Machine rotative à fluide. L'objet -de l'invention est une machine rotative à fluide, telle que moteur à combus tion interne, pompe ou compresseur, carac térisée par une enveloppe fixe comprenant au moins une chambre cylindrique dans l'axe de laquelle tourne un arbre principal, sur lequel un rotor cylindrique est monté excentrique ment, par des pièces en engagement avec le rotor, qui coulissent dans des logements dis posés radialement fà la, périphérie de ladite chambre et qui divisent celle-ci en plusieurs compartiments, enfin par une soupape d'ad mission et par une soupape d',échappement dans chacun de ces compartiments.
L'invention peut être appliquée, par exemple à des moteurs rotatifs à combustion interne, à des moteurs à, explosion, â des pompes rotatives ou .à des compresseurs. La marche peut avoir lieu dans les deux sens de rotation.
Dans l'application à. un moteur rotatif fonctionnant d'après le cycle de "Otto",, par exemple, la partie rotative peut être équili- brée pendant la compression, l'allumage et l'échappement;<B>le.</B> mélange combustible est admis dans chaque compartiment, puis com primé par le rotor excentrique et allumé pour provoquer l'explosion faisant tourner l'arbre principal dans l'un ou l'autre sens suivant le réglage du moteur; enfin les gaz brûlés s'é chappent de chaque compartiment.
Dans ile cas d'une pompe ou d'un com presseur, le fluide arrive par des soupapes d'admission et s'échappe des compartiments par des soupapes d'échappement lors de la rotation du ou des rotors actionnés par l'ar bre principal.
Dans le cas d'un moteur à combustion interne, le mélange combustible peut être gazeux ou liquide, et dans ce dernier cas à l'état atomisé ou vaporisé de préférence; la combustion peut être provoquée électrique ment ou par allumage ou décomposition spon tanée du combustible, ou par la pression de compression, ou directement à l'aide d'un dispositif d'allumage tel qu'une bougie.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution d'un moteur à combustion interne construit selon l'inven tion et des variantes de détails: La fig. 1 est une vue longitudinale de ce moteur; La fig. 2 en est une coupe longitudinale suivant la ligne A-A de la fig. 5; La fig. 3 en est une vue 4e bout suivant la ligne B-E de la fig. 2: La fig. 4 en est une vue de bout dans la direction de la flèche se trouvant à droite sur la fig. 2;
La. fig. 5 est une coupe transversale sui vant la ligne C-C de la fig. 2; La fig. 6 est une coupe transversale sui vant la, ligne D13 de la fig. 2; La fig. 7 est une coupe longitudinale, à plus grande échelle, d'une des pièces coulis santes; La fig. 8 est une coupe suivant E-E de la fig. 7; La fig. 9 est une coupe longitudinale d'une ides pièces coulissantes à 900 de celle de la fig. 7;
La fil;. 10 est une vue par dessous de la pièce précitée; La fia. 11 est une vue détaillée en pers pective d'un élément de liaison; La. fig. 12 est une vue détaillée en pers pective d'un des sabots. coopérant avec la surface intérieure d'un des organes annulai res situés sur le rotor; La. fig. 18 est une vue en perspective montrant la surface (le contact d'un des sa bots pivotants; La fig. 14 est une vue en perspective montrant le dessus du sabot de la fig. 13; La. fig. 15 est une coupe transversale de détail d'une variante tde l'anneau du rotor;
La fig. 16 est une coupe analogue d'une autre variante; La fig. 17 est une vue en élévation d'une variante des organes reliés à la pièce coulis sante et destinée à appliquer le sabot pivo tant contre les anneaux du rotor; La fig. 18 est une vue en élévation nor male à celle de la fig. 17, les anneaux du rotor étant enlevés.
En se référant aux fig. 1 à 6 inclusive ment et plus particulièrement à la fig. 2, on voit que l'arbre principal 1 porte deux rotors 2 et '3, montés excentriquement. L'un de ces rotors est d'une pièce avec l'arbre, l'autre est claveté sur celui-ci. L'arbre principal pour rait être creux et refroidi par une circulation d'eau ou par l'huile -de graissage. Les rotors 2 et 3 sont opposés de 1800 et se trouvent dans des plans parallèles. Chacun d'eux est entouré d'anneaux glissants concentriques 4, 5, 6 et 7. L'anneau extérieur 7 est entouré de deux anneaux . 8 et 9 entre lesquels se trouve un troisième anneau 10 à section triangulaire.
L'une des faces latérales des anneaux 8 et 9 est en forme d'un biseau cor respondant à l'anneau 10. Le sommet de la section triangulaire de ce dernier est dirigé vers l'extérieur de façon que les anneaux 8 et 9 tendent à être appliqués contre les pa rois( latérales 1,1 d'une enveloppe 12. Ces parois 11 et l'enveloppe 12 forment des chambres cylindriques 13 et 14 dans les quelles tournent les rotors 2 et 3. Les an neaux glissants sont agencés de façon à pou voir effectuer des mouvements relatifs (de ro tation afin d'assurer l'étanchéité des cham bres avec un frottement minimum. Chaque rotor avec les anneaux 4 à 10 coopère avec des pièces coulissantes 15, 16 et 17. Celles-ci coulissent -dans des cylindres radiaux 18, 19 et 20 faisant corps avec l'enveloppe 12'.
Ces pièces coulissantes peuvent être refroidies par de l'eau ou présenter des rainures exté rieures facilitant le refroidissement et le graissage. Celles-ci peuvent être inclinées et doivent s'étendre entre des parties pleines à chaque extrémité desdites pièces pour main tenir l'étanchéité. Comme chacune des cham bres 13 et 14 est munie de cylindres ra diaux 18, 19 et 20 recevant les pièces coulis santes respectives 15, 16 et 17, chacun des rotors 2 et .3 coaiière avec trois pièces coulis santes divisant -chaque chambre 13 ou 14 en trois compartiments séparés, soit<I>a., b</I> et c dans la. chambre 1.3 et d, e et f dans la cham bre 14.
Ces derniers compartiments<I>d,</I> e <I>et f,</I> non représentés dans les coupes, sont dis posés de la même manière que les comparti ments a, b et c de la chambre 13. Comme en outre chacune des pièces coulissantes 15, 16 et 17 et les cylindres 18, 19 et 20 présen tent approximativement la même construc tion, la description détaillée d'une pièce cou lissante doit suffire pour faire comprendre la construction de toutes ces pièces.
En se référant aux fig. 2 et 5 et 7 à 14, on voit que chaque pièce coulissante com porte un corps cylindrique 21 muni de pro longements 22 et 23 diamétralement opposés et présentant des évidements en 24 et 25 (fig. 8, 9 et 10). Les extrémités de ces évi dements correspondent avec des ouvertures rectangulaires 26 et 27 ménagées dans les parois des corps cylindriques.
L'extrémité intérieure @du corps cylindri que 2'1 de chaque pièce coulissante est fermée par un fond 28 qui présente une partie cy lindrique 29 d'ans laquelle s'engage un seg ment de coussinet 30 muni de deux coussi nets 31 logés dans les prolongements 22 et 23 de façon à. ne pas pouvoir tourner; ce seg ment de coussinet reçoit l'axe d'un sabot pi votant '32 présentant une surface -de frotte ment 33 arquée, de grande longueur, s'appli quant constamment contre les anneaux 8, 9 et 10 qui. entourent chaque rotor.
Les fig. 13 et 14 montrent en :détail un sabot pivotant 32; la surface de frottement 33 est pourvue, ci l'on veut, de rainures transversales afin de diminuer le frottement, ou munie de gar nitures propres à maintenir l'étanchéité. Comme variante la. surface de portée de cha que sabot peut présenter des rainures de graissage transversales et des trous de grais sage ide manière à. graisser les surfaces de contact .des sabots et des rotors. Les extré mités du sabot pivotant 3;2 pivotent dans les coussinets 31.
A une distance convenable des extrémités intérieures des prolongements 22 et 2i3 sont pratiquées des ouvertures allongées 34 et 35 dans lesquelles s'engagent des goupilles<B>M</B> et 37 supportées par des éléments de connexion 38 et 39. Ceux-ci présentent des extrémités en forme de crochet passant à travers les ou vertures rectangulaires 26 et 27 pratiquées dans le corps cylindrique 21 de chaque pièce coulissante.
La fig. 11 montre en détail l'un de ces éléments de connexion. Les extrémités en forme de crochet se posent sur un cha peau 40 formé de façon à pouvoir les rece voir. Un ressort 41 est disposé entre le cha peau 40 et le fond 28 du corps cylindrique 21. Les goupilles 36 et 37 portent .des sabots 42, .désignés idàns la suite par sabots de ser rage, représentés en détail sur fig. 12. Ces sabots s'engagent dans des rainures circulai res 43 et 44 formées entre les anneaux 4 et 7 par le fait que la largeur des anneaux 5 et 6 est plus faible que celle de ces derniers.
On voit que les ressorts 41. exercent une traction sur les éléments de connexion 38 et 39, amè nent les sabots 4,2 au contact de la surface intérieure de l'anneau extérieur 7 et appli quent ainsi la surface de portée 33 du sabot pivotant 32 contre les anneaux 8, 9 et 10, ce qui a pour effet d'assurer l'étanchéité des chambres.
Ires faces latérales en biseau des anneaux 8, 8 et 10 maintiennent les faces latérales extérieures des anneaux 8 et 9 appliquées contre les parois latérales, 11 de l'enveloppe 12 et empêchent ainsi les fuites de fluide le long des parois latérales des chambres 13 et 14. Le diamètre idés cylindres 1.8., 19 et 20 est plus grand que la. largeur des chambres 1,31 et 14 et les éléments de connexion 3<B>8</B> et 39 se trouvent dans les évidements opposés des prolongements 22 et 23, ce qui assure l'étanchéité entre les anneaux 8 et 9 et les parois latérales 11.
Chacun ,des cylindres 18, 19 et 20 est fermé par un couvercle 45 vissé qui porte intérieurement une tige 46, sur la quelle est monté un disque 47 formant sou pape d'admission d'air et obturant des orifi ces 48 pratiqués dans ledit couvercle 45.
Ce disque 47 est appliqué contre le cou vercle 45 par un ressort 49 s'appuyant contre un écrou 50 fixé à la tige 46. Chaque cylin dre 18, 19 et 20 se trouve ainsi pourvu d'une soupape d'admission d'air. Lorsque les piè ces coulissantes 15, 16 et 17 se déplacent vers l'extérieur; l'air est comprimé derrière elles; pendant le mouvement vers l'intérieur cet air réagit au contraire sur elles, les pousse, empêche le claquement, et surmonte l'inertie des pièces en mouvement. ' Le corps 21 des pièces coulissantes reçoit un segment 51.
Les pièces coulissantes 15, 16 et 17 sont disposées autour ode chacun -des rotors 2 et 3 et décalées de 1200 l'une par rapport à l'autre.
La chambre 1,3, comportant le rotor 2 et les pièces coulissantes 1-5, 1,6 et 17, est à tous points (de vue semblable à la chambre 14 avec son rotor 3 et les pièces coulissantes 15, 16 et 17 situées dans les cylindres 18, 1,9 et 20 de l'enveloppe 12, mais les rotors sont décalés de 1800 l'un par rapport à l'autre. Ces rotors tournent dans des plans parallèles à l'inté rieur de l'enveloppe 12; dans le cas de trois rotors par exemple, leur décalage est de pré férence de 12,00.
A proximité de chacune des pièces coulis- santes 15, 16 et 17, en suivant la direction des aiguilles d'une montre sur la fig: 5 se trouvent deux bougies 52 et 53 (fig. 1) des- tihéés à allumer le mélange dans chacun des compartiments<I>a, b</I> et c-ide la chambre 13 et des compartiments <I>d,</I> e et<I>f</I> -de la chambre 14. La bougie 513 est disposée radialement, et la bougie 52- obliquement.
A côté des bou- ,gies 52 et 53 en suivant la direction des ai guilles -d'une montre sont disposées une sou pape d'admission 54 et une soupape d'échap pement 55, cette dernière se trouvant à proxi mité de la pièce coulissante suivante lors qu'on se déplace toujours dans la 'même di rection.
0'n voit donc que, -dans chaque intervalle entre deux pièces coulissantes, se trouvent une soupape d'admission 54 et une soupape d'é chappement 55 pour chacun des comparti ments<I>a,</I> b et c de la chambre 13 et d, e. <I>et f</I> de la chambre 14. Chaque soupape d'admis sion 54 comporte une tige 56 terminée par un chapeau 57. Entre celui-ci et un fourreau 58 recevant la tige 56 se trouve un ressort 59 maintenant normalement la soupape sur son siège 60.
Le fourreau 58 portant le corps du siège 60 est vissé ou fixé autrement dans l'enveloppe 1.2; un passage d'admission 61 communique avec des orifices d'admission 62 prévus dans l'enveloppe 12,de la manière qui sera d'écrite dans la suite.
Les soupapes, d'admission, désignées par 54 sont commandées par un mécanisme ap proprié à l'aide de cames. Chaque soupape d'admission est commandée par un culbuteur 6'3 supporté en 64, comme le montre la fig. 1. Une extrémité de ce culbuteur 63 s'applique contre la tige de soupape 56 et l'autre porte une vis réglable 65 coopérant avec un pous soir<B>66</B> guidé dans un fourreau 67 fixé dans l'enveloppe 12.
L'extrémité intérieure du poussoir porte une came 68, commandant la soupape d'ad mission 54 et montée sur un axe 69 fixé sur l'enveloppe 12. Les extrémités extérieures des trois .axes 69 sont supportées, d'un côté de la machine, dans un couvercle plat 70, et, de l'autre côté ide la. machine. dans le cou vercle creux 71 qui sera. décrit dans la suite. Chaque axe, 69 porte, comme le montrent les fïg. 2 et 3, une came d'é chappement 7<B>2</B> coopérant avec un pous soir 73 coulissant dans un fourreau 74 fixé sur l'enveloppe 12. L'extrémité extérieure de chaque poussoir 73 agit sur l'une des extré mités d'un culbuteur 75 supportée en 76.
L'extrémité intérieure de chaque culbuteur 75 s'applique contre l'extrémité extérieure de la tige 77 de la soupape d'échappement 55 correspondante.
- L'extrémité du culbuteur actionnant la goupape porte une vis réglable 78. Les sou papes d'échappement 55 sont de construc tion analogue à celle des soupapes d'admis sion 54 et comportant une tige 77 coulis- @sant dans un fourreau 79, vissé dans l'en veloppe 12; un ressort 80 maintenant la sou pape sur un siège 81 à l'aide d'un chapeau 82 fixé sur la tige. Chaque axe 69 porte une roue dentée 83.
Les trois roues dentées 83 d'un côté de la machine engrènent avec une roue dentée 84 montée sur, l'arbre principal 1, les trois roues analogues. de l'autre côté de la machine engrènent avec une roue sem blable 84 également montée sur l'arbre prin cipal 1,. On voit ainsi que l'arbre principal 1 provoque la, rotation des. cames d'admission 68 et d'échappement 72 actionnant respecti vement les soupapes d'admission 54 et d'é chappement 55, au moment convenable. L'ar bre principal est supporté dans des paliers à billes appropriés 85 logés dans des corps cy lindriques 87 et 88 montés dan l'enveloppe 12, et dont les parois latérales intérieures forment la paroi latérale 11 de chacune des chambres 13 et 14.
Les corps cylindriques 87 et 88 présentent des bossages 89 venus de fonte et destinés à. recevoir les axes 69, et une bride 90 servant -à les boulonner à l'enve- lope 12 au moyen de boulons 91. Ces corps 87 et 88 sont creux de façon à présenter des cavités annulaires intérieures 92 pour- l'eau de réfrigération. Des tubulures 9,3 et 94 mu nies d'ouvertures sont prévues sur chaque corps cylindrique.
Les tubulures 93 communiquent avec des cavités annulaires 95 de l'enveloppe princi pale 12, lesdites cavités annulaires 95 étant en communication avec une cavité centrale 96 dé l'enveloppe 12. Celle-ci est munie de deux arrivées d'eau 97 communiquant avec la cavité intérieure 96. L'eau entrant par ces arrivées<B>97</B> s'écoule à,droite et à gauche de la cavité centrale 96 à travers les cavités annu laires 95, les tubulures 93, les cavités 92 et les orifices de sortie 94.
Chacun de ces ori fices 94 est pourvu d'un raccord d'écou@e- men@ 98. Les raccords d'arrivée 97 et d'écou lement 98 sont agencés de la manière connue afin d'assurer un refroidissement efficace par circulation d'eau.
La pompe,de circulation de l'eau est com mandée par un arbre auxiliaire 9@9 supporté dans des paliers logés dans une partie 100, venue de fonte avec le couvercle creux 71. L'arbre 99 porte une roue hélicoïdale 101 en grenant avec une autre roue hélicoïdale 102 clavetée sur l'arbre principal 1. La pompe de circulation est ainsi commandée directement par l'arbre principal 1.
Celui-ci est supporté -à ses extrémités dans des paliers à billes 108 et porte un volant l04. L'arbre 99 pourrait être utilisé pour commander ou agir comme arbre distri buteur du mécanisme d'allumage.
Pour graisser les diverses parties de la machine, telles que les roues dentées des ca mes et leurs annexes, on a prévu deux réser voirs d'huile 105, situés entre les. corps cylin driques 87 et 88, d'une part, et les couvercles respectifs 70 et 71, d'autre part, et conte nant le mécanisme à cames. Chaque réservoir 1:05 est muni à sa base d'un tube de niveau 106 avec un robinet @de vidange 107. Le cou vercle creux 71 comporte une chambre annu laire 108 et une ouverture d'admission 1!09 du fluide combustible; celui-ci traverse la chambre 108 et arrive aux soupapes d'ad mission 54 en passant par des orifices 110 ménagés dans des renflements 111 venus de fonte avec l'enveloppe 12.
Ces renflements 111 sont divisés: dans leur partie centrale par une cloison 112 de manière à créer des ou vertures 113 d'échappement des gaz brûlés.
A la sortie de chaque conduit d'échappe ment 113 le couvercle creux 71 est pourvu d'un tube 114 dont le prolongement avec bride 115 est relié à un tuyau d'échappe ment 116. On voit que le couvercle 71 porte trois tubes d'échappement 114 et trois tuyaux d'échappement 116 et que le mélange com bustible, arrivant par l'orifice d'admission 109 et traversant 1a chambre annulaire 108, est réchauffé par les gaz d'échappement cir culant dans les tubes 114.
Le fonctionnement du moteur est le sui vant: Lorsque le rotor tourne dans le sens de la flèche (fig. 5), le mélange, combustible est aspiré dans le compartiment c, tandis que les gaz brûlés s'échappent du compartiment b par la soupape d'échappement 55. Le mé lange est comprimé d'ans le compartiment a et se trouve prêt à l'allumage qui est pro voqué par la bougie 513. Quand le rotor 2 tourne, chacun des compartiments a, b et c augmente de volume pendant les périodes d'aspiration ou de combustion, et diminue de volume pendant celle de compression ou de refoulement des gaz brûlés.
La soupape id'é- chappement 55 reste ouverte pendant l'échap pement des gaz jusqu'au moment où le volu- volume minimum du compartiment est at teint.
Pendant l'accroissement de volume du compartiment b, par exemple, le culbuteur ouvre la soupape d'admission 54 pour per mettre l'arrivée du mélange combustible par les orifices 110, la chambre annulaire 108 et l'orifice d'admission 109. Pendant la période de compression qui suit, les soupapes d'ad mission 54 et d'échappement 55 sont fermées et les pièces coulissantes 16 et 17 ainsi que leurs sabots empêchent le mélange comprimé de pénétrer d'ans les compartiments voisins a et c. Après la compression du mélange vient l'allumage, puis diminution du volume du compartiment b qui correspond à l'échap pement;
la soupape d'échappement 55 -est alors ouverte par son mécanisme; celui-ci la ferme lorsque le compartiment atteint son volume minimum.
La soupape d'admission est ouverte lors que le compartiment augmente de volume. La même succession d'opérations a lieu dans tous les compartiments<I>a, b, c, d, e et f</I> et le mécanisme .de distribution est réglé de façon à assurer le meilleur rendement de la ma chine.
Le mélange combustible est allumé dans les compartiments, de préférence dans l'ordre suivant:<I>a, c, b,<B>d</B>, f,</I> e. Le moteur fonctionne donc d'après le cycle connu sous le nom de cycle d'"Otto". Cela veut dire que dans cha que compartiment il y a d'abord aspiration lorsque le volume augmente, puis compres sion lorsque ce volume ,diminue, ensuite allu mage et augmentation de volume par explo sion .du fluide combustible, enfin échappe ment lors de la seconde diminution de vo lume.
Les trois compartiments<I>d, e et f</I> @de la chambre 14, non représentés dans la coupe, sont disposés derrière les compartiments a, b et c de la chambre 13. La fig. 15 montre une variante dans la quelle les anneaux 8, 9 et 10 .à, faces laté rales en biseau sont supprimés, l'anneau 7 est épais et présente sur ses faces latérales des rainures 117 à section triangulaire. Un segment fendu 118 à section triangulaire s'engage dans chaque rainure 1.17.
Ces seg ments 118 ont un diamètre légèrement su périeur à celui des rainures 117 ide façon que les faces latérales des segments 118 s'appli quent contre les parois 11 des chambres 13 et 14 et y maintiennent l'étanchéité.
Une autre variante est représentée sur la fig. 16 dans laquelle les anneaux 7 présen tent une rainure circulaire intérieure <B>119,</B> de grande profondeur, et des rainures 120 sur la partie extérieure, de façon que l'an neau soit flexible et capable de s'élargir latéralement de façon ià former un joint étanche avec les parois des chambres 13 et 14.
Les fig. 17 et 18 montrent une autre va riante dans laquelle les éléments de con nexions 38 et 39, ainsi que les sabots 42 sont supprimés et remplacés par des ressorts 1$\l. Ceux-ci sont plats et sont fixés chacun en leur milieu .à une goupille 122, montée librement dans une ouverture pratiquée dans le prolongement ,22 et 23 @du corps cylin drique 21 de chaque pièce coulissante.
Les extrémités des ressorts 1211 forment des élargissements cylindriques 123 s'engageant dans les rainures 43 et 44 obtenues par la différence des largeurs des divers anneaux du rotor. Les ressorts agissent ainsi de la même façon que les sabots et les éléments de connexion, et appliquent le sabot pivo tant 3!2 contre le. ou les anneaux extérieurs du rotor assurant le contact étanche des pièces coulissantes.
L'agencement est conçu de manière -lue les anneaux extérieurs en biseau s'étendent latéralement en s'appliquant contre les pa rois 11 et forment ainsi un contact circu.- laire étanche.
Si l'on veut, on peut enlever partielle ment les élargissements cylindriques 123 en les munissant de galets diminuant le frotte- ment ou de pièces similaires 124. Ces .galets 12.4 doivent être,de préférence de diamètre lé gèrement supérieur à. celui des .élargissements cylindriques 123.