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"Machine rotative, telle que moteur rotatif à explosion, turbine, compresseur, etc"
La présente invention a pour objet une machine ro- tative, telle que moteur, turbine, pompe, compresseur, etc, comprenant au moins un rotor tournant dans un stator et co- axial à ce dernier.
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Les machines rotatives connues et e.n 1Mli8ill""1.... moteurs à explosion, sont dans la plupart des cas de constuc- tion compliquée et peu robuste. De plus, l'étanchéité des chambres de combustion n'est pas réalisme de manière satis- faisante, ce manque d'étanchéité réduisant considérablement le rendement de ces machines.
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Le but, de l'invention est de remédier à ces incon- vénients et de procurer une machine rotative pouvant tout aussi bien être utilisée comme moteur à explosion, comme turbine, comme compresseur, comme pompe, etc, de construc- tion très simple, très robuste et comportant un nombre res- treint de pièces en mouvement, cette machine ayant l'avantage de présenter des moyens d'étanchéité lussurant un haut rendement.
A cet effet, suivant l'invention, le rotor présente au moins une chambre cylindrique dont l'axe est perpendicu- laire à l'axe du rotor, un piston étant agencé dans cette chambre et monté sur le maneton d'un vilebrequin supporté par le stator, le maneton et le vilebrequin étant excentrés par rapport à l'axe de rotation du rotor de manière à animer le piston d'un mouvement alternatif dans la chambre, lors de la rotation du rotor, pour que l'espace compris entre la pa- roi.de la chambre, la face active du piston et la paroi in- terne du stator soit alternativement maximum et minimum, le rotor étant évidé pour permettre le passage et la rotation du vilebrequin.
Suivant une forme de réalisation de l'invention, la chambre susdite traverse le rotor de part en part.
Suivant un mode de réalisation avantageux de l'inven- tion, la distance séparant l'axe principal du vilebrequin de l'axe du rotor est sensiblement égale à la distance séparant l'axe principal du vilebrequin de l'axe du maneton susdit.
Suivant une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, le piston est monté directement sur le'maneton précité, ce dernier étant disposé dans un évi- dement réalisé dans le piston à égale distance de ses extrémi-
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tés, l'axe de l'évidemment étant perpendiculaire à l'axe du piston,
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description détaillée des dessins annexés au présent mémoire et qui représentent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation particulières de machines rotatives conformes à l'invention.
La figure 1 est une vue en élévation et en coupe d'un moteur à explosion suivant l'invention.
Les figures 2 à 6 sont des vues en élévation et en coupe correspondant à la figure 1 et montrant les éléments du moteur dans des positions différentes.
La figure 7 est une vue en coupe, à plus grande é- chelle et suivant la ligne VII-VII de la figure 1.
La figure 8 est une vue en élévation et en coupe, suivant la ligne VIII-VIII de la figure 9, d'une turbine sui- vant l'invention.
La figure 9 est une vue en coupe suivant la ligne IX-IX de la figure 8.
La figure 10 est une vue en élévation et en coupe d'une variante de la turbine montrée aux figures 8 et 9.
Les figures 11 et 12 montrent des variantes de la machine rotative représentée à la figure 10.
Les figures 13 à 17 représentent des groupes constitués à partir de machines rotatives suivant l'invention, ces groupes étant formés soit à l'aide de machines ayant la même fonction, soit à l'aide de machines rotatives ayant des fonc- tions différentes.
Dans les différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des élément analogues,
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Le moteur à explosion suivant l'invention et montré aux figures 1 à 7 est constitué par un rotor 1 tournant dans un stator 2 et coaxial à ce dernier. Le stator est constitué d'une enveloppe cylindrique ouverte à une de ses extrémités pour permettre le montage du rotor, cette extrémité étant obturée par un flasque 3. Le rotor 1 présente une chambre cylindrique 4 dont l'axe est perpendiculaire à l'axe du ro- tor, un piston 5 étant agencé dans cette chambre 3 et monté sur le maneton 6 d'un vilebrequin 7 supporté par le stator 2 et le flasque 3.
Le rotor 1 est évidé de manière à permet- tre le passage et la rotation du vilebrequin 7, cet évide .- ment divisant la chambre 4 susdite en deux chambres cylindri- ques 8 et 9, la chambre 8 étant la chambre de combustion tan- dis que la chambre 9 est une chambre de précompression. Le rotor est réalisé en deux parties 10 et 11 accolées pour former les chambres susdites et présente deux conduites 12 mettant en communication les chambres 8 et 9.
Le piston, réalisé en une seule pièce et muni de segments d'étanchéité 23 est monté directement sur le maneton 6, ce dernier étant disposé dans un évidement réalisé dans le piston à égale dis- tance de ses extrémités, l'axe de l'évidement étant perpen- diculaire à l'axe du piston 5, celui-ci ayant une longueur telle que lorsque sa tête 13 se trouve au point mort haut dans la chambre de combustion 8, la base 14 du piston est toujours située dans la chambre 9 de précompression.
Le vi- lebrequin 7 et le maneton sont excentrés par rapport à l'axe de rotation 15 du rotor, la distance séparant l'axe princi- pal du vilebrequin 7 de l'axe 15 du rotor étant égale à la distance séparant l'axe principal 18 du vilebrequin de l'axe du maneton 6, cette distance étant égale à un quart de la
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course du piston 5, Un pignon 16 est calé sur le vilebrequin 7 et coopère avec une couronne dentée 17,présentéepar le rotor l de manière à former un engrenage hypocycloïdal, le rayon primitif du pignon 16 étant égal à la moitié du rayon primitif de la couronne dentée, le rayon primitif du pignon étant égal à la distance séparant l'axe du maneton 6 de l'axe principal 18 du vilebrequin 7.
Le stator 2 pré- sente, d'une part, deux lumières d'admission 19 et une lu- mière d'échappement 20 auxquelles aboutissent des tubulures correspondantes non représentées, et d'autre part, un injec- teur de combustible 21 ainsi que des moyens d'allumage 22.
Le piston 5 est animé d'un mouvement alternatif dans les chambres 8 et 9 pour que l'espace compris entre la paroi des chambres, la face active du piston et la paroi interne du stator soit alternativement maximum et minimum.
Le centre de gravité du piston décrit un mouvement de rota- tion autour de l'axe principal 18 du vilebrequin 7 et le pis-- ton un mouvement de rotation autour de son centre de gravi- té, ce dernier mouvement étant dû à la rotation du rotor autour de son axe 15, la rotation du rotor s'efractue, grace à l'engrenage hypocycloïdal susdit, à une vitesseangulaire égale à la moitié de la vitesse angulaire du centre de gravi- té du piston autour de l'axe principal du vilebrequin.
Si le centre de gravité du piston est animé uniquement d'un mouvement de rotation, un point des extrémités de ce dernier décrit une courbe résultant des deux mouvements de rotation précités, cette courbe étant une concholde de cercle, le dé- placement de l'axe du maneton étant égal au diamètre primi- tif de la couronne dentée 17 et à la course du piston.
Le moteur susdit) fonctionne de la manière suivante:
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l'explosion vient de se produire (figure 1), la tête 13 du piston atteint le point mort haut dans la chambre de combus- tion 8. Au même instante la base du piston 14 cesse d'aspi- rer de l'air dans la chambre de précompression 9. La détente des gaz s'effectue et repousse la tète du piston vers son point mort bas, ce qui provoque, grâce au vilebrequin 7 et à l'engrenage hypocycloldal, une rotation du rotor dans le sens de la flèche 24 (figure 2). Le rotor, (figure 3), décou- vre la lumière d'échappement 20 et les,gaz brûlés sont ex- pulsés.
La tête du piston découvre les orifices de balayage 25 qui mettent, grâce aux tubulures 12, les chambres 8 et 9 en communication et l'air comprimé de la chambre de précom- pression 9 est refoulé dans la chambre de combustion 8 chas- sant les gaz brûlés vers l'orifice d'échappement.-L'échappe- ment se poursuit (figure 4) et la tête de piston atteint son point mort bas, l'air de la chambre de précompression 9 ayant été totalement transféré dans la chambre de combustion 8. La tête de piston 13 commence sa course de compression (figure 5) qui débutera effectivement lorsque les orifices 25 seront obturés par le piston. L'air est aspiré, à travers les lumiè- res 19, dans la chambre de précompression.
Dans la chambre de combustion, la compression se poursuit (figure 6), la chambre 8 est passée devant l'injecteur 21 et arrive en regard de la bougie 22 qui provoque l'allumage du mélange air combustible et l'explosion se produit, le piston aspirant de l'air dans la chambre de précompression 9. Après l'explosion, le cycle recommence,
La machine rotative suivant l'invention et montrée aux figures 8 et 9 est une turbine constituée par un rotor 1 tournant dans un stator 2 et coaxial à ce dernier. Le stator
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2 comprend une enveloppe cylindrique ouverte à ses deux extrémités, ces dernières étant obturées, après montage du rotor, par des flasques 3.
Le rotor 1 présente deux chambres cylindriques 4 et 4' ayant leur axe perpendiculaire à l'axe du rotor, celui-ci étant évidé pour permettre le passage et la rotation d'un vilebrequin 7, cet évidement divisant cha- cune des chambres 4 et 4' en deux chambres cylindriques 26 et 27 et 26' et 27'. Dans les chambres 4 et 4'décalées de 180 , sont disposés des pistons 5 et 5' montés, par l'inter- médiaire d'éléments 28, sur des manetons 6 et 6' du vilebre- quin 7, ces derniers étant également décalés de 180 et leur axe étant perpendiculaire à l'axe des pistons. Le vile- brequin 7 est monté dans les flasques 3 par l'intermédiaire de roulements à billes 29 et est excentré par rapport à l'axe 15 du rotor monté à rotation, par l'intermédiaire de roule- nents à billes 30, sur lesdits flasques 3.
Les manetons et 6' sont également excentrés par rapport à l'axe principal 18 du vilebrequin, la distance séparait l'axe du rotor de l'axe principal 18 de vilebrequin étant égale à la distance sépa- rant ce dernier de l'axe des manetons. La partie centrale 31 ces pistons 5 et 5', réalisés en une seule pièce, est avanta- geusement évidée de manière à ce que la distance séparant l'axe des pistons soit inférieure au diamètre des chambres 4 et 4', Le stator 2 présente un orifice d'admission 32 et un orifice d'échappement 33 diamétralement opposés et dont l'axe est situé à égale distance des axes des chambres 26 et 27 et 26' et 27'.
Chacun de ces orifices 32 et 33 communique avec une lumière correspondante 34 ou 35 ménagée dans le sta- tor et s'étendant régulièrement de part et d'autre de l'ori- fice, la distance séparant les extrémités voisines de ces
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deux lumières étant au moins égale au diamètre des chambres 4 et 4'. Les parties de matière 36 et 37 situées entre les lumières susdites assurent l'étanchéité entre l'admission et l'échappement, des segments 38 étant prévus, pour assu- rer l'étanchéité de la machine et de là pour lui assurer un rendement élevé, sur les pistons ainsi qu'entre le rotor 1 et les flasques 3. Le fonctionnement de la turbine est le suivant t le fluide sous pression est introduit par l'ori- fice 32, dans la lumière 34 et se répand dans cette dernière.
Les chambres 4 et 4' étant décalées de 180 , au moins une des chambres 26, 26', 27 et 27' se trouve au démarrage de la turbine, dans la zone couverte par la lumière d'admission 34. Supposons qu'au démarrage, comme moptré à la figure 8, l'axe du piston 5' est situé dans un plan horizontal passant par l'axe des orifices 32 et 33 et que le second piston 5 fait face aux bossages 36 et 37 du stator. Le piston 5' se trouve alors à mi-course, le totor ayant parcouru un quart de tour depuis le point mort haut de ce piston.
La pression s'exerçant sur la tète 39 du piston 5' provoque la rotation du vilebrequin 7, dans le sens de la flèche 41, et le piston ' 5, également entraîné par le vilebrequin, quitte sa position de point mort de manière à ce que la chambre 26 communique avec la lumière d'admission 34, la tête 40 du piston étant ainsi soumise à la pression du fluide admis dans la lumière 34, les têtes 39 et 40 des pistons 5 et 5' étant ainsi sou- mises à la pression du fluide.
Sous cette pression le vile- brequin tourne sous la poussée des deux pistons, et la tête 39 du piston fait face au bossage 37 lorsqu'elle atteint son point mort bas, la chambre 26' contenant du fluide sous pres- sion, et la tête 40 du piston 5 a son axe situé dans le plan
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horizontal précité et est à mi-course. Après passage du bos- sage 37, le fluide contenu dans la chambre 26' s'échappe, sous l'action de la tète 39 du piston 5', par la lumière d'échappement 35,et la chambre 27' est mise en communica- tion avec la lumière d'admission 34, le cyle se termine lors- que le piston 5 fait de nouveau face aux bossages 36 et 37.
La machine rotative représentée aux figures 8 et 9 peut bien entendu être utilisée, après adaptation des bossa- ges 36 et 37, comme compresseur ou comme pompe, dans ce cas, le vilebrequin 7 est entratné par un moteur,
La machine rotative suivant l'invention et?:montrée à la figure 10 est une variante de la turbine représentée aux figures 8 et 9, elle comprend un rotor 1 tournant dans un stator 2 coaxial, des orifices d'admission et d'échappe- ment 32 et 33, diamétralement opposés étant ménagés dans le stator ainsi que des lumières d'admission et d'échappement 34 et 35 s'étendant régulièrement de part et d'autre des orifices 32 et 33 et délimitant des bossages 36 et 37 corres- pondant au moins au diamètre des chambres 4 ménagées dans le rotor.
Ces chambres 4 sont au nombre de trois et sont déca- lées de 1200 l'une par rapport à l'autre, des pistons 5 à double effet étant montés dans ces chambres sur des manetons 6 du vilebrequin 7, ces derniers étant eux-mêmes décalés de 120 l'un par rapport à l'autre et leur axe perpendiculaire à l'axe des pistons réalisés en deux pièces, le rotor étant évidé pour permettre le passage et le mouvement du vilebre- quin 7 qui est supporté par le stator.
Le vilebrequin est excentré par rapport à l'axe du rotor et les manetons sont excentrés par rapport à l'axe principal du vilebrequin, la distance séparant l'axe du rotor de l'axe principal du vile-
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brequin étant égale à la distance séparant ce dernier de l'axe de chacun des manetons, La partie centrale 42 des pis- tons est agencée et montée, sur les manetons du vilebrequin, de manière à ce que les têtes des pistons soient situées dans un même plan perpendiculaire à l'axe du rotor, La turbine comporte en fait six chambres décalées de 60 entre elles, au moins deux de ces chambres étant toujours, quelle que soit la position du rotor 1, en communication avec la lumière d'admission 34.
Le cycle complet de la turbine s'effectue pour un tour du rotor se déplaçant dans le sens de la flè- che 43, pendant ce tour du rotor les pistons accomplissent un aller-retour et le vilebrequin effectue deux tours.
Comme montré à la figure 10, les bossages d'étanchéi- té correspondent sensiblement au diamètre des chambres 4 et doivent ouvrir. ou fermer l'admission et l'échappement au moment du passage des pistons, au point mort haut et au point mort bas, en regard des bossages. En pratique, avec de tels bossages, le rendement de la turbine ou du moteur n'est pas maximum. Pour améliorer le fonctionnement et le rende- ment de la machine, on procède au calage des bossages, ce qui a pour but de déterminer les avances ou retards angulai- res à l'ouverture et à la fermeture de l'admission et de l'échappement.
En disposant les bossages comme montré à la figure 11, on constate que le bossage 36, qui sert à la fermeture de l'échappement et à l'ouverture de l'admission, ouvre l'ad- mission avant le point mort haut (avance à l'ouverture d'ad- Mission), De cette façon,la pression du fluide se fera immé- diatement sentir sur la tête du piston 44 dès qu'il amorcera son mouvement de descente relative, On opère de la même manière
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pour le bossage 37 qui sert à la fermeture de l'admission et à l'ouverture de l'échappement, Comme le montre la figure 11, le bossage 37 ferme l'admission environ 70 avant le point mort bas des pistons (avance à la fermeture d'admis- sion), Dans cette zone de 70 ,
le maneton du piston occupe sa zone défavorable à un bon rendement de transmission mé- canique et dans la chambre correspondante déjà fermée le fluide sous pression, introduit à la pression d'admission avant la fermeture de la chambre, continuera à se détendre, pendant environ un quart de sa course, jusqu'au point mort bas. Etant donné qu'en fin de course de détente, il règne encore une pression importante dans la chambre si cette der- nière est mise en communication avec l'échappement lorsque le piston correspondant est au point mort bas, le piston qui amorce son mouvement de remontée relative doit vaincre la contre-pression du fluide.
Au contraire, si, comme mordre à la figure 11, la communication de cette chambre avec l'échap- pement 35 est établie un peu avant le point mort bas, la pres- sion du fluide sera déjà tombée et la remontée du piston s'ef- fectuera sans contre-pression (avance de l'ouverture d'échap- pement), le bossage 36 étant en outre agencé de manière à permettre une légère avance à la fermeture d'échappement. La machine.rotative montrée à la figure 12 est destinée à être utilisée comme compresseur. L'orifice d'admission 32 et l'ori- fice d'échappement 33 sopt alors décalés, l'orifice d'échap- pement étant déplacé pour être situé à proximité du point mort haut des pistons.
De plus, le bossage 37 est prolongé jusqu'à l'orifice d'échappement, ce qui permet de comprimer le fluide et de ne le libérer qu'au droit de cet orifice, le bossage 36 correspond sensiblement au diamètre des chambres. /)
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Les figures 13 à 17 montrent, à titre d'exemples, quelques groupes réalisés à l'aide de machines rotatives suivant l'invention.
La figure 13 montre un compresseur à deux étages tandis que les figures 14 et 15 montrent, d'une part, deux turbines, alimentées en parallèle, dont les vilebrequins sont alignés et rendus solidaires et, d'autre part, une tur- bine à deux étages. La figure 16 montre un compresseur 45 comprimant de l'air envoyé dans une chambre de combustion 46 qui alimente en gaz la turbine 47, le compresseur et la tur- bine ayant un vilebrequin commun. La figure 17 montre un com- presseur 48 associé à un moteur 49, le compresseur alimentant le moteur en air comprimé; le compresseur et le moteur ayant un vilebrequin commun.
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et que bien des modifications peuvent être apportées à ces dernières sans sor- tir du cadre du présent brevet.
On pourrait notamment prévoir deux rotors, présentant chacun au moins une chambre, montés dans le même stator, les chambres des rotors étant décalées l'une par rapport à l'autre, le stator présentant autant d'orifices d'admission et d'échap- pement qu'il y a de rotors, le vilebrequin étant commun aux rotors et présentant autant de manetons qu'il y a de pistons, les manetons étant décalés de la même manière que les chambres, une cloison étant prévue pour isoler les rotors, cette cloi- son servant également:de palier pour le vilebrequin.
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"Rotary machine, such as a rotary combustion engine, turbine, compressor, etc."
The present invention relates to a rotary machine, such as an engine, turbine, pump, compressor, etc., comprising at least one rotor rotating in a stator and coaxial with the latter.
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Known rotary machines and such as internal combustion engines are in most cases of complicated construction and not very robust. In addition, the sealing of the combustion chambers is not satisfactorily realistic, this lack of sealing considerably reducing the efficiency of these machines.
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The aim of the invention is to remedy these drawbacks and to provide a rotary machine which can equally well be used as an internal combustion engine, as a turbine, as a compressor, as a pump, etc., of very simple construction, very robust and comprising a small number of moving parts, this machine having the advantage of having sealing means lussurant a high efficiency.
To this end, according to the invention, the rotor has at least one cylindrical chamber, the axis of which is perpendicular to the axis of the rotor, a piston being arranged in this chamber and mounted on the crankpin of a crankshaft supported by the stator, the crankpin and the crankshaft being eccentric with respect to the axis of rotation of the rotor so as to cause the piston to reciprocate in the chamber, during the rotation of the rotor, so that the space between the wall of the chamber, the active face of the piston and the internal wall of the stator are alternately maximum and minimum, the rotor being hollowed out to allow passage and rotation of the crankshaft.
According to one embodiment of the invention, the aforesaid chamber passes right through the rotor.
According to an advantageous embodiment of the invention, the distance separating the main axis of the crankshaft from the axis of the rotor is substantially equal to the distance separating the main axis of the crankshaft from the axis of the aforementioned crankpin.
According to a particularly advantageous embodiment of the invention, the piston is mounted directly on the aforementioned crankpin, the latter being arranged in a recess made in the piston at an equal distance from its ends.
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tees, the axis of the recess being perpendicular to the axis of the piston,
Other details and particularities of the invention will emerge from the detailed description of the drawings appended hereto and which represent, by way of nonlimiting examples, particular embodiments of rotary machines in accordance with the invention.
FIG. 1 is a view in elevation and in section of an internal combustion engine according to the invention.
Figures 2 to 6 are elevational and sectional views corresponding to Figure 1 and showing the engine elements in different positions.
FIG. 7 is a sectional view, on a larger scale and taken along line VII-VII of FIG. 1.
Figure 8 is an elevational view in section, taken on the line VIII-VIII of Figure 9, of a turbine according to the invention.
Figure 9 is a sectional view along the line IX-IX of Figure 8.
Figure 10 is an elevational view in section of a variant of the turbine shown in Figures 8 and 9.
Figures 11 and 12 show variations of the rotary machine shown in Figure 10.
FIGS. 13 to 17 represent groups formed from rotary machines according to the invention, these groups being formed either with the aid of machines having the same function, or with the aid of rotary machines having different functions.
In the various figures, the same reference notations designate similar elements,
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The internal combustion engine according to the invention and shown in FIGS. 1 to 7 consists of a rotor 1 rotating in a stator 2 and coaxial with the latter. The stator consists of a cylindrical casing open at one of its ends to allow the rotor to be fitted, this end being closed off by a flange 3. The rotor 1 has a cylindrical chamber 4 whose axis is perpendicular to the axis of the rotor. rotor, a piston 5 being arranged in this chamber 3 and mounted on the crankpin 6 of a crankshaft 7 supported by the stator 2 and the flange 3.
The rotor 1 is hollow so as to allow passage and rotation of the crankshaft 7, this recess dividing the aforementioned chamber 4 into two cylindrical chambers 8 and 9, the chamber 8 being the combustion chamber while say that chamber 9 is a precompression chamber. The rotor is made in two parts 10 and 11 joined to form the aforementioned chambers and has two conduits 12 putting the chambers 8 and 9 in communication.
The piston, produced in a single piece and provided with sealing rings 23 is mounted directly on the crank pin 6, the latter being disposed in a recess made in the piston at equal distance from its ends, the axis of the piston. the recess being perpendicular to the axis of the piston 5, the latter having a length such that when its head 13 is at top dead center in the combustion chamber 8, the base 14 of the piston is still located in the chamber 9 precompression.
The crankshaft 7 and the crankpin are eccentric with respect to the axis of rotation 15 of the rotor, the distance separating the main axis of the crankshaft 7 from the axis 15 of the rotor being equal to the distance separating the axis main crankshaft 18 of the crank pin 6 axis, this distance being equal to a quarter of the
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stroke of the piston 5, A pinion 16 is wedged on the crankshaft 7 and cooperates with a toothed ring 17, presented by the rotor 1 so as to form a hypocycloidal gear, the pitch radius of the pinion 16 being equal to half the pitch radius of the ring gear, the pitch radius of the pinion being equal to the distance separating the axis of the crankpin 6 from the main axis 18 of the crankshaft 7.
The stator 2 has, on the one hand, two inlet ports 19 and an exhaust light 20 to which the corresponding pipes (not shown) lead, and on the other hand, a fuel injector 21 as well as ignition means 22.
The piston 5 is driven in a reciprocating motion in the chambers 8 and 9 so that the space between the wall of the chambers, the active face of the piston and the internal wall of the stator is alternately maximum and minimum.
The center of gravity of the piston describes a rotational movement around the main axis 18 of the crankshaft 7 and the piston describes a rotational movement around its center of gravity, the latter movement being due to the rotation. of the rotor around its axis 15, the rotation of the rotor retracts, thanks to the aforementioned hypocycloidal gear, at an angular speed equal to half the angular speed of the center of gravity of the piston around the main axis of the piston. crankshaft.
If the center of gravity of the piston is animated only by a rotational movement, a point at the ends of the latter describes a curve resulting from the two aforementioned rotational movements, this curve being a concholde of a circle, the displacement of the crankpin axis being equal to the original diameter of the ring gear 17 and to the stroke of the piston.
The aforementioned motor) operates as follows:
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the explosion has just occurred (figure 1), the head 13 of the piston reaches top dead center in the combustion chamber 8. At the same time, the base of the piston 14 stops sucking air into the combustion chamber. the precompression chamber 9. The gas is released and pushes the piston head back to its bottom dead center, which, thanks to the crankshaft 7 and the hypocycloldal gear, causes the rotor to rotate in the direction of the arrow 24 (figure 2). The rotor, (Figure 3), uncovers the exhaust port 20 and the burnt gases are expelled.
The head of the piston uncovers the scavenging orifices 25 which, thanks to the pipes 12, put the chambers 8 and 9 in communication and the compressed air from the pre-pressure chamber 9 is delivered into the combustion chamber 8 expelling them. flue gas to the exhaust port - The exhaust continues (figure 4) and the piston head reaches its bottom dead center, the air from the precompression chamber 9 having been completely transferred to the pressure chamber. combustion 8. The piston head 13 begins its compression stroke (Figure 5) which will actually begin when the orifices 25 are closed by the piston. The air is sucked, through the lights 19, into the precompression chamber.
In the combustion chamber, the compression continues (figure 6), the chamber 8 has passed in front of the injector 21 and arrives opposite the spark plug 22 which causes the ignition of the combustible air mixture and the explosion occurs, the piston sucking air into the precompression chamber 9. After the explosion, the cycle begins again,
The rotary machine according to the invention and shown in Figures 8 and 9 is a turbine formed by a rotor 1 rotating in a stator 2 and coaxial with the latter. The stator
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2 comprises a cylindrical casing open at its two ends, the latter being closed, after mounting the rotor, by flanges 3.
The rotor 1 has two cylindrical chambers 4 and 4 'having their axis perpendicular to the axis of the rotor, the latter being hollowed out to allow passage and rotation of a crankshaft 7, this recess dividing each of the chambers 4 and 4 'in two cylindrical chambers 26 and 27 and 26' and 27 '. In the chambers 4 and 4 'offset by 180, are arranged pistons 5 and 5' mounted, by means of elements 28, on crankpins 6 and 6 'of the crankshaft 7, the latter also being offset. 180 and their axis being perpendicular to the axis of the pistons. The crankshaft 7 is mounted in the flanges 3 by means of ball bearings 29 and is eccentric with respect to the axis 15 of the rotor mounted for rotation, by means of ball bearings 30, on said bearings. flanges 3.
The crankpins and 6 'are also eccentric with respect to the main axis 18 of the crankshaft, the distance separating the axis of the rotor from the main axis 18 of the crankshaft being equal to the distance separating the latter from the axis of the crankshaft. crankpins. The central part 31 of these pistons 5 and 5 ', made in one piece, is advantageously hollowed out so that the distance separating the axis of the pistons is less than the diameter of the chambers 4 and 4'. The stator 2 has an intake port 32 and an exhaust port 33 diametrically opposed and whose axis is located at an equal distance from the axes of the chambers 26 and 27 and 26 'and 27'.
Each of these orifices 32 and 33 communicates with a corresponding aperture 34 or 35 formed in the stator and extending regularly on either side of the aperture, the distance separating the adjacent ends of these apertures.
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two lights being at least equal to the diameter of the chambers 4 and 4 '. The material parts 36 and 37 located between the aforementioned openings provide the seal between the intake and the exhaust, segments 38 being provided, to seal the machine and from there to ensure high efficiency. , on the pistons as well as between the rotor 1 and the flanges 3. The operation of the turbine is as follows: the pressurized fluid is introduced through the orifice 32, into the opening 34 and spreads into the latter.
With chambers 4 and 4 'being staggered by 180, at least one of chambers 26, 26', 27 and 27 'is at start-up of the turbine, in the area covered by inlet port 34. Suppose that at start-up , as shown in Figure 8, the axis of the piston 5 'is located in a horizontal plane passing through the axis of the orifices 32 and 33 and that the second piston 5 faces the bosses 36 and 37 of the stator. The piston 5 'is then at halfway, the totor having traveled a quarter of a turn from the top dead center of this piston.
The pressure exerted on the head 39 of the piston 5 'causes the rotation of the crankshaft 7, in the direction of the arrow 41, and the piston' 5, also driven by the crankshaft, leaves its neutral position so that that the chamber 26 communicates with the inlet port 34, the head 40 of the piston thus being subjected to the pressure of the fluid admitted into the port 34, the heads 39 and 40 of the pistons 5 and 5 'thus being subjected to the pressure. fluid pressure.
Under this pressure the crankshaft turns under the thrust of the two pistons, and the head 39 of the piston faces the boss 37 when it reaches its bottom dead center, the chamber 26 'containing fluid under pressure, and the head 40 of piston 5 has its axis located in the plane
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horizontal above and is halfway. After passage of the bump 37, the fluid contained in the chamber 26 'escapes, under the action of the head 39 of the piston 5', through the exhaust port 35, and the chamber 27 'is brought into communication. - tion with the admission port 34, the cycle ends when the piston 5 again faces the bosses 36 and 37.
The rotary machine shown in Figures 8 and 9 can of course be used, after adaptation of the bosses 36 and 37, as a compressor or as a pump, in this case, the crankshaft 7 is driven by an engine,
The rotary machine according to the invention and?: Shown in FIG. 10 is a variant of the turbine shown in FIGS. 8 and 9, it comprises a rotor 1 rotating in a coaxial stator 2, intake and exhaust ports. ment 32 and 33, diametrically opposed being provided in the stator as well as intake and exhaust ports 34 and 35 extending regularly on either side of orifices 32 and 33 and delimiting corresponding bosses 36 and 37. laying at least the diameter of the chambers 4 formed in the rotor.
These chambers 4 are three in number and are offset by 1200 with respect to each other, double-acting pistons 5 being mounted in these chambers on crankpins 6 of the crankshaft 7, the latter themselves being offset by 120 with respect to each other and their axis perpendicular to the axis of the pistons produced in two parts, the rotor being hollowed out to allow passage and movement of the crankshaft 7 which is supported by the stator.
The crankshaft is eccentric with respect to the axis of the rotor and the crankpins are eccentric with respect to the main axis of the crankshaft, the distance between the axis of the rotor and the main axis of the crankshaft.
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brequin being equal to the distance separating the latter from the axis of each of the crankpins, the central part 42 of the pistons is arranged and mounted, on the crankshaft crankpins, so that the heads of the pistons are located in a same plane perpendicular to the axis of the rotor, The turbine in fact comprises six chambers offset by 60 from each other, at least two of these chambers always being, whatever the position of the rotor 1, in communication with the inlet port 34 .
The complete cycle of the turbine is carried out for one revolution of the rotor moving in the direction of arrow 43, during this revolution of the rotor the pistons make one round trip and the crankshaft makes two turns.
As shown in Figure 10, the sealing bosses substantially correspond to the diameter of the chambers 4 and should open. or close the intake and exhaust when the pistons pass, at top dead center and bottom dead center, opposite the bosses. In practice, with such bosses, the efficiency of the turbine or of the engine is not maximum. To improve the operation and efficiency of the machine, the bosses are wedged, the aim of which is to determine the angular advances or delays when opening and closing the inlet and the outlet. exhaust.
By arranging the bosses as shown in FIG. 11, it can be seen that the boss 36, which serves to close the exhaust and to open the inlet, opens the inlet before top dead center (advance at the opening of the admission), In this way, the pressure of the fluid will be immediately felt on the head of the piston 44 as soon as it begins its relative downward movement, We operate in the same way
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for the boss 37 which is used for closing the intake and opening the exhaust, As shown in Figure 11, the boss 37 closes the intake about 70 before the bottom dead center of the pistons (advance at closure of admission), In this zone of 70,
the crank pin of the piston occupies its zone unfavorable to a good mechanical transmission efficiency and in the corresponding chamber which is already closed the pressurized fluid, introduced at the inlet pressure before the chamber is closed, will continue to relax for approximately a quarter of its stroke, to bottom dead center. Given that at the end of the expansion stroke, a high pressure still reigns in the chamber if the latter is placed in communication with the exhaust when the corresponding piston is at bottom dead center, the piston which initiates its movement of relative rise must overcome the fluid back pressure.
On the contrary, if, as biting in FIG. 11, the communication of this chamber with the exhaust 35 is established a little before bottom dead center, the pressure of the fluid will have already fallen and the rise of the piston will have already fallen. will perform without back pressure (advance of the exhaust opening), the boss 36 being further arranged so as to allow a slight advance at the exhaust closure. The rotary machine shown in Figure 12 is intended for use as a compressor. The intake port 32 and the exhaust port 33 are then offset, the exhaust port being moved to be located near the top dead center of the pistons.
In addition, the boss 37 is extended to the exhaust port, which makes it possible to compress the fluid and to release it only to the right of this orifice, the boss 36 corresponds substantially to the diameter of the chambers. /)
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FIGS. 13 to 17 show, by way of examples, some groups produced using rotary machines according to the invention.
Figure 13 shows a two-stage compressor while Figures 14 and 15 show, on the one hand, two turbines, fed in parallel, the crankshafts of which are aligned and made integral and, on the other hand, a turbine with two floors. Figure 16 shows a compressor 45 compressing air supplied to a combustion chamber 46 which supplies gas to the turbine 47, the compressor and the turbine having a common crankshaft. FIG. 17 shows a compressor 48 associated with a motor 49, the compressor supplying the motor with compressed air; the compressor and the engine having a common crankshaft.
It should be understood that the invention is by no means limited to the embodiments described and that many modifications can be made to the latter without departing from the scope of the present patent.
Two rotors could in particular be provided, each having at least one chamber, mounted in the same stator, the chambers of the rotors being offset with respect to one another, the stator having as many intake and exhaust ports. - pement that there are rotors, the crankshaft being common to the rotors and having as many crank pins as there are pistons, the crankpins being offset in the same way as the chambers, a partition being provided to isolate the rotors, this partition also serving: as a bearing for the crankshaft.