<Desc/Clms Page number 1>
MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de BREVET D'IMPORTATION " Machine rotative Il.
La présente invention a trait à des moteurs ou à des compresseurs rotatifs, comportant un rotor tournant dans une enveloppe à alésage cylindrique, dans des conditions telles que l'espace annulaire compris entre le rotor et le stator est divisé, par des nervures régulièrement espacées, en un certain nombre de compartiments.
Cette invention est applicable surtout aux moteurs à explosions, et son but principal est de prévoir un moteur à explosions de construction simplifiée et à rendement élevé.
<Desc/Clms Page number 2>
Elle vise, en outre, à prévoir un moteur possédant un moment de rotation régulier, lui conférant une grande uniformité de fonctionnement.
La présente invention vise, de plus, à prévoir un moteur à explosions à haut rendement de puissance par rapport à son poids, caractéristique qui le rend particulièrement approprié à l'aviation.
Il doit être bien entendu, cependant, que les moteurs construits sous les termes de la présente invention, sont capables d'être modifiés pour emploi comme compresseurs ou comme machines à vapeur.
Ces buts, et d'autres de la présente invention, ressortent de la description donnée ci-après, à l'appui des gravures ci-jointes, qui représentent diverses modalités de oonstruction, et diverses modifications de ces oonstructions, des moteurs rotatifs faisant l'objet de la présente invention, comme suit :
La figure 1 est une élévation, partiellement en coupe, d'un moteur rotatif à explosions construit sous les termes de la présente invention.
La figure 2 est une vue latérale en coupe le long de la ligne 2 - 2 de la figure 1.
Les figures 3 et 4 sont des vues de détail, sur une plus grande échelle, du rotor dans ses diverses positions, représentant le cycle d'opérations.
La figure 5 est une vue de détail d'une construction modifiée.
La figure 6 représente un mode d'exécution de la présente invention constituant un compresseur rotatif.
La figure 7 représente une construction modifiée de soupape obturatrice, destinée à des moteurs rotatifs, en particulier, du type représenté par les figures 1 et 2, chargés de
<Desc/Clms Page number 3>
gaz comprimés à l'avance, et
La figure 8 représente une construction modifiée de soupape obturatrice, destinée à servir de troisième dispositif d'obturation.
Les mêmes chiffres de renvoi se rapportent, sur toutes les gravures, aux mêmes pièces.
Il doit être entendu que divers détails de construction qui sont clairement indispensables, et qui ne peuvent manquer de se présenter à l'esprit du technicien spécialisé, sont omis tant de la description que des gravures, dans un but de simplification.
Il sera constaté, en se référant en premier lieu aux figures 1 et 2, que le rotor, à rainure et clavette, est monté sur un arbre et que ce rotor comporte une douille 2 et des bras radiaux 3 portant un élément en forme de tambour 4, dont la périphérie est munie d'un certain nombre de nervures transversales 5 espacées régulièrement.
L'enveloppe se compose d'une pièce principale annulaire 6, munie de plaques latérales appropriées 7, dans laquelle sont pratiquées des chambres ou conduits destinés, comme il est dit à la suite, au transfert des gaz et au logement des diverses soupapes, des dispositifs d'obturation et autres pièoes analogues, et les plaques latérales susdites sont perforées pour donner passage aux tiges de commande des dispositifs et soupapes d'obturation. Le tambour 4 est muni, de chaque côté, d'un retrait 6, dans lequel s'adaptent ( avec le concours d'un dispositif d'étanchéité qui n'est pas représenté ), les susdites plaques 7, et il est formé de la sorte des chambres 9, de dimensions égales, entre le rotor et son enveloppe.
Les dimensions de ces chambres sont déterminées tant par les diamètres respectifs du rotor et de l'espace qui le sépare du stator, que par le nombre des compartiments formés. Il est
<Desc/Clms Page number 4>
prévu un nombre de séries de dispositifs d'obturation égal à la moitié du nombre des compartiments. Ces dispositifs font office de soupapes et sont logés, de manière étanche aux gaz, dans les retraits aménagés dans l'enveloppe. Chaque série se compose de trois dispositifsd'obturation qui oontrôlent de part en part les compartiments, et qui sont les premiers dispositifs d'obturation et d'admission 10 logés dans les retraits 17, les deuxièmes dispositifs d'obturation et de transfert étant logés, de même que les troisièmes dispositifs d'obturation et récepteurs de charge, dans les retraits 18.
Des ressorts de pression 13 pressent ces dispositifs d'obturation contre la surface du rotor, de façon à former oloison dans la position abaissée. Le dispositif à ressort peut affecter une forme appropriée quelconque.
L'alimentation s'effectue à partir du carburateur ou d'une autre source de combustible appropriée quelconque, par l'intermédiaire d'un conduit 14 usiné dans un des paliers de l'arbre 1, et de là par les bras 15 qui communiquent avec des conduits 16 pratiqués dans l'enveloppe 6. Ces derniers sont, à leur tour, en communication avec les conduits 17 et avec des conduits 19 dont sont munis les dispositifs de cloisonnement 10, dans leur position d'obturation. A l'avant des dispositifs obturateurs d'admission ( par rapport à la direction de rotation du rotor, soit dans le sens des aiguilles d'une montre), sont prévus des conduits d'échappement 20, menant à un collecteur de modèle approprié, qui n'est pas représenté.
Le couvercle à travers duquel s'effectuent l'insertion et l'enlèvement des ressorts de pression 13, est muni de trous filetés, obturés par des bouchons filetés de type approprié 21 ( figure 2 ), pour l'exécution des opérations d'insertion et d'enlèvement de ces ressorts.
Les mouvements d'application des dispositifs d'obturation
<Desc/Clms Page number 5>
et de leur relevage sont commandés par des ressorts 13, de même que par un système de voies à cames disposées de chaque côté du rotor, et de dispositifs auxiliaires dont les dispositifs d'obturation sont eux-mêmes munis. Il est prévu de la sorte, des deux côtés du rotor et faisant corps avec lui, des voies à cames 22 et 23, dont les premières sont destinées à actionner les dispositifs obturateurs, tant d'admission que de transfert, et les autres les troisièmes dispositifs d'obturation. Les dispositifs obturateurs de transfert sont munis de tiges latérales 24 portant des galets 25 roulant sur les voies à oames 22.
Un dispositif identique actionne les dispositifs obturateurs d'admission, tandis que des tiges latérales 26, portant des galets 27 roulant sur des voies à cames 23, actionnent le troisième dispositif d'obturation. Les voies à cames 22 possèdent le même contour que la surface du rotor, de manière à ce que les dispositifs obturateurs d'admission, de même que ceux de transfert, suivent le contour du rotor, mais le profil de la voie à cames 23 est agencé de manière à ce que les troisièmes dispositifs d'obturation soient maintenus relevés de la surface du rotor, sauf pendant la phase d' explosion, et pendant une période de temps de longueur appropriée suivant l'explosion, comme il sera expliqué ci-après.
Toutes ces tiges latérales traversent des ouvertures de nature appropriée pratiquées dans les plaques latérales 7. Les tiges appartenant aux troisièmes dispositifs obturateurs 12 sont représentées par le chiffre 28 sur la figure 2.
Il est prévu un dispositif de soupape assurant l'obturation entre les sections haute et basse pression d'un oompartiment, après qu'une nervure 5 a dépassé une des paires de dispositifs obturateurs, et jusqu'à ce que cette paire de dispositifs obturateurs ait repris sa position normale, comme suit : Un conduit 29 dans l'élément annulaire 6, communique
<Desc/Clms Page number 6>
avec un espace 30, muni d'un siège 31, qui oommunique à son tour avec un autre conduit 32 prévu dans la pièce 6. La oommunication entre ces deux conduits 29 et 32 est établie ou interrompue, selon la position de la tête de soupape 33.
Cette dernière est montée sur une tige 34, qui traverse la plaque latérale 7, et porte un galet 35 roulant sur une voie à cames 36, dont l'effet est de soulever la tête de soupape 33, ou de lui permettre d'effectuer sa fermeture sous l'influence du ressort 37. Les gravures indiquent clairement qu'il est prévu un mécanisme du genre décrit ci-dessus pour chaque série de dispositifs d'obturation.
Dans le dispositif obturateur de transfert 11 de chaque série est prévu un conduit 38, tandis que le troisième dispositif obturateur 12 est muni d'un conduit auxiliaire 39, qui communique avec une chambre de compression 40 prévue dans ledit dispositif obturateur. Cette chambre 40 est en oommunioa- tion aveo une partie de oompartiment située vers le rebord arrière d'une des nervures, dans la position abaissée du dispositif obturateur 12.
Comme le fera voir la description donnée ci-dessous, les conduits 29, la chambre 30, et les conduits 32 constituent un ensemble d'organes destinés à effectuer le transfert de la charge aspirée aux conduits de la paire de dispositifs obturateurs 11 et 12.
Passons maintenant aux figures 3 et 4, qui représentent, outre une série complète de dispositifs obturateurs et de soupapes, le mode de fonctionnement du moteur. Il sera nécessaire de faire observer, pour commencer, que le fonctionnement de toutes les séries de dispositifs obturateurs est synchrone.
Comme l'indique la figure 3, le dispositif obturateur 10 est pressé par un ressort contre le rotor, dans la position représentée, après avoir effectué ses mouvements de montée et
<Desc/Clms Page number 7>
de descente le long du contour de la nervure 5, pendant le passage de cette dernière et, dans cette position, les oonduits 16 et 19 sont alignés. Il sera facile de se rendre oompte de ce que, dans ces conditions, le déplacement du rotor fera aspirer la charge du carburateur, ou d'une source dtali- mentation analogue, dans la partie .du oompartiment 91 située entre ledit dispositif obturateur 10 et le rebord arrière de la nervure 5 qui passe, et ce jusqu'à ce que cette dernière atteigne le dispositif obturateur 11. Les deux dispositifs obturateurs 10 et 11 commencent alors à se lever.
Le déplacement du dispositif obturateur 10 interrompt l'admission de combustible, tandis que le déplacement du dispositif obturateur 11 interrompt la communication entre la chambre 30 et la chambre 40. Dans cette position, le compartiment 9, situé entre les deux dispositifs d'obturation en question, est rempli d'une charge aspirée.
Un nouveau déplacement fera commencer le refoulement de la charge, par le conduit 29, dans le compartiment 30. L'espace 40 contient une charge comprimée à 1' avance, et, quand le rotor se trouvera dans la position représentée par la figure 3, dans laquelle tous les dispositifs obturateurs sont pressés oontre le rotor, tandis que le dispositif obturateur 12 suit le contour du rebord arrière d'une nervure, cette charge comprimée à l'avance s'allume dans l'espace restreint situé entre le compartiment 40 et le rebord arrière de la nervure qui vient de passer.
Pour empêcher que cette charge comprise dans l'espace 40 ne fasse retour, et ne s'échappe dans l'espace sous basse pression de l'autre côté du dispositif d'obturation 11, la soupape 33 se ferme pendant que la nervure dépasse le conduit 29, et pendant que les dispositifs d'obturation 11 et 12 retombent. Revenons maintenant à la charge aspirée dont il a été question ci-dessus. Cette charge est comprimée dans l'espace 30 et dans le conduit 38,
<Desc/Clms Page number 8>
jusqu'à ce que le dispositif d'obturation 12 se relève, peu de temps après la combustion, comme le fera voir le profil de la came 23, de manière à ce que les conduits 38 et 39 s'alignent. La charge comprimée pénètre alors dans ltespaoe 40, jusqu'à ce que la nervure suivante coupe le conduit 29, et le dispositif d'obturation 11 commence à se relever.
Après qu'une charge a fait explosion, le oompartiment qui contient les gaz de combustion continue son mouvement de rotation jusqu'à ce que la nervure suivante chasse ces gaz par le conduit de décharge 20, tandis que le dispositif obturateur d'admission avant forme cloison. Il est évident que, dans ces conditions, les compartiments s'allument et se déchargent alternativement et que, tandis qu'une explosion a lieu dans l'espace restreint du compartiment situé entre le rebord arrière d'une nervure 5 et le dispositif obturateur 12, dans l'autre espace, situé entre le rebord avant de la nervure suivante et le dispositif obturateur 11, s'effectue la oompression d'une charge.
Cette dernière, après le relèvement dudit dispositif obturateur 12, est refoulée dans un espace de réception approprié, oomposé des chambres 30 et 40 et des conduits 38 et 39.
Comme le fait voir la figure 4, le compartiment 9 contient une charge aspirée, l'espace 40 une charge comprimée, et les deux compartiments 9E contiennent des gaz de combustion, tandis que, dans la position représentée par la figure 3, les dispositifs d'obturation 12 sont tombés dans leur position d'allumage, les dispositifs d'obturation 11 occupent leur position de cloisonnement, et les dispositifs 10 forment une entrée d'admission de charge dans le compartiment suivant, de même qu'une cloison pour l'évacuation des gaz de combustion.
Il est, dans l'exemple représenté, produit simultanément cinq impulsions et, comme il y a dix nervures ou oompartiments, il se produira oinquante impulsions par rotation. Con-
<Desc/Clms Page number 9>
formément aux figures 3 et 4, les nervures 5 et les dispositifs d'obturation 10, 11 et 12 sont munis de bandes de fermeture étanche indiquées dans tous les cas par le chiffre 41, soumises à l'effort de ressorts de type approprié logés au fond de leurs rainures. Les retraits 17 et 18 sont, en outre, pour empêcher toute percussion ou pression excessive de la part des dispositifs d'obturation, munis d'un épaulement en 42, et les dispositifs d'obturation sont agencés de manière correspondante.
Le mouvement descendant des dispositifs d'obturation est restreint de la sorte dans une mesure suffisante pour empêcher toute friotion démesurée avec le rotor, et ce sans préjudice à l'efficacité de l'étanchéité obtenue.
Dans le cas de l'agencement modifié représenté par la figure 5, il est prévu une construction dans laquelle les dimensions des compartiments, déterminées par la distance entre la surface du rotor et la paroi intérieure du stator, sont trop grandes pour permettre aux nervures de couvrir la distance entière séparant ces deux pièces. Dans le but cependant d'assurer l'étanchéité voulue, il est prévu un dispositif d' obturation radial 43, coulissant dans une rainure pratiquée dans chacune des nervures et refoulé vers l'extérieur par un dispositif à ressort 44, de manière à établir une cloison transversale dans un compartiment. Les dimensions des dispositifs d'obturation 10, 11 et 12 sont telles, et leurs conduits sont agencés de telle sorte que ces pièces ne se rabattent pas complètement dans leurs retraits 17 et 18.
La surface intérieure de l'enveloppe est, d'autre part, recourbée en 45 et 46, et la surface des dispositifs d'obturation possède une forme correspondante en 47, 48 et 49, et l'arête biseautée 50 du dispositif d'obturation 43 est guidée à ces endroits, au cours de son passage sur les dispositifs dtobtu- ration rabattus.
<Desc/Clms Page number 10>
Il sera facile de se rendre compte du fait que cette construction permet d'augmenter la capacité des compartiments par rapport à celle des compartiments prévus dans le mode de construction déjà décrit, à égalité de dimensions extérieures des moteurs.
Le mode d'exécution du sujet de la présente invention représenté par la figure 6, a trait à un oompresseur rotatif.
Le rotor et son enveloppe sont de construction sensiblement pareille à celle déjà décrite, et il est prévu quatre nervures 5, divisant l'espace annulaire en quatre compartiments 9.
Deux paires de dispositifs d'obturation sont logées dans 1' enveloppe, diamétralement en regard l'une de l'autre, et un des dispositifs d'obturation 10 est muni d'un conduit 19, communiquant avec le conduit d'admission 16, qui est à son tour en communication avec un dispositif de carburation de type approprié. Il est prévu un conduit de décharge ou d'échappement à l'avant de chacune des paires de dispositifs d' obturation.
Le rotor se meut dans le sens des aiguilles d'une montre et, dans la position représentée, la partie d'un compartiment 9, comprise entre le rebord arrière d'une nervure 5 et le dispositif d'obturation 10, aspire une charge de la source d'alimentation. La nervure suivante soulève alors les deux dispositifs d'obturation d'une même paire, et le dispositif de cloisonnement étanche 51 soulève d'abord les deux dispositifs d'obturation conformément au contour d'une des nervures. Les deux compartiments 91, dans lesquels une charge avait été aspirée, se sont déplacés sur ces entrefaites et contiennent maintenant une charge aspirée, et non oomprimée, et ces compartiments sont compris entre paires de dispositifs d'obturation.
La nervure avant d'un compartiment 91 a, sur ces entrefaites, dépassé un des conduits 20, et la charge
<Desc/Clms Page number 11>
aspirée que ce compartiment contenait en est chassée . Il sera évident que, dans ces conditions, au cours de la rotation du rotor, une des paires de compartiments opposés aspire une charge, tout en déchargeant la charge aspirée par l'autre paire de compartiments, tandis que l'autre paire effectue le transfert d'une charge aspirée, au cours de sa rotation, vers un des conduits d'échappement et que les fonotions de ces deux paires seront alternées.
Les deux conduits 20 mènent à une ohambre de compression ou réservoir 52, situé à l'intérieur ou à l'extérieur de l'enveloppe de l'appareil, dans lequel ce dernier refoule les charges expulsées.
Une des caractéristiques de la présente invention est que la charge, comprimée par l'appareil décrit ci-dessus, peut être aoheminée du réservoir de ce dernier aux conduits d'admission du moteur à explosions déjà décrit. Les rotors de ces deux appareils peuvent, de la sorte, être montés sur un arbre commun, tandis que les deux enveloppes sont convenablement établies et assises, et munies de conduits appropriés, de manière à ce que le réservoir de l'un soit en communication avec les lumières d'aspiration de l'autre. Ledit réservoir peut se composer d'une chambre annulaire, dont la largeur est approximativement égale à l'épaisseur de l'enveloppe. Il va sans dire que les diverses pièces, tant du compresseur que du moteur, peuvent être rapportées ou coulées, selon les exigenoes de la construction.
L'agencement du groupe compresseur-moteur combiné peut encore être tel que la quantité de gaz oomprimée dans le réservoir soit légèrement supérieure à celle requise pour l'alimentation du moteur, de façon à assurer que ce dernier soit constamment alimenté de charges sous pression. Dans ces conditions, et dans le cas du moteur à explosions représenté par
<Desc/Clms Page number 12>
les figures 1, 2, 3 et 4, les charges sont soumises à compression à deux reprises.
Il sera, en outre, facile de se rendre compte de ce que, s'il est fait usage d'un compresseur préalable, il est possible de se dispenser de toute compression à l'intérieur du moteur. Cet arrangement exige une modification des dispositifs d'obturation, représentée, à titre d'exemple, par la figure 7.
Il est prévu, dans ce cas, une paire de dispositifs d' obturation 51a et 12a . Dans cette construction, le dispositif d'obturation 51a est normalement pressé contre la surface du rotor, et suit le contour de ce dernier, tandis que le dispositif d'obturation 12a est normalement relevé dans la chambre. Le conduit d'admission 16 est en communication avec le conduit 39 dans le dispositif d'obturation 12a, et la charge comprimée est, par suite, refoulée dans l'espace 40a. Quand une nervure 5 vient de dépasser les dispositifs d'obturation, le dispositif d'obturation 51a se lève, puis retombe, et, quand cette nervure vient de dépasser le dispositif d'obturation 12a, ce dernier est libéré. La charge explose alors et ce dispositif d'obturation reprend sa position normale, relevée.
Pendant et après l'explosion, l'autre dispositif d'obtu- ration forme une cloison, et les gaz de combustion provenant de l'espace de combustion précédent sont expulsés par le conduit 20.
Le mode d'exécution modifié représenté par la figure 8 constitue un agencement du dispositif obturateur de compression oscillant de l'une à l'autre de ses positions de travail.
Ce dispositif d'obturation se compose d'une pièce approximativement cylindrique 53, montée de manière à pouvoir osciller dans une enveloppe, et munie d'un espaoe intérieur de compression 54, de même que d'un pan coupé, fournissant une face re-
<Desc/Clms Page number 13>
courbée 55, qui, lorsque l'on fait osciller le dispositif d'obturation en question, reste à l'écart de la nervure 5 et complète la surface de l'alésage intérieur de l'enveloppe.
Cette pièce 53 est munie d'un levier coudé 56, dont un des bras porte un galet 27a roulant sur une voie à cames 23a, tandis que l'autre 'bras est raccordé à un ressort 57 forçant le galet à rester en prise avec la voie à cames.
En cours de fonctionnement, la face recourbée 55 forme une continuation de l'alésage, jusqu'à ce que le galet surmonte le dos de la came. La soupape 53 oscille alors, et vient occuper la position représentée par la gravure, pour l'explosion de la charge. Cette pièce 53 est, à l'expiration d'une période de temps appropriée, après l'explosion, rappelée,et la chambre 54 reçoit alors une nouvelle charge.
Il ne sera guère nécessaire d'insister sur le fait que l'enveloppe de l'appareil est munie d'un dispositif approprié de support, tel qu'une plaque d'assise 58 ( figure 1 ), et qutil sera prévu des logements appropriés pour les bougies d'allumage. La figure 2 représente une bougie montée dans le troisième dispositif d'obturation. Les bougies peuvent, néanmoins, être montées dans des positions convenables quelconques, pour l'allumage conformément aux exigences de la construotion de détail du moteur.
Il est préférable de faire en sorte que l'allumage de la charge s'effectue un moment avant que le rotor ne se trouve dans la position représentée par la figure 1, de manière à ce que l'effort impulsif principal soit communiqué au rotor tandis que la nervure occupe la position indiquée.
Dans le cas de l'agencement indiqué par la figure 6, soit celui de l'emploi du compresseur pour l'alimentation d'un moteur à explosions du type représenté par les figures 1 à 4, le réservoir est muni de lumières de décharge 59 alimentant
<Desc/Clms Page number 14>
chacune des lumières d'admission 16. Les dimensions de l'appareil de compression peuvent être inférieures à celles du moteur, et les deux unités peuvent convenablement être montées en parallèle, de manière à ce que les conduits 59 s'étendent radialement vers l'extérieur. Il sera facile de se rendre compte de ce que la commande du compresseur peut s'effectuer par engrenage de transmission, ou directement par le moteur, ou encore indirectement.
Il sera prévu un dispositif approprié de refroidissement. Des conduits d'eau peuvent, par exemple, être prévus dans l'enveloppe, avec ou sans ventilateur de refroidissement du rotor en particulier.
Les chambres de compression peuvent encore être agencées de manière à ce que celles destinées à l'allumage simultané soient allumées par une seule et même chambre.
Il sera, enfin, prévu les dispositifs de graissage voulus, sous les espèces, par exemple, de conduits de lubrifiant appropriés prévus dans le rotor et/ou dans l'enveloppe.