Soupape rotative pour moteur à combustion interne. La présente invention se rapporte à une soupape rotative pour moteur à combustion interne, du genre dans lequel l'organe rotatif et l'enveloppe de celui-ci sont pourvus de surfaces coopérantes coniques d'appui et d'étanchéité aux gaz, et dans lequel ledit or gane rotatif possède une surface d'extrémité exposée à la pression variable de fluide et est, par conséquent, soumis à des charges axiales engendrées par lesdites. pressions de fluide.
On a constaté qu'en vue de faciliter la lubrification desdites surfaces d'appui et d'étanchéité aux gaz, il est avantageux de monter l'organe rotatif de manière qu'il pos sède une certaine liberté de mouvement axial, ledit organe étant maintenu sur son siège prévu dans. son enveloppe, par la pression d'un ressort dont au moins une fonction con siste à contrecarrer en partie l'effet de la dépression obtenue par exemple dans un mo teur à combustion interne pendant la phase d'aspiration du cycle du moteur.
Les surfaces coopérantes d'appui et d'étan chéité aux gaz de ces soupapes rotatives sont cependant soumises à de très grandes varia tions de pression de chargement, sinon à la gamme complète de pression du fluide, et ces conditions de fonctionnement présentent, pour ces surfaces, des inconvénients au point de vue de l'usure et de la consommation de lubrifiant.
Ce problème a déjà été soulevé et en par tie résolu par une construction prévoyant la réduction de la surface d'extrémité de la sou pape rotative exposée à la pression de fluide, ce qui réduit ainsi la charge axiale résul tante qui s'exerce sur l'organe rotatif.
La présente invention a pour objet une soupape rotative du genre mentionné dans laquelle ces conditions de fonctionnement sous des pressions largement variables sont sensiblement modifiées.
L'objet ide l'invention est une soupape ro tative pour un moteur à combustion interne, comprenant une enveloppe et un organe rota tif monté dans celle-ci, lesdits enveloppe et organe rotatif étant pourvus de surfaces coopérantes coniques d'appui et d'étanchéité aux gaz et ledit organe rotatif possédant une surface d'extrémité exposée à la pression de fluide variable du moteur, caractérisée en ce que ledit organe rotatif présente une seconde surface d'extrémité opposée à la première,
en ce qu'un espace est ménagé au-dessus de la dite seconde surface d'extrémité et en ce que ledit organe rotatif est pourvu d'un passage relativement petit afin de permettre au fluide d'exercer une pression dans ledit espace, de manière à assurer une pression d'application effective des, surfaces coopérantes d'appui et d'étanchéité aux gaz l'une contre l'autre.
Aux dessins annexés: Fig. 1 est une vue en coupe verticale d'une forme d'exécution, donnée à titre d'exemple, d'une soupape rotative suivant l'invention pour un moteur à combustion in terne. Fig. 2 et 3 montrent les grandeurs com paratives des surfaces d'extrémité de la. sou pape rotative dirigées en sens opposé.
FF ig. 4, 5 et 6 sont des vues semblables aux fig. 1, 2 et 3 pour une variante de construction.
lig. 7, 8 et 9 aont des vues semblables. relatives à une seconde variante de construc tion.
Comme cela est représenté à la fig. 1 des dessins, sur la partie supérieure du cylindre <B>10-</B> du moteur est montée une chicane 11 et une tête de cylindre 12,
cette dernière étant pourvue d'un siège de soupape muni d'une surface conique d'appui et d'étanchéité aux gaz 13 et destinée à -recevoir l'organe rota tif 14 qui est pourvu d'une surface conique d'appui et d'étanchéité coopérante extérieure. Cet -organe rotatif 14 est pourvu d'un espace de combustion déporté 15 dont l'extrémité inférieure s'ouvre dans une ouverture 16 de
la chicane 11. Une bague d'étanchéité 17 est placée dans des rainures. juxtaposées pré vues dans la face inférieure de l'organe rota tif 14 et dans la face supérieure de la chi cane 11 entourant immédiatement l'ouverture 16 prévue dans cette- dernière.
A son extré mité supérieure, l'organe rotatif 14 . est pourvu d'une partie cylindrique possédant le même diamètre que l'extrémité supérieure de la surface d'appui et d'étanchéité conique, et cette partie cylindrique est munie de ba gues d'étanchéité 18 se trouvant en engage ment avec la paroi cylindrique coopérante de l'enveloppe de la soupape prévue dans la tête de cylindre 12.
L'organe rotatif 14 possède une tige 19 immédiatement adjacente à la partie cylin drique mentionnée ci-dessus dudit organe,
et qui est munie d'un certain nombre de ba gues d'étanchéité 20 qui se trouvent en enga gement avec la paroi cylindrique coopérante de l'enveloppe de la soupape. Un épaulement prévu à l'extrémité supérieure de l'organe rotatif et formé par la différence de diamètre entre la tige et l'extrémité supérieure de l'or gane rotatif forme la face extrême 21diri- gée en sens opposé par rapport à l'extrémité
inférieure de l'organe rotatif et immédiate ment au-dessus de cette face, l'enveloppe de la soupape est formée de manière à prévoir un espace étroit 22 possédant un volume rela tivement petit. L'organe rotatif est pourvu d'un petit passage 23 qui établit une commu nication entre l'espace de combustion 15 de l'organe rotatif et ledit espace 22 situé au- dessus de la face d'extrémité 21 de cet organe.
L'organe rotatif est destiné à être commandé au moyen d'un engrenage 24 par l'intermé diaire d'un accouplement rainuré 25 et est normalement maintenu vers le haut contre son siège par un ressort de pression 26.
Pendant le fonctionnement, par suite de l'effet de limitation de la bague d'étanchéité 17, la surface d'extrémité effective de l'or gane rotatif, exposée aux pressions des gaz contenus dans le cylindre 10, est représenté par la surface hachurée 27 de la fig. 3, tan dis que cette pression ascendante est contre carrée par la pression des gaz contenus dans l'espace 22 qui atteignent cet espace par le passage 23,
pression qui est représentée par la surface hachurée 28 de la fig. 2. La petite surface hachurée 29 de la fig. 2 représente l'a surface développée de la face inférieure de l'espace de combustion 15, qui se projette sur la face supérieure de cet -espace de com bustion.
Par conséquent, la poussée axiale exercée sur l'organe rotatif est la résultante de la pression ascendante agissant sur la sur face 2? et de la pression descendante agis sant sur les surfaces 28 et 29 dont la somme est plus petite que la surface 27.
Par suite, du fait qu'on, a donné intentionnellement un petit volume à l'espace 22, des petites quan tités de fluide gazeux seulement doivent pas ser par le passage 23, afin d'établir la contre pression nécessaire à l'intérieur de l'espace 22 et le facteur temps ou retard entre la création de cette pression dans l'espace.
22 et le développement de cette pression à l'inté rieur de l'espace de combustion 15 est par conséquent déterminé par la résistance à l'écoulement de ces gaz à travers le passage 23.
Par conséquent, la dimension de ce pas sage 23 et le volume de l'espace 22 sont des facteurs déterminants et peuvent être réglés proportionnellement en vue de l'effet désiré d'un degré d'équilibre des pressions, afin de réduire la charge appliquée sur les surfaces coopérantes d'appui et d'étanchéité aux gaz de l'organe rotatif -et de son siège. Il va de soi que, lorsque la pression des gaz aug mente, il est désirable que la pression d'ap plication effective sur le siège croisse égale ment à l'endroit des surfaces coniques d'ap pui et d'étanchéité coopérantes da l'organe rotatif et de l'enveloppe.
En faisant le pas sage 23 relativement petit, on réalise un re tardement de la contrepression d'équilibrage d'où résulte cet effet d'une pression d'appli cation proportionnellement accrue, lorsque la pression du fluide croît sur la ,surface d'extrémité exposée de l'organe rotatif.
Les proportion,: appropriées de ces facteurs de réglage pour des pressions d'application pro portionnellement effectives peuvent être maintenues tout en évitant des charges rela tivement élevées dues à la pression qui exis- terait en dépit du fait que la bague d'étan chéité 17 et la chicane 11 réduisent la sur face effective de l'extrémité de l'organe ro tatif exposée aux pressions des gaz contenus dans le cylindre.
Par conséquent, cette cons truction réduira l'usure, tout en assurant une étanchéité effective et tout en facilitant la lubrification des surfaces coopérantes coni ques d'étanchéité aux gaz et d'appui men tionnés ci-dessus.
Conformément à la construction montrée à la fig. 4, le moteur possède un cylindre 30 pourvu d'un fourreau de cylindre 31 et d'une tête de cylindre 32 dans laquelle est situé un siège de soupape 33.
L'organe rotatif est pourvu d'une couronne 35 dirigée vers le bas et munie de dents d'engrenages 36 consti tuant un dispositif de commande destiné à mettre l'organe rotatif en rotation, ladite cou ronne possédant une surface cylindrique in térieure qui se trouve en engagement avec une surface cylindrique coopérante située à l'extérieur du fourreau 31 du cylindre et des bagues d'étanchéité 37 prévues dans cette partie cylindrique supérieure du fourreau de cylindre se trouvant en engageaient avec la dite couronne.
A son extrémité supérieure, l'organe rotatif est pourvu d'une courte par tie cylindrique dans laquelle est logée une ba gue d'étanchéité 38 qui se trouve en engage ment avec une partie cylindrique. coopérante prévue dans l'enveloppe 33 de la soupape, tandis qu'au-dessus de l'organe rotatif et dans l'enveloppe 33 est ménagé un espace étroit et plat 39 qui se trouve en communication, par un pacage 40, avec l'espace de combus tion déporté 41 prévu dans l'organe rotatif.
Dans un but d'équilibrage, l'organe rota tif est foré et muni d'un. tampon 42 en un alliage léger. L'organe rotatif est sollicité vers le haut, de manière à l'appliquer sur son siège par des ressorts 43 agissant par l'inter médiaire d'un roulement à billes 44 sur la couronne d'extrémité dudit organe rotatif.
Pendant le fonctionnement, l'organe ro tatif 34 est soumis à une pression ascendante agissant sur la surface représentée par la surface hachurée 45 de la fig. 6, tandis qu'une pression descendante opposée est ap pliquée à l'organe rotatif sur la surface re présentée par la partie hachurée 46 de la fig. 5, cette dernière partie représentant la surface de l'extrémité supérieure de l'organe rotatif et la petite surface 47 représentant la surface semblable 29 de la fig. 2.
Comme cela a été décrit, l'espace 39 a, de préférence, un petit volume et les pressions agissant dans celui-ci seront fournies par des volumes de gaz relativement petits passant par le pas sage 40, et la poussée descendante totale exer- c6a sur l'organe rotatif dépendra de ce vo lume de l'espace 39 et de la résistance offerte à l'écoulement des gaz par le passage 40. La pression totale résultante requise sur l'or gane rotatif peut être déterminée par un réglage approprié de ces facteurs décrits.
Comme cela ressort des fig. 7, 8 et 9, l'or gane rotatif semblable à celle reprèsentée à la fig. 1 est pourvue d'une couronne laté- rale 48 ià sa partie inférieure, et la tête de cylindre 12 est formée de manière à prévoir un petit espace 49 situé au-dessus de la cou- ronnê, un passage â0, relativement petit, entre l'espace de combustion et l'espace 49,
per mettant aux gaz d'exercer une pression dans l'espace 49 de manière que l'organe rotatif subisse une poussée descendante d'équilibrage représentée par les surfaces hachurées 51 et 52 de la fig. 8 et une poussée ascendante pro curée par l'a surface 53 de la fig. 9 qui est une surface semblable à la surface 27 de la fig. 3. 11 va de soi que les. constructions des fig:
1 et 7 peuvent être combinées afin de prévoir une ,surface plus grande pour la con- trepression -descendante d'équilibrage, si cela s'avérait désirable.
Comme dans les exemples décrits précé demment, la construction de la fia, '. 7 dépend évidemment du rapport entre les volumes de l'espace et la résistance à l'écoulement du pas sage conduisant à celui-ci: L'invention n'est évidemment pas limitée à tous les détails des constructions décrites ci- dessus, certains @de ceux-ci pouvant être modi fiés sans se départir de l'idée de l'invention;
c'est ainsi, par exemple, que .deux ou plusieurs passages d'écoulement peuvent être prévus pour conduire la pression des gaz à la surface de pression d'extrémité d'équilibrage de l'or gane rotatif et que cette surface de pression peut être prévue sur l'organe rotatif dans des positions avantageuses quelconques autres que celles indiquées dans les exemples décrits ci- dessus.