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"Machine rotative j, telle qua iclC? .sâ' rotatif à explosio!1r i.8;1,é' compresseur, etc...".
La présente invention concerne des perfectionnements à l'objet du brevet belge n 701.842, du 26 juillet 1967, et notam- ment à une machine' rotative, telle que moteur rotatif à explosion, pompe, compresseur, etc... comprenant au moins un rotor tournant dans un stator, quatre chambres cylindriques étant ménagées dans le rotor, coaxial au stator, de manière à ce que l'axe des cham- bres et l'axe du rotor soient sécants, les chambres étant diamé- tralement opposées deux à deux et les plans passant par l'axe du
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rotor et par l'axe des deuz chambres diamétralement opposées étant perpendiculaires, un piston étant monté dans chacune des chambres, les pistons étant réunis deux à deux par au moins une bielle pivotant librement,
à chacune de ses extrémités et autour d'axes paralléles à l'axe de rotation du rotor, sur les pistons, les bielles constituant un quadrilatère déformable, le mouvement des pistons étant commandé à partir d'une came fixe coopérant avec un galet monté, de manière à tourner librement, sur chacun des arbres sur lesquels sont articulées les bielles susdites aux pistons, ladite came ayant deux plans de symétrie perpendiculai- res entre eux, l'intersection de ces plans étant confondue avec l'axe de rotation du rotor, ladite came étant agencée de manière à animer les pistons d'un mouvement alternatif afin que l'espace libre de chacune des chambres compris entre le piston'et la paroi interne du stator atteigne alternativement un maximum et un mini- mum par quart de tour du rotor.
L'invention a pour but de procurer une machine rotative dans laquelle le profil de la carie susdite est agencé de manière à ce que les galets roulent continuellement sur cette dernière
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afin r-1. 1 ëv ':;01.1t:
choc #:rop !1T.l1SQU8 c!sdit8 gale'ts sur la came. ta cet effets suivant J ?.âYc'.i 'i.0iîy la came ::..i.è'9 susdite est profilés de manière à ce que la distance séparant les inter- sections d'un des plans de symétrie avec le chemin de roulement de la came de l'axe de la came soit maximum tandis que la dis- 'tance séparant les intersections de l'autre plan de symétrie et du chemin de roulement de la came de l'axe de cette dernière soit minimum, la course de chaque piston étant égale à la différence entre ce minimum et ce maximum.
Suivant une forme de réalisation particulièrement avan-
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tageuse de l'invention, la distance séparant chacun des points de l'intersection du chemin de roulement de la came, par un plan perpendiculaire à l'axe du rotor, de l'axe de la came croit d'une manière continue pour passer d'un minimum à un maximum et décroît d'une manière continue pour passer d'un maximum à un minimum, le prisme dêformable, dont chacune des arêtes est déterminée par la ligne de contact de chacun des galets avec le chemin de roulement de la came, étant, quelle que soit la position des galets, ins- crit dans le cylindre déterminé par le chemin de roulement de la came.
D'autres détails et particularités de l'invention res- sortiront de la description des dessins annexés au présent mémoi- re et qui représentent, à titre d'exemple non limitatif, une for- me de réalisation particulière d'un moteur rotatif à explosion conforme à l'invention.
La figure 1 est une vue en perspective montrant, avant montage, les pièces constituant le stator du moteur rotatif à explosion susdit.
La figure 2 est une vue en perspective montrant, avant leur montage, les divers éléments constituant le rotor du moteur,
La figure 3 est une vue en élévation et en coupe, avec brisures partielles, suivant la ligne III-III de la figure 4.
La figure 4 est une vue en coupe, avec brisures par- tielles, suivant la ligne IV-IV de la figure 3.
Dans les différentes figures, les mêmes notations de référence désignent les mêmes éléments.
Suivant l'invention, le moteur rotatif à explosion représenté aux dessins, comprend un rotor 1 tournant dans un sta- tor 2, le rotor 1 présente quatre chambres cylindriques 3, l'axe
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de chacune de ces chambres et l'axe 4 du rotor étant sécants, ces chambres 3 étant diamétralement opposées deux à deux et les plans passant par l'axe 4 du rotor et par l'axe des deux chambres 3 diamétralement opposées étant perpendiculaires. Un piston 5 est monté dans une chemise 6 logée dans chacune des chambres 3, des segments de tenue 7 et un segment racleur d'huile 8 étant prévus sur les pistons 5.
Ces pistons 5 sont réunis deux à deux par deux bielles 9 parallèles pivotant librement, à chacune de leurs extré- mités, autour d'arbres 10 solidaires des pistons 5, ces arbres 10 ayant leur axe parallèle à l'axe de rotation 4 du rotor, les biel- les 9 constituant un quadrilatère deformable 11. Le mouvement de translation des pistons 5 dans les chemises 6 est commandé à par- tir d'une came fixe 12 coopérant avec un galet 13 constitué par ,exemple, par un roulement à aiguilles et monté de manière à pou- voir tourner librement, sur chacun des arbres 10 précités. La came 12 a deux plans de symétrie perpendiculaires entre eux de traces 14 et 15 (figure 4), l'intersection de ces plans de symé- trie étant confondue avec l'axe de rotation 4 du rotor.
La came 12 présente deux sommets 16 et 17 dont la distance par rapport à l'axe de rotation du rotor est égale et maximum et deux sommets 18 et 19 dont la distance par rapport à l'axe de rotation du rotor est égale et minimum, ladite came animant les pistons 5, lors de la rotation du rotor 1, d'un mouvement alternatif de manière à ce que l'espace libre 20 de chacune des chambres 3 compris entre le piston 5 et la paroi interne 21 du stator 2 atteigne alternati- vement un maximum et un minimum par quart de tour du rotor 1, cet espace libre entre le piston 5 et la paroi interne 21 susdite étant maximum (fin d'aspiration) lor.;
que le galet 13 du piston atteint le sommet 18 ou 19 de la came 12 et lorsque l'axe du ga-
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let 13 est situé dans le plan de symétrie, de traça le, de la came 12, l'espace libre 20 étant minimum (fin. de compression) lorsque le galet 13 du piston atteint le sommet 16 ou 17 de la came 12 et lorsque l'axe du galet 13 est située dans le plan de symétrie, de trace 15, de la came 12.
Pour éviter les chocs des 'galets sur la came 12, celle-ci est profilée de manière à ce ('{\la la distance séparant chacun des points de l'intersection du che- min de roulement-de la came, par un plan perpendicuaire à l'axe du rotor, de l'axe de la came, c'est-à-dire de l'intersection des plans de symétrie de traces 14 et 15, croît d'une manière continue pour passer d'un minimum à un maximum et décroît d'une manière continue pour passer d'un maximum à un minimum, le pris- me déformable, dont chacune des arêtes e!st déterminée par la ligne de contact de chacun des galets 13 avec le chemin de rou- lement de la came, étant, quelle que soit la position des galets inscrit dans le cylindre déterminé par le chemin de roulemont do la came 12.
Le stator 2 est constitué d'un cylindre creux 22 dans lequel tourne le rotor 1, coaxial au cylindre, et dans lequel débouchent une conduite d'aspiration 23 et une conduite d'éva- cuation 24, une bougie d'allumage 25 étant prévue sur ledit cylindre 22. Le rotor 1 tourne suivant la flèche 26 et la lumière d'évacuation 27 est agencée de manière à ce que, lorsqu'une cham- bre 3 aborde cette lumière, l'espace 20 compris entre la piston et la paroi interne 21 du stator est maximum, cet espace étant minimum lorsque ladite chambre et la lumière d'évacuation ne sont plus en communication.
La distance qui sépare les extr6mi- tés voisines de la lumière 27 et de la .lumière d'aspiration 28 est sensiblement égale au diamètre des chambres 3, la lumière
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d'aspiration 28 étant agencée de manière à ce que, lorsqu'une chaire 3 l'aborde, l'espace 20 susdit est sensiblement minimum et maximum lorsque ladite chambre n'est plus en communication avec la lumière d' aspiration.
La bougie d'allumage 25 est dis- posée dans le cylindre 22 en un endroit correspondant sensible- ment à l'endroit où l'espace 20 d'une chambre 3 est minimum après que cette chambre ait été mise en communication avec la lumière d'aspiration 28, c'est-à-dire lorsque le mélange air-carburant a atteint sa compression maximum, ladite bougie allumant ce mélange lorsque le piston 4 de ladite chambre 3 a dépassé sa position d'équilibre, dans le sens de la flèche 26, et que son'axe est situé en dehors du plan passant par les sommets 16 et 17 de la came 12 et du côté de ce plan dirigé suivant le sens de rotation du rotor 1, la pression résultant de l'explosion du mélange dans la chambre 3 soumettant le piston 5 de cette chambre à une force résultante, suivant l'axe de ce dernier, produisant un couple dont le moment autour de l'axe 4 du rotor et du cylindre 22,
fait tourner, suivant la flèche 26, ce piston et le rotor 1 autour de cet axe 4. Le cylindre creux 22 est obturé, à ses deux extrémi- tés, par des flasques 29 et 30 présentant chacun une ouverture dont l'axe est confondu avec l'axe 4 du cylindre 22. Un axe 31, en bout duquel est montée, fixe, la came 12, est maintenu immo- bile, par une pièce 32, dans l'ouverture 33 du flasque 29, l'ou- verture 34 du flasque 30 livrant passage à l'arbre de force 35 du moteur.
Le rotor 1 est cylindrique et est constitué de deux parties cylindriques 36 et 37 mises bout à bout et assemblées l'une à l'autre à l'aide de boulons 38. Chacune de ces deux parties 36 et 37 est évidée, à partir de sa face destinéeà en-
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trer en contact avec la face correspondante de l'autre partie, afin de ménager les quatre chambres 3 et un espace libre 39 dans lequel sont disposées les bielles 9 et la came 12, la par- tie 36 du rotor présentant une ouverture 40 permettant le libro passage de l'arbre 31, l'arbre de force 35 du moteur étant soli- daire de la partie 37 du rotor, les axes de l'arbre 31 et de l'arbre 35 étant confondus avec l'axe 4 du rotor. Les chemises 6 susdites sont disposées dans les chambres cylindriques 3 et maintenues dans ces dernières lorsque les parties 36 et 37 du rotor sont boulonnées l'une sur l'autre.
Chacune des zones 41 du rotor 1 est garnie de trois segments 42, régulièrement espa- cés l'un de l'autre, assurant une étantchéité parfaite entre les quatre chambres 3 du moteur. Ces segments sont logés dans des rainures 43 ménagées, parallèlement à l'axe du rotor, dans cha- cune des parties 36 et 37 constituant cas derniers, lesdits seg- ments étant, lorsque le rotor tourne, appliqués contre la surface interne 21 du stator par la force centrifuge. L'étanchéité entre les chambres 3 du moteur est encore avantageusement renforcée en prévoyant, sur les parties susdites du rotor 1, des saillies annulaires 49 coopérant avec des rainures correspondantes 50 réalisées dans les flasques 29 et 30 du stator 2.
La lubrification parfaite du moteur est assurée grâce à des canaux 44 ménagés, de manière à admettre de l'huile entre chacune des pièces en mouvement, dans l'arbre 31, dans la came 12 et dans les parties 36 et 37 du rotori, la pression d'huile dans le moteur étant assurée par une pompe, non représentée, entraînée par ce dernier,
Le moteur est refroidi par un fluide dont la circula- tion est assurée dans le stator par unepompe, non représentée
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entraînée par le moteur. Ledit fluide circule dans deux rainures annulaires 45 réalisées dans le cylindre creux 22 susdit, ces rainures communiquant entre elles par des conduites 46.
Des roulements à billes 47 sont avantageusement prévus, pour réduire les frottements, entre la partie 36 du rotor et le flasque 29 du stator ainsi qu'entre l'arbre de force 35 et le flasque 30 dudit stator, un joint 48 étant prévu dans le flasque 30 afin d'assurer l'étanchéité entre ce dernier et l'arbre de force 35 du moteur.
Dans le moteur suivant l'invention et représenté aux dessins, qui comprend quatre chambres, il se produit quatre ex- plosions successives par tour complet du rotor 1, un moteur qua- tre temps classique exigeant, pour le même nombre d'explosions, 8 tours d'arbre tandis qu'un moteur deux temps classique exige, pour 4 explosions, 4 tours d'arbre. Il en résulte que le rende- ment théorique du moteur suivant l'invention est 8 fois supé- rieur à celui d'un moteur 4 temps classique ou 4 fois supérieur à celui d'un moteur deux temps classique ayant une même course des pistons et un même alésage des chambres de combustion.
Le moteur suivant l'invention présente l'avantage, grâce à la commande du mouvement alternatif des pistons 5 par la came 12 et les bielles 9 formant le quadrilatère déformable 11, de permettre une grande diminution des efforts d'inertie aux points morts de la came, les pistons 5, bien qu'animés d'un mouvement alternatif, ne sont plus soumis aux arrêts brutaux en fin de course et peuvent être animés d'une vitesse linéaire su- périeure à la vitesse linéaire admise pour les pistons d'un mo- teur classique, en effet, ces arrêts limitant, dans les moteurs classiques et sous peine de rupture, la vitesse linéaire des
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pistons et cela, du fait des efforts d" inertie agissant sur leur bielle,
ce mouvement alternatif des pistons produit par les variations continuelles des angles du quadrilatère défor- mable susdit, ces variations étant provoquées par la rotation des galets 13 roulant sans arrt sur la came 12, permettant la continuité du mouvement de rotation du rotor, par entraînement, et écartant de ce fait tout danger de :rupture dû à une vitesse linéaire élevée des pistons 5.
Le système de commande et de guidage des pistons, à l'aide des bielles 9, évite les frotte- ments latéraux exagérés des pistons dans les chemises 6. En ef- fet, chacun des pistons 5 est parfaitement guidé, suivant son axe, par quatre bielles 9 qui absorbent: l'énergie cinétique des pistons résultant de la combustion et la transmettent aux galets 13 qui, à leur tour, répartissent l'effort total sur le dévelop- pement entier de la came 12.
Le moteur suivant l'invention présente également l'a- vantage d'offrir, grâce au fait que le rotor et le stator sont concentriques, de larges zones de contact 41 entre ces deux 616- ments, ces zones de contact, munies de segments,42, permettant d'assurer une excellente étanchéité, aux gaz et à l'huile, entre les chambres 3, les saillies 49 du rotor coopérant avec les rai- nures 50 du stator améliorant encore cette étanchéité.
La suppres- sion dans ce moteur de tout organe excentrique au stator.permet d'obtenir un excellent fonctionnement du moteur à tous les r6gi- mes, tandis que l'absence d'engrenages,, de soupapes, de culbu- teurs, ressorts, chaînes, vilebrequins,,etc.., permet de dimi- nuer considérablement la résistance résultant, dans les moteurs classiques et moteurs rotatifs connus, de l'emploi de ces organes.
Le réglage de la distribution et de l'échappement des
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gaz, la détermination des valeurs de course des pistons 5, ainsi que la réalisation du cycle du moteur est obtenu grâce au profil de la came 12, celle-ci offrant le grand avantage de permettre l'élimination de la délicate et longue opération nécessaire, dans les moteurs classiques, pour régler la distri- bution. En effet, dans le moteur suivant l'invention, la came 12 permet le réglage automatique de la distribution, c'est-à- dire des instants d'ouverture et de fermeture des lumières d'as- piration et d'évacuation des gaz, ce réglage étant obtenu par simple déplacement, autour de son axe, de l'arbre 31 portant la came 12, soit suivant la flèche 51 pour l'avance, soit suivant la flèche 52 pour le retard.
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée à la forme de réalisation décrite et que bien des modi- fications peuvent être apportées à cette dernière sans sortir du cadre du présent brevet.
On pourrait notamment prévoir, afin d'obtenir un mo- teur dans lequel se produisent huit explosions par tour de rotor, d'accoler, dans un stator, deux rotors pourvus de quatre cham- bres 3, ces rotors étant décalés, l'un par rapport à l'autre et autour de leur axe, de 45 , les cames commandant les pistons 5 de ces rotors étant également décalées de 45 l'une par rapport à l'autre.
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