calculé pour que les gaz provenant de la combustion puissent atteindre un degré de détente suffisant, avant que la cloison ou piston suivant du rotor 1 ne vienne obturer la chambre d'exploitation 13, et aient pu être évacués par l'orifice d'échappement 19, précaution indispensable pour éviter l'auto-allumage par les gaz rési duels des gaz frais rentrant immédiatement dans la chambre d'explosion.
L'action de détente des gaz. brûlés sur les parois latérales fixes reste sans effet, il en est de même de leur action sur les sur faces cylindriques des segments 11 du membre obturateur, et du fond des chambres de dé tente 2, action dont la résultante dirigée vers les centres de rotation est annulée par la rigidité des axes. Seule l'action sur la surface arrière de la cloison ou piston (con sidérée dans le sens de rotation du rotor), surface dite active, crée le couple moteur entraînant l'arbre moteur.
Il résulte des considérations ci-dessus que la quantité de mélange détonnant à admettre par explosion est forcément limitée (environ 70 em3 au taux de compression moyen pour un rotor de 1$ cm de diamètre, 6 cm d'épais seur et de 4 cm de profondeur à la chambre de détente).
Afin d'obtenir un couple de rotation aussi constant que possible, le moteur représenté est supposé être composé d'une pluralité d'éléments-moteurs tels que décrits ci-dessus, prévus en nombre impair et montés par leur rotor en juxtaposition sur un même arbre moteur commun, chaque élément-moteur à rotor et membre obturateur ayant son en veloppe établie sous forme de pièce distincte de celle de l'élément-moteur voisin (fig. 2).
Les enveloppes contiguës des éléments-mo- teurs sont assemblées après rectification avec interposition de bagues-garnitures 21 destinées à assurer l'étanchéité du joint et un bon centrage des divers éléments, le tout étant solidarisé en bloc par des tiges d'assemblage à écrous de serrage. Le nombre de chambres de détente par rotor est donné à titre d'exemple, et peut être réduit à deux, ou par contre être porté à quatre, suivant les diamètres adoptés et les quantités de mélange détonnant que l'on désire admettre par explosion. Le membre obturateur et le distributeur seraient modifiés en conséquence.
Un engrenage (non représenté) placé en bout de l'arbre moteur transmet le mouve ment circulaire d'égale vitesse angulaire à l'axe du membre obturateur rotatif et au distributeur rotatif.