" Machines à pistons avec cylindres rotatifs Il
L'invention concerne plus particulièrement les machines
motrices ou réceptrices, comprenant au moins un cylindre, un piston
monté à coulissement dans le cylindre, un vilbrequin couplé au
piston par une bielle, un conduit d'admission d'un fluide dars le
cylindre et un conduit d'évacuation d'un fluide hors du cylindre.
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échanges de fluides entre les cylindres et l'extérieur se font par
des lumières de faible section, successivement ouvertes et obturées
par des soupapes dont le mouvement dé va et vient est commandé par
un dispositif mécanique. De ce fait, de telles machines sont de construction relativement complexe et possèdent de nombreuses pièces
en mouvement alternatif dont la masse est source de vibrations et de
bruit, limitant le régime maximum auquel la machine peut fonctionner. D'autre part, la faible dimension des sections de passage des fluides j
donne lieu à des sensibles pertes de charge, réduisant le rendement de la machine, surtout aux hauts régimes.
Le but de l'invention est de réduire ces inconvénients que présentent les machines connues. Les machines, objets de la présente invention sont caractérisées en ce que le cylindre fait partie d'un rotor qui est monté à rotation dans un stator fixe, l'axe commun du stator et du rotor, ici dénommé axe principal, coïncidant avec l'axe du vilbrequin, en ce que le conduit d'admission de fluide dans le cylindre comprend au moins une ouie ménagée à travers la paroi du stator et une ouie correspondante ménagée dans
le rotor et débouchant dans le cylindre, en ce que le conduit d'évacuation de fluide hors du cylindre comprend au moins une lumière ménagée à travers la paroi du stator et une lumière correspondante
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le vilbrequin et le rotor sont couplés entre eux de telle sorte que les deux ouies sont en regard l'une de l'autre pendant la course descendante du piston, effectuant ainsi l'aspiration de fluide dans le cylindre et les deux lumières sont en regard l'une de l'autre pendant le course montante du piston, effectuant de la sorte l'évacuation de fluide hors du cylindre.
Suivant que la machine est motrice ou réceptrice, le vilbxequin est raccordé à un organe récepteur ou à un organe moteur.
Suivant une première forme de réalisation de l'invention apoliquée au cas où la machine est motrice, le stator comprend en
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appliquée également au cas où la machine est motrice, le stator comprend en outre au moins un organe d'allumage connu en soi, par exemple une bougie d'allumage, débouchant à travers sa face intérieure en regard du rotor, la lumière d'admission étant raccordée à une
source d'un mélange d'un combustible et d'un comburant.
Dans la machine, il est évidemment nécessaire de prévoir des joints d'étanchéité adéquats entre le piston et le cylindre et entre le rotor et le stator de manière à assurer l'étanchéité de la chambre définie dans le cylindre entre le piston et la face intérieure du stator.
Suivant l'invention, le rotor peut comprendre plusieurs cylindres avantageusement décalés l'un par rapport à l'autre d'un
même écart angulaire.
Ces cylindres peuvent être disposés dans un même plan perpendiculaire
à l'axe principal précité, ou en variante, ils peuvent être disposés dans des plans distincts parallèles, le stator possédant nécessairement dans ce cas autant d'ouies et de lumières que de cylindres.
Une très grande simplicité de construction peut être obtenue en choisissent de façon judicieuse le nombre (n) de cylindres, le nombre (N) de paires de lumières et d'ouies rencontrés par chaque cylindre pendant un tour du rotor, et le rapport(Z) entre les
vitesses angulaires de rotation du vilbrequin et du rotor.
A titre d'exemple non limitatif, dans le cas particulier d'un moteur à 4 temps, le respect simultané des deux relations
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dans lesquelles n, N, k, Z sont des nombres entiers, impose un décallage angulaire nul entre les manivelles du vilbrequin.
Le signe + correspond au cas où le rotor et le vilbrequin tournent dans le même sens, le signe - au cas inverse.
La réduction de l'encombrement de la machine devient
très sensible lorsque les axes de tous les cylindres sont disposés
dans un même plan perpendiculaire à l'axe principal.
Ainsi, lorsque les deux conditions énoncées ci-dessus sont simultanément respectées, toutes les bielles sont situées dans le même plan et aboutissent à un bouton de manivelle unique du vilbrequin ce qui simplifie sa construction.
Chacune des lumières et ouies, ainsi que les éventuels autres organes débouchant sur la paroi intérieure du stator, servent ainsi successivement à tous les cylindres.
Les caractéristiques décrites peuvent être mises en
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aisément à chaque cas d'application.
La machine suivant l'invention présente l'avantage appréciable de ne pas nécessiter de mécanisme complexe de distribution.
Les organes traditionnels tels que soupapes, culbuteurs, arbres à
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Un autre avantage de'l'invention réside dans le fait
que le rotor constitue une masse en rotation dont l'inertie est favorable à la régularité du régime. Ceci permettra de réduire, sinon d'éliminer le volant d'inertie.
Il résulte de ce qui précède que la machine suivant l'invention présente une importante simplification de construction,
de réglage et de fonctionnement.
Une conséquence heureuse de l'élimination du système
de distribution classique est la possibilité d'augmenter le régime maximum de rotation de la machine grâce à la réduction des masses
en mouvement alternatif et des vibrations qu'elles provoquent.
Pour la même raison, on obtiendra un fonctionnement plus silencieux.
Une amélioration du rendement et des performances de la machine est également acquise grâce à la possibilité de dimensionner très généreusement les lumières et ouies. La large section de passage ainsi offerte aux fluides réduit les pertes de charges qu'ils subissent et assure respectivement un meilleur remplissage des cylindres à .l'admission, une vidange plus'poussée à l'échappement. <EMI ID=8.1>
Un exemple non limitatif est décrit en détails ci-après en se référant aux dessins_annexés dans lesquels :
- la figure 1 représente de manière schématique, en coupe suivant le plan de symétrie perpendiculaire à l'axe principal, une forme particulière de réalisation de l'invention appliquée à un moteur à explosions
- la figure 2 est une coupe suivant les plans II-II de la figure 1
- la figure 3 montre à plus grande échelle, en élévation, un détail du moteur des figures 1 et 2
- la figure 4 est une vue en plan de la figure 3.
Dans ces figures, les marnes notations de références désignent des éléments identiques.
Le moteur suivant l'invention représenté aux figures
1 et 2 comprend un stator 1 d'allure générale cylindrique possédant une paroi cylindrique dans laquelle on a ménagé des canaux 26 de circulation d'un fluide de refroidissement, et possédant également des parois frontales amovibles 20 et 21 .
La paroi cylindrique du stator est percée de deux ouies
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Sur la face intérieure du stator débouchent également deux bougies 4 servant à amorcer les explosions.
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et bougies 4 occupent des positions diamétralement opposées sur la périphérie du stator.
Dans le dit stator, un rotor 5 est monté sur deux paliers 23 disposés dans deux logements ménagés dans les couvercles
20 et 21 . Le'rotor 5 possède trois cylindres 6 disposés en étoile
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Ce-dernier est Monté sur deux paliers 22 disposés dans deux logements
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l'étanchéité du passage des bouts d'arbre 24 du vilbrequin travers les couvercles 20 et 21 .
On a représenté aux figures 3 -et 4 une forme de réalisation avantageuse de la liaison des bielles_8 au bouton de manivelle 2 .
Dans cette forme de réalisation, chacun des pieds 10 des bielles 8 ne couvre qu'une partie du tourillon 2 et s'étend latéralement de
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deux poitiés-séparables, entourent les parties débordantes des pieds de bielle 10 et les maintiennent autour du bouton de manivelle 9 Un jeu requis pour une bonne lubrification est ménagé- entre ces pièces.
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Les segments 12 et 13 assurent l'étanchéité respectivement entre pistons et cylindres et entre cylindres et stator.
La force centrifuge due à la rotation du rotor applique utilement les segments 13 sur la paroi intérieure du stator.
Dans une variante à cette disposition, les chemises des cylindres peuvent être montées coulissantes dans leur logement dans le rotor. La dite force centrifuge les repoussera vers l'extérieur sur
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simple.
Le vilbrequin 14 est relié au rotor 5 par un jeu d'engrenages*15 conçu de telle sorte que le vilbrequin ait un sens de rotation inverse à celui du rotor et une vitesse angulaire triple à celle du dit rotor. A cet effet, ce jeu d'engrenages 15 comprend une
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sur l'arbre du vilbrequin 14 et une roue 18 tournant librement sur un axe fixe 1-9. solidaire du couvercle 20.
<EMI ID=19.1> L'écartement et la dimension des ouies 2 et des lumières 1 est fixé en fonction des avances et retards imposés par le cycle de fonctionnement.
Pour assurer une bonne pose des segments 13 sur la surface intérieure du stator au moment de leur passage devant les '
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tuées chacunes de plusieurs ouvertures de section plus réduite percées dans la paroi du stator.
Pendant le fonctionnement du moteur représenté aux <EMI ID=21.1> flèche X et simultanément, le vilbrequin tourne dans le sens de la flèche Y. Ces rotations simultanées provoquent un mouvement
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Pendant le passage de l'ouverture 27 d'un cylindra 6
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descendant et aspire dans le cylindre un fluide d'alimentation, par exemple un mélange air/essence.
Pendant le passage de l'ouverture 27 en regard de la paroi cylindrique
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mouvement ascendant dans son cylindre 6 et comprime ainsi le fluide.
L'allumage de la bougie 4 commandé lors du passage
de l'ouverture 27 en face de celle-ci, provoque l'explosion du fluide.
L'augmentation de pression qui en résulte dans le cylindre 6 provoque le mouvement descendant du piston 7 qui entraîne ainsi la rotation du vilbrequin 14 et du rotor 5. Pendant cette phase du fonctionnement du moteur, l'ouverture 27 est obturée par la paroi cylindrique du stator 1
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lumière ,3, le piston 7 est animé d'un mouvement ascendant et refoule
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cycle qui vient d'être décrit se répète deux fois par tour du rotor et cela avec un déphasage temporel correspondant au décallage
spatial de 1202 entre cylindres.
Dans une variante d'exécution du moteur représenté
aux figures, les bougies 4 sont remplacées par des injecteurs
d'un combustible et les ouies 2 sont reliées à un conduit d'admission d'un fluide comburant, par exemple de l'air.
L'invention s'applique aussi à une machine réceptrice par exemple un compresseur. Dans ce cas, les bougies 4 sont supprimées les ouies 2 sont reliées à un conduit d'admission d'un fluide à comprimer et les lumières 3 sont reliées à un conduit d'évacuation d'un fluide comprimé. Dans ce cas, l'arbre 24 est accouplé à un moteur d'entrainement. Celui-ci peut avantageusement être conforme
à l'invention, par exemple du type représenté aux figures et décrit ci-dessus.
L'invention n'est pas limitée à la description qui précède, de nombreuses modifications pouvant y Être apportées sans sortir'du cadre des revendications suivantes .
Revendications
1. Machine motrice ou réceptrice comprenant au moins un cylindre,
un piston monté à coulissement dans le cylindre, un vilbrequin couplé au piston par une bielle, un conduit d'admission d'un fluide dans le cylindre et un conduit d'évacuation d'un fluide hors du cylindre, caractérisée en ce que le cylindre est monté dans un rotor qui est monté à rotation dans un stator fixe,l'axe commun du stator et du rotor coïncidant avec l'axe de rotation du vilbrequin, en ce que le conduit d'admission de fluide dans le cylindre comprend au moins une ouie ménagée à travers la paroi du stator et une ouie correspondante ménagée dans le rotor et débouchant dans le cylindre, en ce que le conduit d'évacuation de fluide hors du cylindre comprend au moins une lumière ménagée à travers la paroi du stator et une lumière correspondante ménagée dans le rotor etdébouchant dans le cylindre, et en ce que le vilbrequin et le
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sont en regard l'une de l'autre pendant la course descendante du pistion, et les deux lumières sont en regard l'une de l'autre pendant la course montante du piston.