BE1010391A3 - Machine a effet volumetrique a piston rotatif et moteur derive d'une telle machine. - Google Patents

Machine a effet volumetrique a piston rotatif et moteur derive d'une telle machine. Download PDF

Info

Publication number
BE1010391A3
BE1010391A3 BE9600588A BE9600588A BE1010391A3 BE 1010391 A3 BE1010391 A3 BE 1010391A3 BE 9600588 A BE9600588 A BE 9600588A BE 9600588 A BE9600588 A BE 9600588A BE 1010391 A3 BE1010391 A3 BE 1010391A3
Authority
BE
Belgium
Prior art keywords
stator
cavities
rotor
compressor
machine
Prior art date
Application number
BE9600588A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Orphanidis Michalis
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Orphanidis Michalis filed Critical Orphanidis Michalis
Priority to BE9600588A priority Critical patent/BE1010391A3/fr
Application granted granted Critical
Publication of BE1010391A3 publication Critical patent/BE1010391A3/fr

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/10Outer members for co-operation with rotary pistons; Casings
    • F01C21/102Adjustment of the interstices between moving and fixed parts of the machine by means other than fluid pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/30Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F01C1/34Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F01C1/344Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
    • F01C1/3446Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member the inner and outer member being in contact along more than one line or surface
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/30Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F01C1/34Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F01C1/356Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member
    • F01C1/3566Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member the inner and outer member being in contact along more than one line or surface

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

Une machine à effet volumétrique à piston, rotatif comportant un stator (3) creux présentant la forme d'un cylindre de révolution et un rotor (1) centré présentant également la forme d'un cylindre de révolution. Un certain nombre (n) de cavités (4) séparées sont ménagées dans la face latérale du rotor (1). Le stator (3) comporte un nombre (n) correspondant de palettes (7) mobiles, celles-ci présentant un contour correspondant à celui de la section transversale des cavités (4). Ces palettes (7) mobiles sont contraintes par des moyens de rappel (9) à suivre le relief des cavités (4), qu'elles séparent hermétiquement en deux chambres (4a,4b) dont le volume varie en fonction de la position angulaire du rotor (1). Cette machine peut être utilisée comme machine réceptrice (pompe ou compresseur), comme machine motrice (moteur hydraulique), et également comme moteur thermique (200), en association avec un compresseur (100) présentant les mêmes caractéristiques.

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



    Machine à effet volumétrique à rotatif et moteur   dérivé d'une telle machine. 



   L'invention concerne les machines à effet volumétrique à piston rotatif utilisables comme machines réceptrices (pompe ou compresseur) ou comme machine motrices (moteur hydraulique). 



   L'invention concerne également les moteurs thermiques dérivés de telles machines. Ces moteurs atteignant un taux de compression élevé sont particulièrement adaptés à un allumage par compression. 



   On connaît dans le domaine des pompes, des pompes à vide, des compresseurs et des moteurs hydrauliques, des machines à effet volumétrique à piston rotatif telles que, notamment, des pompes à palettes. Dans ces machines, le rotor est généralement excentré par rapport à la chambre du stator. Cette asymétrie entraîne une série d'effets mécaniques préjudiciables au bon fonctionnement et à la durée de vie de ces machines : perte mécanique, sollicitation des paliers, usure localisée des différents organes en contact. 



   Le volume minimum de la chambre étant généralement non-nul, le rapport volumétrique de ces machines connues est toujours limité. Par ailleurs, le volume des chambres dans lesquelles s'exerce l'effet volumétrique est limité par la géométrie des surfaces en contact. 



   Les moteurs thermiques classiques utilisent un cycle linéaire alternatif, transformé, via un système bielle-manivelle, en mouvement rotatif. Ce système bielle-manivelle, outre son encombrement, est une source d'inconvénients connus : inertie, vibrations, pertes mécaniques, qui influencent défavorablement le rendement mécanique global du moteur. 



   Les moteurs à piston rotatifs tels que le moteur 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 WANKEL éliminent le système bielle-manivelle. Le moteur WANKEL se caractérise par un rotor en forme de came prismatique comportant un alésage à denture intérieure, un arbre excentré entraîné par cette denture intérieure, un stator cylindrique, dont la section, en substance réniforme, est profilée de façon à déterminer, en coopération avec le rotor, des chambres à volume variable. 



   En dépit de ses avantages intrinsèques, les moteurs du type WANKEL ne sont pas dépourvus d'inconvénients, parmi lesquels on peut citer l'excentricité du rotor et sa course complexe, source également de vibrations. Par ailleurs, la chambre de forme complexe réclame une mise au point délicate. 



   On a cherché dans la présente invention à résoudre les différents problèmes évoqués ci-dessus en développant une machine à piston rotatif dans laquelle les organes présentent des mouvements relatifs simples et limités, qui soit facile à fabriquer, d'un entretien aisé et qui atteignent des rendements énergétiques et mécaniques élevés. 



   Un objet de l'invention est une machine volumétrique à fluide comportant un carter enfermant un stator et un piston rotatif comprenant un rotor monté sur un arbre central. Cette'machine est caractérisée en ce que - le stator présente la forme d'un corps creux en cylindre de révolution - le rotor présente la forme d'un second cylindre de révolution, l'axe de ces cylindres de révolution coïncidant avec celui de l'arbre central, le premier et le second cylindre étant en contact à frottement hermétique, - le rotor comporte ménagées dans la face latérale du second cylindre de révolution, n cavités (n valant au moins un) s'étendant en longueur suivant un arc circulaire,

   les extrémités longitudinales de ces cavités étant séparées les unes des autres par un arc de la face latérale du cylindre de base du rotor 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 - le stator comporte n palettes mobiles, s'étendant dans un plan sécant parallèle à l'axe de l'arbre central ; l'extrémité de chacune de ces n palettes dirigée vers le rotor, dite extrémité d'attaque, présente une forme correspondant à la section transversale des cavités ménagées dans le rotor ; des moyens de rappel solidaires du stator agissant sur ces palettes de façon telle que l'extrémité d'attaque de chacune de ces n palettes s'applique de façon hermétique contre la section de chaque cavité du rotor ; n lumière d'admission et n lumières d'échappement débouchent de façon alternée dans chacun des n cavités.

   Les lumières d'admission et les lumières d'échappement sont disposées de préférence sur le stator, de part et d'autre de chaque palette. 



   Dans une forme de réalisation, l'arbre est apte à   être.   relié à un organe moteur, de sorte que la machine agit comme une pompe à fluide. 



   Dans une autre forme de réalisation, chaque lumière d'admission est dotée de moyens de raccordement à un fluide sous pression, de sorte que la machine agit comme un moteur hydraulique. 



   L'invention a également pour objet une machine volumétrique à fluide comportant un carter enfermant un stator et un piston rotatif comprenant un rotor monté sur un arbre central. Cette machine est caractérisée en ce que - le stator présente la forme d'un corps creux en cylindre de révolution - le rotor présente la forme d'un second cylindre de révolution, l'axe de ces cylindres de révolution coïncidant avec celui de l'arbre central, le rotor et le stator étant en contact à frottement hermétique - le stator comporte, ménagées dans la face latérale du premier cylindre de révolution, n cavités (n valant au moins un) s'étendant en longueur suivant un arc circulaire, les extrémités longitudinales de ces cavités étant séparées les unes des autres par un arc de la face latérale du cylindre 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 de base du stator ;

   - le rotor comporte n palettes mobiles, s'étendant dans un plan sécant parallèle à l'axe de l'arbre central ;   l'extrémité   de chacune de ces n palettes dirigée vers le stator, dite extrémité d'attaque, présente une forme correspondant à la section transversale des cavités ménagées dans le stator ; des moyens de rappel solidaires du stator agissent sur ces palettes de façon telle que   l'extrémité   d'attaque de chacune de ces n palettes s'applique de façon hermétique contre la section de chaque cavité du stator - n lumières d'admission et de n lumières d'échappement débouchent de façon alternée dans chacune des n cavités. 



   Un autre objet de l'invention est un moteur thermique périodique caractérisé en ce qu'il comporte une machine volumétrique comme décrit ci-dessus dans laquelle le stator comporte - n moyens d'injection d'un fluide combustible disposés, par rapport au sens de rotation du rotor, en aval des n palettes   - n   moyens d'inflammation d'un mélange [carburant-comburant] sous pression disposés en aval de chaque lumière d'admission, les n lumières d'admission étant reliées chacune à un organe compresseur apte à délivrer un fluide comburant sous pression. suivant un mode de réalisation de ce moteur, les moyens d'inflammation du mélange [carburant-comburant] comprennent des bougies à étincelles. 



   Suivant un autre mode de réalisation, les moyens d'inflammation du mélange [carburant-comburant] sont réalisés par les conditions de température et de pression de ce mélange. 



   Dans ce cas, le moteur comporte avantageusement n bougies chauffantes. 



   De préférence, au moins la surface du rotor et des palettes mobiles du rotor stator est en matériau céramique. 



   Suivant un mode de réalisation préféré du moteur, 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 l'organe de compression est constitué par un compresseur volumétrique comme décrit ci-dessus, monté sur le même arbre que le moteur, le fluide comburant étant délivré dans chacune des n cavités du moteur par une des n cavités correspondantes du compresseur volumétrique, les cycles de fonctionnement du compresseur et du moteur étant décalés dans le temps les uns par rapport aux autres de façon telle que les n cavités du compresseur délivrent le fluide comburant à la pression et au moment adéquats dans les n cavités correspondantes du moteur. 



   Le décalage dans le temps des cycles respectifs du moteur et du compresseur est réalisé avantageusement par un décalage angulaire (a) des organes respectifs par rapport à l'axe de l'arbre central. 



   Suivant un mode de réalisation avantageux les rotors respectifs forment un seul élément rotatif. 



   De préférence, les cavités du compresseur et les cavités du moteur sont mises en communication périodique par l'intermédiaire de lumières axiales. 



   Le moteur comporte avantageusement n chambres de stockage communiquant en alternance, à la position relative adéquate, avec une lumière d'évacuation du compresseur et avec une lumière d'admission correspondante du moteur. 



   Les n   cavités présentent   généralement une section transversale qui peut être sensiblement trapézoïdale ou sensiblement hémicirculaire. 



   Dans un mode de réalisation avantageux du point de vue de la maintenance, la surface intérieure du stator est composée d'au moins n segments angulaires maintenus par des moyens de positionnement ajustables dans le carter. Dans ce cas, les lumières d'échappement sont de préférence disposées entre les extrémités contiguës des n segments angulaires. 



   Tant dans son utilisation en machine volumétrique qu'en moteur thermique, la machine suivant l'invention offre une série d'avantages touchant à son fonctionnement simple, 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 à son rendement mécanique et à son rendement énergétique élevés. 



   Tous les organes sont centrés sur le même axe, ce qui résout notamment les problèmes de vibrations et d'équilibrage propres à d'autres machines à piston rotatif. 



   La forme des chambres délimitées par les cavités permet d'obtenir au départ et à la fin de chaque cycle de compression ou de détente, un volume pratiquement égal à zéro, d'où la possibilité d'atteindre des taux de compression et des rendements beaucoup plus élevés que les machines classiques. 



   Les lumières de grandes dimensions abaissent les pertes de charge à l'admission et à l'échappement. 



   La machine utilisée comme moteur thermique permet de recourir à une grande variété de carburants : essence, fuel, huiles combustibles, gaz, alcool etc. 



   Suivant le mode de réalisation, on évite l'usage de soupapes et de leur dispositif   d'actionnement (d'où   simplification mécanique et disparition d'une source de dérèglement potentielle). 



   L'admission de combustible préalable à celle d'air comprimé dans les chambres du moteur permet une injection à relativement basse pression (quelques bars contre une centaine de bars dans le cas d'un moteur Diesel) d'où simplification importante du système d'injection ; on peut aussi obtenir une combustion à charge stratifiée maximale. On a ainsi la possibilité d'augmenter fortement le rapport air/carburant. En conséquence, la production   d'imbrûlés   est réduite, de même que la pollution. 



   Par ailleurs, l'usage de matériaux répondant à des techniques avancées tels que les matériaux céramiques permet de résoudre des problèmes qui auraient rendu antérieurement sa réalisation problématique. 



   D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après de formes de réalisation particulières, références étant faites 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 aux dessins, dans lesquels la Fig. 1 est une vue en perspective, avec arrachement, d'une machine volumétrique suivant l'invention comportant quatre chambres (n=4), la Fig. 2 est une vue en coupe suivant le plan II-II de la machine de la Fig. 1, les Figs. 3,4, 5,6 sont des vues schématiques en coupe, suivant un plan perpendiculaire à l'axe, du fonctionnement d'une machine comportant trois chambres, la Fig. 7 est une vue schématique en coupe suivant un plan perpendiculaire à l'axe d'un moteur à trois chambres suivant l'invention, la Fig. 8 reprend trois diagrammes angulaires des différentes phases d'un cycle moteur (sur un intervalle de   27r/n,   la Fig.

   9 est une vue en perspective d'une forme de réalisation d'un rotor du moteur, la Fig. 10 est une vue en coupe du stator d'une machine à trois chambres dans son carter, la Fig. 11 est une vue en perspective, avec arrachement, d'une autre forme de réalisation d'une machine à trois chambres suivant l'invention. 



   La Fig. 1 montre, en perspective, avec arrachement, l'ensemble [rotor-stator] d'une machine volumétrique suivant l'invention. 



   Le rotor 1 affecte, en substance, la forme d'un cylindre, dont l'axe est centré par rapport à celui de l'arbre 2. Le stator 3 (représenté en pointillé) a la forme d'un cylindre creux ; la surface intérieure de ce cylindre creux est en contact à frottement avec la surface latérale du rotor. Dans la surface latérale du rotor 1 sont ménagées des cavités 4 identiques s'étendant en longueur suivant un arc circulaire. 



   Le volume délimité par ces cavités 4 est fonction de leur extension axiale (à laquelle on se référera ci-après comme la"largeur"des cavités 4) et de leur profondeur 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 (mesurée radialement à partir de la surface du cylindre-enveloppe). Cette profondeur vaut zéro à chaque extrémité longitudinale d'une cavité 4 ; elle varie sur toute la longueur de la cavité en fonction du"relief"du fond 5. 



   La surface latérale du cylindre du rotor 1, en contact avec la surface intérieure du stator 3, sépare hermétiquement les cavités 4 les unes par rapport aux autres et par rapport à l'atmosphère. 



   Sur la Fig. 1, quatre cavités 4 sont représentées, mais il ressortira de la description ci-après que le fonctionnement de la machine s'applique quel que soit le nombre de ces cavités 4. Dans la description ci-après, on parlera d'un nombre n de ces cavités 4 (n valant au moins 1). 



   Les extrémités longitudinales de ces cavités 4 sont séparées les unes des autres par une portion en arc 6 du cylindre de base (ci-après définie comme un "saillant"6). 



   La surface latérale intérieure du stator 3 comporte un nombre correspondant n de palettes 7 mobiles dans un plan,   l'extrémité   de chacune de ces palettes 7 dirigée vers l'arbre 2, dite extrémité d'attaque (8) a, comme on le voit mieux à la Fig. 2, une forme correspondant exactement à celle de'la section par un plan sécant parallèle à l'arbre 2 des cavités 4. Des moyens de rappel 9 (représentés de façon symbolique par une flèche) appliquent   l'extrémité   d'attaque 8 des palettes 7 contre la face latérale du rotor 1 ou contre le fond 5 de chaque cavité 4. 



   Suivant la position angulaire relative du rotor et du stator,   l'extrémité   d'attaque 8 de chaque palette 7 s'applique contre un des saillants 6 ou par son pourtour contre le fond 5 d'une cavité 4, partageant celle-ci au cours d'un cycle de 2   1T/n en deux "chambres" hermétiquement   séparées 4a et 4b. 



   Une lumière d'admission 10 et une lumière 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 d'éjection 11 débouchent respectivement en aval et en amont de chaque palette 7 (par rapport au sens de rotation du rotor). 



   Un cycle de fonctionnement de la machine sera décrit plus en détail en se référant aux Figs. 3 à 6, la machine fonctionnant, dans le cas décrit, comme une pompe ou un compresseur à fluide (le rotor 1 étant mis en rotation via l'arbre 2). 



   La Fig. 3 représente les positions relatives du rotor 1 et du stator 3 au début d'un cycle (t=To). A ce moment, chaque saillant 6 du rotor 1 est disposé en vis-à-vis d'une palette 7, repoussée dans son logement. 



   Une rotation du rotor 1 amène à la configuration de la Fig. 4 : chaque palette 7 mobile, suivant le relief du fond 5 de la cavité 4 correspondante, détermine dans celle-ci deux chambres distinctes 4a et 4b. La chambre 4a est en communication par la lumière 10 avec le fluide à pomper. La chambre 4b est quant à elle mise en communication avec la lumière d'éjection 11. 



   Les Figs. 5 et 6 montrent l'évolution progressive, en fonction de la rotation, des volumes respectifs des chambres 4a et 4b, délimitées chacune de part et d'autre de chaque palette mobile 7 par une portion de la cavité 4, la surface intérieure du stator 3 et un saillant 6. Le volume de la chambre 4b passe graduellement   d'une   valeur maximum (V4b=V4) à une valeur nulle (cfr Fig. 1), cependant que le volume de la chambre 4a passe, sur le même laps de temps, de zéro à V4a=V4. Une soupape ou un système anti-retour (non représentés) sont normalement montés en aval de la lumière d'éjection 10. 



   Le même principe s'applique au fonctionnement de la machine comme machine motrice. Dans ce cas, chaque lumière d'admission 10 est reliée à une alimentation de fluide sous pression (gaz ou liquide) et la lumière d'éjection 11 à un conduit sous pression atmosphérique ou sous pression réduite. 

 <Desc/Clms Page number 10> 

 



   La composante tangentielle de la force exercée par le fluide sur les parois de la chambre 4a force le rotor 1 à tourner, cependant que le fluide présent dans le volume 4b est simultanément éjecté vers l'extérieur. 



   Les lumières 10, 11 peuvent être radiales (comme représenté à la Fig. 1), tangentielles ou disposées d'une autre façon (elles peuvent notamment déboucher parallèlement à l'arbre 2). 



   Seule la périphérie du rotor joue un rôle actif dans le fonctionnement de la machine. Le noyau 12 du rotor a donc été allégé comme représenté, ce qui permet notamment de diminuer le poids et l'inertie de la machine ; le noyau 12 peut en outre être réalisé en un matériau différent de celui de la périphérie du rotor, ces deux parties étant soumises à des types de sollicitations très différents (résistance aux chocs thermiques et à l'usure pour la périphérie-résistance aux sollicitations mécaniques pour le noyau 12) d'où il résulte une utilisation plus rationnelle des matériaux et donc un prix de revient moindre pour la machine. 



   On a songé en outre à appliquer le cycle ci-dessus en substituant, à la détente d'un fluide sous pression, la combustion d'un mélange [carburant-comburant] dans chacune des cavités 4. 



   A la différence d'un moteur à piston rotatif classique, la machine telle que décrite ne présente bien sûr pas de cycle de compression. Pour être utilisable comme moteur, elle doit être combinée avec un dispositif compresseur compatible capable de lui délivrer un mélange [carburant-comburant] sous pression. 



   La Fig. 7 est une vue en coupe transversale d'un moteur thermique associant sur le même arbre deux ensembles [stator-rotor] à 3 cavités fonctionnant, l'un en "compresseur" (références 100 à 199), l'autre en organe "moteur" (références 200 à 299). 



   La position du rotor 101 et d'une des palettes 

 <Desc/Clms Page number 11> 

 107 de l'ensemble compresseur 100 est représentée en traits interrompus, le rotor 201 et une des palettes 207 de l'organe moteur 200 en trait plein. Les deux stators 103, 203 confondus, sont représentés seulement partiellement. 



   Les deux ensembles (compresseur-organe moteur) sont décalés angulairement, de façon à ce que la fin du cycle de compression coïncide avec le début de l'admission dans chaque cavité 204 de l'organe moteur 200. 



   Cette particularité est montrée à la Fig. 8a, où sont reportées, sur un premier diagramme, les alternances de volumes dans les chambres a,   b de   chaque cavité 104,204 en fonction des positions angulaires relatives des rotors et stators. 



   La courbe V104a correspond à l'admission d'air dans une des n chambres 104a du compresseur ; la courbe V104b à la compression jusqu'à une valeur théoriquement infinie d'un volume d'air V=Vl04. Le transfert de cet air comprimé s'effectue à un angle   ss   situé entre l'angle de décalage a et l'angle 2   r/n   (n étant le nombre de chambres du compresseur 100 et de l'organe moteur 200) l'admission de carburant s'effectue dans un intervalle d'angle   ss   compris entre a et 2   v/n.   



   Comme on le voit à la Fig. 8, le volume (V204) des cavités 204 de l'organe moteur 200 peut être plus grand que celui (V104) des cavités 104 du compresseur 100. 



   Le profil des courbes représentées est bien sûr fonction du relief du fond 105,205 des cavités 104,204 dont la profondeur peut être calculée de façon à obtenir l'évolution du volume la plus avantageuse (en prenant en compte les sollicitations mécaniques et cinétiques auxquelles sont soumises les palettes 107,207 mobiles). 



   La Fig. 8b illustre une forme de réalisation du relief des cavités 104,204 correspondantes du rotor 101 et du rotor 201, développé suivant l'axe x. La profondeur (Ar) par rapport à la surface latérale du cylindre-enveloppe est portée sur l'axe y. 

 <Desc/Clms Page number 12> 

 



   La Fig. 8c montre grossièrement l'allure de la courbe P=f   ( < ),   dans le cas d'une combustion spontanée, dans chacune des n chambres 204a du moteur. Cette courbe diffère notablement de la courbe P/v d'un moteur classique. 



   Le transfert d'air comprimé s'effectue dans l'intervalle d'angle   ss   (a <   ss   <   2/n).   La combustion commence avec la mise en contact de l'air comprimé à haute pression et du carburant présent dans la chambre 204 (portée à haute température). Cette combustion se prolonge au moins jusqu'à ce que le transfert soit complet   (ss   =   2 ln).   La dilatation des gaz qui s'ensuit engendre un couple tendant à faire pivoter le rotor 201. Le volume V204a étant en phase ascendante, on observe un plateau dans la courbe de pression. 



   Les cavités 204 étant surdimensionnées par rapport aux cavités 104 du compresseur, la détente des gaz de combustion (pente très accentuée) est poursuivie pratiquement jusqu'à la pression ambiante. 



   Les palettes 107,207 mobiles ne sont, de préférence, pas disposées strictement dans un plan radial (passant par l'axe central du moteur) mais dans un plan sécant (parallèle à l'axe central du moteur). L'inclinaison de ces palettes 107,207 (dans le sens opposé à la rotation des rotors 101,201) est déterminée par des considérations mécaniques telles que les sollicitations en flexion des palettes 107,207. 



   Le taux de compression à l'admission sera corrigé d'un facteur tc, défini par le rapport entre le volume de la chambre du compresseur (V104b) au moment du transfert et celui de la chambre du moteur (V204a) à la fin du transfert. 



   Le transfert peut se faire par la mise en regard de lumières axiales ménagées dans les rotors 101 et 201 via une chicane de transfert 212 ménagée dans le stator commun 103-203. 



   La forme et la section des chicanes 212 sont aménagées en fonction de paramètres recherchés lors de 

 <Desc/Clms Page number 13> 

 l'injection d'air comprimé. On peut notamment obtenir un mélange homogène par un brassage vigoureux (air + essence) ou, au contraire, une stratification de la combustion (air + fuel). Une lumière axiale se prolongeant par un coude en L permet de prolonger l'injection d'air comprimé sur un intervalle d'angle important. 



   Dans le cas d'un moteur à allumage spontané, le mélange du carburant et de l'air comprimé dans la chambre 204a portée à haute température a pour conséquence une montée de pression très importante, dont une partie risque de remonter via les chicanes 212 vers les chambres 104 du compresseur. 



   En conséquence, on a prévu, comme montré aux Figs. 7 et 9, une chambre tampon 213 (représentée en pointillés à la Fig. 7) qui, suivant la rotation des rotors combinés 101-201, est mise en communication, en alternance, via deux chicanes distinctes, avec chaque volume V104b et chaque volume V204a. 



   En l'absence d'une telle chambre tampon 213, on doit tenir compte d'un certain effet de retour vers les chambres 104b du compresseur 100. Cet effet peut être minimisé en s'assurant, par une géométrie adéquate des cavités 104,204, que le rapport entre les surfaces actives des palettes 107 et 207 est faible au moment de la combustion. 



   Les rotors 101 et 201 peuvent être réalisés de façon monolithique mais on peut également prévoir deux organes distincts dont le décalage angulaire a peut être ajusté en fonction du régime. 



   Revenant à la Fig. 7, on peut suivre, en se référant au diagramme de la Fig. 8c, les différentes étapes des n cycles du moteur. 



   Un injecteur 214 est situé en aval de la palette 207 ; un carburant y est injecté à relativement basse pression : l'irruption par la lumière 210 d'un jet d'air comprimé à haute pression entraîne une réaction de 

 <Desc/Clms Page number 14> 

 combustion localisée au confluent de ces deux composants. 



  La section de la lumière 210 et sa position sont déterminées à la fois pour stabiliser l'effet de poussée et obtenir une combustion aussi complète que possible. 



   Les cycles de combustion se produisent simultanément dans les n chambres de combustion 204a, ce qui répartit les sollicitations mécaniques sur l'arbre 2. 



   L'usage de matériaux céramiques et/ou d'aciers spéciaux permet d'obtenir à la fois une bonne tenue aux sollicitations thermiques (importantes) engendrées dans le moteur et un coefficient de friction réduit entre les surfaces rotor-stator-palettes. 



   Il est possible, en fonction de la charge auquel le moteur est soumis, de faire varier le nombre de chambres 204a en service. A titre d'exemple, on peut mettre en service la totalité des cavités 204 pour le démarrage du moteur et pour sa montée en régime. Lorsque la puissance demandée diminue, un certain nombre de cavités 204 peuvent ensuite être mises hors-service par un dispositif de régulation approprié. 



   On notera également que le présent moteur, comme un moteur classique, peut être doté aussi bien d'une alimentation atmosphérique que d'une suralimentation. 



   La conception très simple du moteur n'exclut pas pour autant une gestion centralisée de différents paramètres (injection, allumage etc), ce qui permet d'en accroître encore le rendement. 



   La Fig. 10 montre une particularité de construction intéressante d'une machine suivant l'invention. 



  Le stator 203 est divisé ici en n segments angulaires 217 ajustables de façon fine les uns par rapport aux autres par des mécanismes d'ajustement 218 micrométriques (par exemple à fonctionnement hydraulique) incorporés dans le carter 219. 



  Le stator 203 peut ainsi être ajusté de façon très précise au diamètre du rotor 201, quelle que soit l'usure relative de ces deux éléments. La liaison entre deux segments 217 est 

 <Desc/Clms Page number 15> 

 réalisée au voisinage des palettes 207 de façon à limiter les problèmes de continuité. Ces liaisons sont de préférence disposées, pour limiter les problèmes d'étanchéité, à l'admission (lorsque la machine fonctionne en compresseur) et à l'échappement (lorsque la machine fonctionne en moteur). 



   Une particularité avantageuse du moteur tel que décrit réside dans la dissociation des chambres de compression et de combustion. Il est en effet possible, à l'aide d'un dispositif de régulation approprié, de dériver le flux d'air comprimé lorsque le moteur est soumis à un ralentissement. En cas notamment de freinage d'un véhicule équipé du moteur suivant l'invention, on dispose donc d'un frein moteur très puissant, l'air comprimé par le compresseur pouvant être expulsé vers un dispositif d'échappement étranglé ou vers un réservoir sous pression (ce qui permet la récupération d'une partie de l'énergie due au freinage). 



   La Fig. 11 est une vue en perspective avec arrachement d'un mode de réalisation d'une machine 300 dans lequel on a inversé les particularités respectives du rotor et du stator. 



   Dans ce cas, les cavités 304 et les saillants 305 sont disposés dans le stator 303. 



   Les palettes 307 sont logées dans le rotor 301, où elles bénéficient de la force centrifuge, venant en appoint des moyens de rappel 309, pour assurer l'étanchéité du contact rotor-stator. 



   Dans ce mode de réalisation, tout comme dans les modes de réalisation précédents, l'échappement et/ou l'admission peuvent être placés au choix sur le rotor ou sur le stator. 



   Il va de soi que dans les modes de réalisation ci-dessus, l'on peut renforcer   l'herméticité   du contact rotor-stator par l'adjonction de segments d'étanchéité disposés périphériquement de part et d'autre de l'organe 

 <Desc/Clms Page number 16> 

 (rotor ou stator) comportant les cavités 4 et/ou s'étendant axialement sur les saillants 6.

Claims (19)

  1. EMI17.1
    R E V E N D I C A T I O N S REVENDICATIONS 1.-Machine volumétrique à fluide comportant un carter enfermant un stator (3) et un piston rotatif comprenant un rotor (1) monté sur un arbre (2) central, caractérisée en ce que - le stator (3) présente la forme d'un corps creux en cylindre de révolution - le rotor (1) présente la forme d'un second cylindre de révolution, l'axe de ces cylindres de révolution coïncidant avec celui de l'arbre (2), le premier et le second cylindre étant en contact à frottement hermétique, - le rotor (1) comporte ménagées dans la face latérale du second cylindre de révolution, n cavités (4) (n valant au moins un) s'étendant en longueur suivant un arc circulaire, les extrémités longitudinales de ces cavités (4) étant séparées les unes des autres par un arc (6)
    de la face latérale du cylindre de base du rotor - le stator (3) comporte n palettes (7) mobiles, s'étendant dans un plan sécant parallèle à l'axe de l'arbre central (2), l'extrémités (8) de chacune de ces n palettes (7) dirigée vers le rotor (1), dite extrémité d'attaque (8), présentant une forme correspondant à la section transversale des cavités (4) ménagées dans le rotor (1), des moyens de rappel (9) solidaires du stator (3) agissant sur ces palettes (7) de façon telle que l'extrémité d'attaque (8) de chacune de ces n palettes (7) s'applique de façon hermétique contre la section transversale de chaque cavité (4) du rotor (1), et - n lumières d'admission (10) et de n lumières d'échappement (11) débouchant de façon alternée dans chacune des n cavités (4).
  2. 2.-Machine volumétrique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les lumières d'admission (10) et les lumières d'échappement (11) sont disposées sur le stator (3), de part et d'autre de chaque palette (7). <Desc/Clms Page number 18>
  3. 3.-Machine volumétrique suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'arbre (2) est apte à être relié à un organe moteur, de sorte qu'elle agit comme une pompe à fluide.
  4. 4.-Machine volumétrique suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que chaque lumière d'admission (10) est dotée de moyens de raccordement à un fluide sous pression, de sorte que la machine agit comme un moteur hydraulique.
  5. 5.-Machine volumétrique (300) à fluide comportant un carter enfermant un stator (303) et un piston rotatif comprenant un rotor (301) monté sur un arbre (302) central, caractérisée en ce que - le stator (303) présente la forme d'un corps creux en cylindre de révolution - le rotor (301) présente la forme d'un second cylindre de révolution, l'axe de ces cylindres de révolution coïncidant avec celui de l'arbre (302) central, le rotor et le stator étant en contact à frottement hermétique - le stator (303) comporte, ménagées dans la face latérale du premier cylindre de révolution, n cavités (304) (n valant au moins un) s'étendant en longueur suivant un arc circulaire, les extrémités longitudinales de ces cavités (304) étant séparées les unes des autres par un arc de la face latérale du cylindre de base du stator - le rotor (301)
    comportant n palettes (307) mobiles, s'étendant dans un plan sécant parallèle à l'axe de l'arbre central, l'extrémité (308) de chacune de ces n palettes (307) dirigée vers le stator (303), dite extrémité d'attaque (308), présentant une forme correspondant à la section transversale des cavités (304) ménagées dans le stator (303), des moyens de rappel (309) solidaires du stator (303) agissant sur ces palettes (307) de façon telle que l'extrémité d'attaque (308) de chacune de ces n palettes (307) s'applique de façon hermétique contre la section transversale de chaque cavité (304) du stator (303) ; <Desc/Clms Page number 19> - n lumières d'admission (310) et n lumières d'échappement (311) débouchant de façon alternée dans chacune des n cavités (304).
  6. 6.-Moteur thermique périodique (200) caractérisé en ce qu'il comporte une machine volumétrique suivant la revendication 1 dans laquelle le stator (203) comporte - n moyens d'injection (212) d'un fluide combustible disposés, par rapport au sens de rotation du rotor (201), en aval des n palettes (206) - n moyens d'inflammation d'un mélange [carburant-comburant] sous pression disposés en aval de chaque lumière d'admission (210), les n lumières d'admission (210) étant reliées chacune à un organe compresseur apte à délivrer un fluide comburant sous pression.
  7. 7.-Moteur thermique suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens d'inflammation du mélange [carburant-comburant] comprennent des bougies à étincelles.
  8. 8.-Moteur thermique suivant la revendication 6, caractérisé en ce que chaque moyen d'inflammation du mélange [carburant-comburant] est réalisé par les conditions de température et de pression de ce mélange.
  9. 9.-Moteur thermique suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte n bougies chauffantes.
  10. 10.-Moteur thermique suivant l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que au moins la surface du rotor (201) et celle des palettes (207) mobiles du stator (203) sont en matériau céramique.
  11. 11.-Moteur thermique suivant l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que l'organe de compression est constitué par un compresseur volumétrique (100) suivant la revendication 3, monté sur le même arbre (2) que le moteur (200), le fluide comburant étant délivré dans chacune des n cavités (204) du moteur par une des n cavités (104) correspondantes du compresseur volumétrique (100), les cycles de fonctionnement du compresseur (100) et du moteur (200) étant décalés dans le temps les uns par <Desc/Clms Page number 20> rapport aux autres de façon telle que les n cavités (104) du compresseur délivrent le fluide comburant à la pression et au moment adéquats dans les n cavités (204) correspondantes du moteur (200).
  12. 12.-Moteur thermique suivant la revendication 11, caractérisé en ce que le décalage dans le temps des cycles respectifs du moteur (200) et du compresseur (100) est réalisé par un décalage angulaire (a) des organes respectifs par rapport à l'axe de l'arbre central (2).
  13. 13.-Moteur thermique suivant l'une quelconque des revendications 11 et 12, caractérisé en ce que les rotors (104,204) respectifs forment un seul élément rotatif (104,204).
  14. 14.-Moteur thermique suivant l'une quelconque des revendications 11 à 13 caractérisé en ce que les cavités (104) du compresseur (100) et les cavités (204) du moteur (200) sont mises en communication périodique par l'intermédiaire de lumières axiales.
  15. 15.-Moteur thermique suivant l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce qutil comporte n chambres de stockage (213) communiquant en alternance, à la position relative adéquate, avec une lumière d'évacuation (111) du compresseur (100) et avec une lumière d'admission (210) correspondante du'moteur (200).
  16. 16.-Moteur thermique suivant l'une quelconque des revendications 11 à 15, caractérisé en ce que les n cavités (104,204) présentent une section transversale sensiblement trapézoïdale.
  17. 17.-Moteur thermique suivant l'une quelconque des revendications 11 à 15, caractérisé en ce que les cavités (104,204) présentent une section transversale sensiblement hémicirculaire.
  18. 18.-Moteur thermique suivant l'une quelconque des revendications 6 à 17, caractérisé en ce que la surface intérieure du stator (203) est composée d'au moins n segments angulaires (217) maintenus par des moyens de <Desc/Clms Page number 21> positionnement (218) ajustables dans le carter (219).
  19. 19.-Moteur thermique suivant la revendication 18, caractérisé en ce que les lumières d'échappement sont disposées entre les extrémités contiguës des n segments angulaires (217).
BE9600588A 1996-06-27 1996-06-27 Machine a effet volumetrique a piston rotatif et moteur derive d'une telle machine. BE1010391A3 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE9600588A BE1010391A3 (fr) 1996-06-27 1996-06-27 Machine a effet volumetrique a piston rotatif et moteur derive d'une telle machine.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE9600588A BE1010391A3 (fr) 1996-06-27 1996-06-27 Machine a effet volumetrique a piston rotatif et moteur derive d'une telle machine.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BE1010391A3 true BE1010391A3 (fr) 1998-07-07

Family

ID=3889845

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BE9600588A BE1010391A3 (fr) 1996-06-27 1996-06-27 Machine a effet volumetrique a piston rotatif et moteur derive d'une telle machine.

Country Status (1)

Country Link
BE (1) BE1010391A3 (fr)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007060688A1 (fr) * 2005-11-24 2007-05-31 Vikrant Dhoke Moteur rotatif a combustion interne a haut rendement
WO2010002364A1 (fr) * 2008-07-03 2010-01-07 The Revolution Motor Company Llc Moteurs rotatifs, systèmes et procédés associés
CN108915782A (zh) * 2018-08-02 2018-11-30 湘潭大学 一种轴心式转子膨胀机及其工作方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3995601A (en) * 1975-01-13 1976-12-07 Schwartz Everett C Rotary internal combustion engine
DE3321270A1 (de) * 1983-03-31 1984-10-04 Heinz 5102 Würselen Schneider Drehkolbenmotor
EP0172033A2 (fr) * 1984-08-15 1986-02-19 Tai-Her Yang Moteur à combustion interne
WO1987002096A1 (fr) * 1985-10-02 1987-04-09 Zettner Michael L Moteur a cylindres rotatifs

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3995601A (en) * 1975-01-13 1976-12-07 Schwartz Everett C Rotary internal combustion engine
DE3321270A1 (de) * 1983-03-31 1984-10-04 Heinz 5102 Würselen Schneider Drehkolbenmotor
EP0172033A2 (fr) * 1984-08-15 1986-02-19 Tai-Her Yang Moteur à combustion interne
WO1987002096A1 (fr) * 1985-10-02 1987-04-09 Zettner Michael L Moteur a cylindres rotatifs

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007060688A1 (fr) * 2005-11-24 2007-05-31 Vikrant Dhoke Moteur rotatif a combustion interne a haut rendement
WO2010002364A1 (fr) * 2008-07-03 2010-01-07 The Revolution Motor Company Llc Moteurs rotatifs, systèmes et procédés associés
CN108915782A (zh) * 2018-08-02 2018-11-30 湘潭大学 一种轴心式转子膨胀机及其工作方法
CN108915782B (zh) * 2018-08-02 2020-05-19 湘潭大学 一种轴心式转子膨胀机及其工作方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1325578C (fr) Groupe motopropulseur a accumulateur elastique d&#39;elasticite variable et vehicule comportant un tel groupe
US6354262B2 (en) Rotary engine and compressor
JP3136698U (ja) ロータリー内燃機関
JP3301758B2 (ja) 内燃機関
EP0034085A1 (fr) Générateur de gaz à variation de volume
BE1010391A3 (fr) Machine a effet volumetrique a piston rotatif et moteur derive d&#39;une telle machine.
FR2674903A1 (fr) Machine rotative.
FR2598746A1 (fr) Machine a piston rotatif.
JPH0742841B2 (ja) ロータリ式内燃機関
JPH1068301A (ja) ベーン回転式容積変化装置及びそれを用いた内燃機関
JP2009504978A (ja) エネルギ伝達機
JP2004530828A5 (fr)
FR2617537A1 (fr) Dispositif de transmission de puissance a fluide
FR2782120A1 (fr) Ensemble moteur thermique a explosion unique ou multiple par tour a mouvements combines rotatifs et a compression exterieure
FR2792364A1 (fr) Compresseurs et turbines a palettes de mode chambre statique
BE892384A (fr) Moteur rotatif a combustion interne
BE896308A (fr) Moteur rotatif a combustion interne
WO2021084176A1 (fr) Moteur à combustion interne
BE818779A (fr) Moteur rotatif.
BE652128A (fr)
FR2716235A1 (fr) Système de moteurs rotatifs à explosion ou à combustion interne.
FR2716493A1 (fr) Machine à pistons rotatifs utilisable notamment en tant que moteur thermique.
CA2452240A1 (fr) Moteur alternatif rotatif a aubes balancier, sans contact
FR2827006A1 (fr) Moteur rotatif
WO2001073266A1 (fr) Machine motrice et receptrice a mouvement rotatif

Legal Events

Date Code Title Description
RE Patent lapsed

Owner name: ORPHANIDIS MICHALIS

Effective date: 20010630