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La présente invention a pour objet un moteur à combustion interne à pistons rotatifs avec deux rotors à axes parallèles, tournant dans le même sens mais à des vitesses de rotation différentes, qui sont disposée l'un dans l'autre, le rotor intérieur do4t les arêtes sont .
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parallèles à l'axe restant toujours appliqué contre l'en- veloppe intérieure du rotor extérieur, de telle sorte que l'on obtient des chambres de travail à volume variable.
L'invention a pour but de simplifier la distribu- tion dans les moteurs à combustion interne de ce type et de réaliser cette distribution si possible sans éléments de commande spéciaux. Le moteur à combustion interne à pistons rotatifs suivant l'invention est caractérisé par le fait que le rotor extérieur est en avance par rapport au rotor intérieur et que dans les chambres de travail débouchent des canalisations de distribution, qui sont commandées chaque fois par le rotor recouvrant le canal en question en raison du mouvement relatif entre le rotor intérieur et le rotor extérieur.
Dans un moteur à combustion à pistons rotatifs, dans lequel le rotor extérieur est un corps creux ayant la forme d'une épicycloïde à deux arcs ou d'une courbe extérieure parallèle, contre laquelle le.rotor intérieur vient constamment s'appliquer par trois arêtes parallèles à l'axe, de manière telle que trois chambres de travail de volume variable sont fermées, et dans lequel le rapport entre les vitesses de rotation des rotors intérieur et extérieur est de 2 :
3, les canalisations de distribution débouchant dans les chambres de travail sont commandées suivant l'invention de manière telle que dans les trois chambres de travail un cycle à quatre temps est parcouru.,
Une autre caractéristique de l'invention se rappor- te à un moteur avec un rotor extérieur qui est un corps concave sous forme d'une épicycloïde à trois arcs ou d'une courbe extérieure parallèle à celle-ci, corps contre
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lequel vient s'appliquer constamment le rotor intérieur par quatre arêtes parallèles à l'axe, de manière telle que quatre chambres de travail sont fermées, le rapport entre les vitesses de rotation du rotor intérieur et du rotor extérieur étant de 3 : 4.
Dans ce cas, les canaux de distribution débouchant dans les chambres de travail sont, suivant l'invention, commandés de manière telle que dans les quatre chambres de travail un cycle à six temps est parcouru. A la suite du temps de travail, ce moteur peut exécuter différentes fonctions, par exemple : à la fin du temps de travail, les gaz détendus peuvent être conduits par un canal de transfert dans la quatrième chambre de la machine, dont le volume est à l'instant minimum. Lors de la rotation subséquente de la machine, les deux chambres augmentent de volume, de telle sorte au'une détente prolon- gée permet une utilisation supplémentaire de l'énergie des gaz.
Grâce à la disposition de lumières de commande supplémentaires la quatrième chambre de travail peut éga- lement être utilisée pour l'aspiration et le refoulement d'air de refroidissement. 'Cela permet en particulier de refroidir de manière efficace la cuvette de combustion dans le rotor intérieur.
Les canaux d'admission et d'échappement débouchent, suivant une autre caractéristique de l'invention, dans des lumières dans les parois latérales et/ou dans l'enveloppe du rotor ,extérieur et sont commandés par les arêtes exté- rieures du rotor intérieur. Il est particulièrement con- seillé de raccorder le canal d'échappement en direction en substance radiale à une lumière dans l'enveloppe du rotor extérieur, étant donné que de,cette manière
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l'évacuation des gaz d'échappement est favorisée par l'action centrifuge du rotor en mouvement.
En outre la disposition du canal d'échappement dans l'enveloppe du rotor extérieur présente l'avantage que contrairement à la disposition dans les parois latérales du rotor exté- rieur aucune combustion des joints en raison des tempéra- tures élevées des gaz d'échappement n'est possible.
L'admission du carburant ou du mélange carburant- air a lieu, suivant une autre caractéristique de l'inven- tion, à travers l'arbre creux du rotor intérieur, qui fait par conséquent fonction de canal d'admission, qui débouche dans des lumières dans les parois latérales du rotor in- térieur. En regard à celles-ci, des canaux de transfert sont prévus dans les parois latérales du rotor extérieur.- Abstraction faite de l'admission simple du carburant, cette disposition présente l'avantage supplémentaire rési- dant dans le fait que lors du contact du mélange avec les surfaces du canal et lors de la déflection du mélange a lieu une évaporation et un réchauffement du mélange, qui exercent une action de refroidissement puissante pour le rotor intérieur.
Le moteur à piston rotatif suivant l'invention fonctionne de préférence avec allumage extérieur. Lorsqu' on a indiqué plus haut que le rotor extérieur est en avance par rapport au rotor intérieur, on entend par cette expression également le principe de l'inversion cinématique, un des rotors étant fixe, tandis que l'autre rotor effectue un mouvement de rotation planétaire.
Le refroidissement du moteur peut avoir la forme d'un refroidissement par liquide ou par air, ou également
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de combinaison de ces de ,% systèmes de refroidissement, en plus du refroidissement ci-dessus décrit en particulier du rotor intérieur par évaporation de mélange, ou, pour le moteur à six temps, par aspiration et refoulement d'air de refroidissement pendant les cinquième et sixième temps.
Le dessin représente des chômas de principe de quelques formes de réalisation de l'objet de l'invention.
La fig. 1.représente en coupe longitudinale un moteur à combustion interne à pistons rotatifs avec un rotor extérieur sous forme d'épicycloïde à deux arcs et avec un rapport de vitesses de 2 : 3 entre le rotor inté- rieur et le rotor extérieur.
La fig. 2 est une coupe transversale suivant la ligne II-II de la fig. 1 du même moteur.
Les figs. 3 à 14 sont des schémas qui illustrent la distribution dans un moteur suivant les figs. 1 et 2.
Les figs. 15 à 34 sont des schémas pour illustrer la distribution dans un moteur, dont le rotor extérieur a la forme d'une épicycloïde à trois arcs, et dans lequel le rapport entre les vitesses du rotor intérieur et du rotor extérieur est de 3 : 4, le cinquième et le sixième temps étant utilisés pour une utilisation supplémentaire de l'énergie des gaz.
Les figs. 35 à 42 sont également des schémas d'un moteur avec rotor extérieur en forme d'une épicycloïde à trois arcs et avec un rapport de vitesses entre le rotor intérieur et le rotor extérieur de 3 : 4, les cinquième et sixième temps étant utilisés pour l'aspiration et le refoulement d'air de refroidissement.
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Dans la forme de réalisation suivant les figs. 1 et 2, le carter fixe est désigné par le chiffre de réfé- rence 1. Dans le carter 1 est monté par rotation le rotor intérieur 2, dont l'arbre 3 est creux. Le montage du @ rotor intérieur 2 ou plut8t de son arbre 3 dans le carter 1 a lieu par l'intermédiaire de roulements à rouleaux 4.
A une extrémité de l'arbre creux 3 est raccordé le carbu- rateur 5. Dans le carter 1, et autour du rotor intérieur 2 est monté également par rotation le rotor extérieur 6, qui est composé des parois latérales 7, de l'enveloppe 8 et'd'une bague extérieure 9. Le rotor extérieur 6 est monté dans le carter 1 au moyen de roulements à rouleaux 10.
La surface intérieure de l'enveloppe du rotor extérieur 6 a la forme d'une épicycloïde à deux ares ou d'une courbe extérieure parallèle à celle-ci (voir la Fig. 2). Le rotor extérieur tourne autour de l'axe de rotation M1: le rotor intérieur tourne autour de l'axe de rotation M2 et est appliqué par trois arêtes de joint 11 constamment contre la surface intérieure en forme d'épi- cycloïde de l'enveloppe 8 du rotor extérieur. Entre les arêtes 11 le contour du rotor intérieur 2 est similaire à la forme de la courbe enveloppe intérieure de l'épicycloïde.
Sur l'arbre creux 3 du rotor intérieur 2 est clave- tée une roue dentée 12, qui est en prise avec une roue dentée 14 montée sur l'arbre mené 13. L'arbre mené 13 est monté dans le carter 1 par l'intermédiaire de roulements à billes 15. Une roue dentée 16 est solidaire de la roue dentée 14 ou plutôt de l'arbre mené 13, cette roue dentée 16 étant en prise avec une roue dentée 17 qui est en
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liaison avec le rotor extérieur 6.
Le rapport de trans- mission entre l'arbre creux 3 et le rotor extérieur 6 par l'intermédiaire des roues dentées 12, 14, 16, 17 est choisi de manière telle que le rotor extérieur et le rotor intérieur tournent dans le même sens, le rapport entre les vitesses du rotor intérieur et du rotor exté- rieur étant de 2 : 3, de sorte par conséquent que le rotor extérieur est en avance par rapport au rotor intérieur.
'Le chiffre de référence 18 désigne le rupteur d'allumage, qui par l'intermédiaire des deux roues dentées 19., 20 est entraîné par l'arbre 3.
L'étanchéité du rotor intérieur 2 par rapport au rotor extérieur 6 est obtenue le long des surfaces d'en- veloppe du rotor extérieur à l'aide des arêtes d'étanchéi- té 11 précitées et le long des parois latérales 7 du rotor extérieur à l'aide de plaques de joint 21, qui sont montées dans le rotor intérieur 2 en étant mobiles axiale- ment et qui sont appliquées par exemple par la pression régnant dans les chambres de travail contre les parois latérales 7.
Pour le refroidissement du rotor extérieur 6, on a prévu dans l'enveloppe 8 un canal 22, dans lequel se trouve un liquide de refroidissement, qui, en raison du champ centrifuge produit par le rotor extérieur lors de sa rotation et en conséquence de l'effet de thermosyphon prenant naissance par suite du réchauffement inégal, est mis en circulation et produit une répartition calorifique uniforme. Pour l'évacuation de la chaleur, les parois latérales 7 du rotor extérieur sont munies d'ailettes 23 et la bague extérieure 9 du rotor extérieur est munie
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d'ailettes 24. L'air de refroidissement est aspiré à .travers les ouvertures 25 dans le carter 1 et est projeté dans le carter 1 qui, dans la zone proche du rotor exté- rieur 6, a la forme d'un carter spirale 26, qu'il quitte en 27.
Le mélange de carburant et d'air est aspiré du carburateur 5 à travers l'arbre creux 3 et passe par des canaux 28 dans le rotor intérieur 2 et aes lumières 29 dans les plaques de joint 21 vers des renfoncements 30 en forme de cuvette dans les parois latérales 7 du rotor extérieur et de là dans la chambre d'explosion ou de tra- vail. Dans le rotor intérieur est disposée une bougie d'allumage 32, qui est alimentée par un câble haute ten- sion 34 passant par l'arbre creux 3 et entouré d'un tube isolant 33.35 désigne la borne d'alimentation du câble 34.
Dans la zone de la bougie d'allumage 32, le rotor intérieur 2 présente une cuvette de combustion 36, qui sert à rédui- re la compression à la valeur désirée. 37 désigne le canal d'échappement, qui est disposé dans l'enveloppe 8 du rotor extérieur et qui a une forme telle que le champ centrifuge produit par le rotor extérieur 6 favorise l'évacuation des gaz brûlés. Il débouche dans le carter en spirale 26 de sorte que les gaz brûlés s'échappent vers l'extérieur conjointement avec l'air de refroidissement utilisé.
Le fonctionnement du moteur sera maintenant décrit avec référence aux figs. 3 à 14.
Conformément aux figs. 1 et 2, le rotor extérieur 6 a la forme d'une épicycloïde à deux arcs. Le rapport des vitesses de rotation du rotor intérieur 2 et du rotor
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extérieur 6 est de 2 :3, le rotor extérieur ayant la .vitesse de rotation la plus grande. Les deux rotors tour- nent dans le même sens. Pour la simplification de la représentation, on a choisi entre chaque couple de figures successives un écart angulaire qui est de 90 pour le rotor extérieur et de 60 pour lé rotor intérieur. L'axe de rotation du rotor intérieur est désigné par M2, celui du rotor extérieur par M1 La distance entre les'deux axes est e. Le canal d'admission est désigné par E, le canal d'échappement par A.
Les trois chambres de travail V1, V2 et V3 formées par le rotor extérieur 6 et le rotor intérieur 2 parcou- rent pendant les 12 phases représentées chacune un cycle complet à quatre temps. On décrit à présent les opérations en ce qui concerne la chambre V1.
Dans la fig. 3, la chambre V1 a le volume le plus petit, de sorte que l'on peut parler d'un point mort d'intersection, étant donné qu'il existe une connexion entre le canal d'admission E et le canal d'échappement A.
Lors de la rotation des rotors 2 et 6 dans le sens des aiguilles d'une montre, le rotor extérieur 6 tournant plus rapidement que le rotor intérieur 2, le volume de la chambre V1 augmente, et dans la position suivant la fig. 4, l'échappement est fermé et l'admission est partiellement ouverte. Dans la fig. 5, le canal d'admission E est presque totalement ouvert, et dans la fig. 6 la chambre V1 a atteint son volume maximum. Le temps d'admission est ainsi terminé.
Les figs. 7 à 9 illustrent le temps de compression.
Le'''canal d'admission E est obturé par le rotor intérieur 2
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et le volume de la chambre V1 diminue constamment avec compression des gaz frais qui s'y trouvent. Dans la zone du point mort supérieur, qui est représenté dans la fig.
9, a lieu l'allumage qui est illustré symboliquement par l'éclair Z. A partir de la fig. 10 a lieu la détente, la chambre de travail V1 augmente de volume, jusqu'à ce qu'entre les phases correspondant aux figs. 11 et 12 le canal d'échappement A est ouvert et que le temps d'échappement commence, qui parcourt les phases suivant les figs. 13 et 14, et se termine ensuite à la position suivant la fig. 3.
On constate que la commande de la distribution a lieu exclusivement par le mouvement relatif des deux rotors. Des éléments de commande spéciaux ne sont pas nécessaires. L'ouverture et la fermeture des canaux d'admission et d'échappement a lieu par les arêtes exté- rieures du rotor intérieur 2, le canal d'échappement A qui se trouve dans la surface enveloppe du rotor exté- rieur, étant commandé par les arêtes de joint 11 paral- lèles à l'axe du rotor intérieur 2, le canal d'échappe- ment E, qui se trouve dans les parois latérales du rotor extérieur, étant commandé par les arêtes latérales du rotor intérieur 2.
Le principe suivant l'invention de la commande de la distribution par le mouvement relatif des deux rotors n'est évidemment pas seulement applicable aux moteurs à combustion interne à pistons rotatifs, dont le rotor extérieur a la forme d'une épicyclolde à deux arcs et dans lesquels le rapport entre les vitesses du rotor intérieur et du rotor extérieur est de 2 : on peut
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au contraire utiliser d'autres rapports de vitesses et des rotors extérieurs ayant des formes différentes. Dans les figs. 15 à 42, ce mode de commande est illustré schématiquement pour un moteur à combustion interne à pistons rotatifs, dont le rotor extérieur 38 a la forme d'une épicycloïde à trois arcs.
Le rotor intérieur 39, qui pour plus de simplicité est représenté sous forme d'un carré, est appliqué par quatre arêtes de joint 40 constam- ment contre la surface enveloppe intérieure du rotor exté- rieur. L'axe de rotation du rotor extérieur 38 est dési- gné par M1, l'axe de rotation du rotor intérieur 39 par M2, La distance entre les deux axes est de e. Les deux rotors tournent dans le sens des aiguilles d'une montre, le rapport des vitesses entre le rotor intérieur et le rotor extérieur étant de 3 : 4, le rotor extérieur étant par conséquent en avance par rapport au rotor intérieur.
L'écart angulaire entre les différentes figures est de 60 pour le rotor extérieur et de 45 pour le rotor intérieur.
Avec un rotor, extérieur , sous forme d'une épicy- cloïde à deux arcs conformément à l'exemple de réalisation précédent, c'est un cycle quatre temps qui est parcouru dans les trois chambres de travail, tandis qu'avec un rotor extérieur sous forme'd'une épicyclolde à trois arcs, c'est un cycle six temps qui est parcouru dans quatre chambres. Dans ce dernier cas, les deux derniers temps peuvent exécuter plusieurs fonctions. Dans la forme de réalisation suivant les figs. 15 à 34, les deux derniers temps servent à obtenir une détente prolongée, pour per- mettre une utilisation supplémentaire de l'énergie des gaz.
Dans la forme d'exécution suivant les figs. 35 à 42,
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les cinquième et sixième temps sont utilisés pour l'aspi- .ration et le refoulement d'air extérieur, pour obtenir un refroidissement intérieur supplémentaire du moteur.
Dans la forme d'exécution suivant les figs. 15 à
34, le canal d'échappement est désigné par A et le canal d'admission est désigné par E. Entre deux arcs voisins du rotor extérieur est prévu un canal de transfert U. Les, quatre chambres de travail sont désignées par V1, V2, V3 et V4, Dans ce qui suit, on va examiner la situation de la chambre de travail V1 pendant les différentes phases :
Dans la fig. 15, la chambre V1 a son volume mini- mum, et cela de nouveau au point mort d'intersection, dans lequel le canal d'échappement A et le canal d'admis- sion E sont ouverts. Lorsque la rotation se poursuit, le volume de la chambre V1 augmente tandis que le canal d'admission E est ouvert - des gaz frais sont aspirés.
Dans la position suivant la fig. 19, la chambre V1 a atteint son volume maximum. A partir de la fig. 20 a lieu le temps de compression. Le canal d'admission E est obturé par le rotor intérieur 39. Les figs. 21 et 22 représentent différentes phases du temps de compression jusqu'à ce qu'au point mort haut, qui est représenté dans la fig. 23, a lieu l'allumage illustré par l'éclair Z.
Maintenant c'est le temps de travail qui est parcouru, et entre la phase suivant les figs. 25 et 26 le canal de transfert U met en communication la chambre V1 avec la chambre de travail voisine V2 Les figs. 27 et 28 illus- trent une augmentation simultanée du volume des chambres V1 et V2, qui sont constamment en communication grâce au canal de transfert U. Lorsque les deux chambres V1 et V2
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ont atteint leur maximum commun (fig. 28), le canal d'échappement A est ouvert, et les gaz brûlés détendus peuvent s'échapper dans le sens indiqué par les flèches.
La fig. 30 montre le commencement de l'évacuation de la chambre V2, tandis que la chambre V1 est de nouveau obturée et qu'il y a lieu une précombustion des gaz brûlés qui y restent encore, cette précombustion ayant dans la phase suivant la fig' 31 atteint un degré tel que lors du transfert à partir de la chambre V4 quià présent est en période d'expansion, il y a en substance une égalité de pression. Le contenu de la chambre V2 est dans l'entre- temps complètement évacué par le canal d'échappement A (voir les figs. 32 et 33).
A partir de la position suivant la fig. 33, qui correspond à la position suivant la fig. 15, le cycle à six temps décrit recommence. Ici également toutes les chambres travaillent simultanément avec des décalages de phase correspondants.
Les figs. 35 et 42 représentent la même machine que les figs. 15 à 34, mais avec d'autres ouvertures de dis- tribution. Ici les cinquième et sixième temps sont utili- sés pour l'aspiration et le refoulement d'air de balayage.
A cet effet, on a prévu dans une paroi latérale du rotor extérieur 38 un canal de balayage SE pour l'admission d'air de balayage, et dans l'enveloppe du rotor extérieur 38 un canal d'échappement SA pour l'air de balayage.
On va examiner les opérations qui ont lieu à la suite du temps d'échappement dans la chambre V1
Dans la fig. 35, la chambre V1 a son volume mini- mum, et est en communication avec le canal d'échappement A
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et également avec le canal d'admission d'air de balayage SE. Les figs. 36 et 37 représentent le remplissage d'air frais de la chambre V1 dont le volume augmente, cet air frais étant admis par le canal d'admission SE. Dans la fig. 38, le canal d'échappement d'air de balayage SA est déjà ouvert, de sorte que l'air frais utilisé pour le refroidissement de la chambre de combustion peut de nou- veau être refoulé. Cette opération de balayage se prolonge pendant les phases suivant les figs. 39, 40,41 et 42.
Ensuite, la machine atteint le point mort d'intersection, pour lequel la chambre V1 étant à son volume minimum, est en communication avec le canal d'échappement d'air de balayage SA et avec le canal d'admission de mélange E.
Cette opération qui suit la position suivant la fig. 42 correspond à celle suivant la fig. 15, après quoi le cycle quatre temps ordinaire est parcouru de la manière décrite plus haut.
La construction du moteur représenté schématique- ment par les figs. 15 à 42 peut en principe être similaire à celle du moteur suivant les figs. 1 et 2.