Moteur à combustion interne rotatif. L'invention a pour objet un moteur à combustion interne rotatif, comprenant un rotor central et, de part et d'autre de ce rotor central, un rotor de compresseur muni de palettes et un rotor de détendeur muni de palettes, ces trois rotors étant solidaires en rotation et les rotors de compresseur et de détendeur tournant chacun dans une chambre cylindrique d'un stator autour d'un axe excen trique par rapport à celui de cette chambre, le rotor central étant pourvu de chambres de combustion coopérant avec un manchon distri buteur de même axe, de faon à commander la communication entre les chambres de eom- bustion et le compresseur et le détendeur,
le tout de manière qu'à chaque tour il y ait un remplissage de chaque chambre de combustion par des gaz frais comprimés par le compres seur, une combustion dans cette chambre, et une détente dans le détendeur des gaz brû lés engendrés par cette combustion.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du moteur selon l'invention. La fin. 1 est une vue en élévation latérale de cette forme d'exécution avec demi-coupe axiale dans la moitié inférieure.
La fin. 2 est, mie coupe axiale de l'ensem ble du rotor central et du rotor de détendeur. Les fil. 3 et 4 sont des coupes suivant 3-3 et 4-4 de la fig. 2, Les fig. 5 et 6 sont respectivement une coupe axiale et une coupe transversale du rotor de compresseur.
Les fig. 7 et 8 sont respectivement une vue en bout et une coupe transversale du flasque du stator fermant la chambre du détendeur.
La fig. 9 est une coupe partielle à plus grande échelle suivant 9-9 de la fig. 1.
La fig. 10 est une coupe transversale du stator suivant 10-10 de la fig. 11.
La fig. 11 est une coupe axiale partielle suivant 11-11 de la fig. 10.
La fig. 12 est une coupe transversale sui vant l2-12 de la fig. 1.
La fig. 12a est une coupe transversale sui vant 12a-12a de la fig. 1, et les fig. 13-13a, 14-14a, 15-15a sont des coupes analogues aux fig. 12-12a, respective ment, montrant diverses positions des rotors.
Comme représenté plus clairement à la fig. 2, l'ensemble des rotors comprend un corps présentant un bout d'arbre creux 200, une portée 201 de diamètre phis grand, por tant _1e rotor de compresseur 102, une partie 104, formant. le rotor central et une partie de grand diamètre 103, formant. le rotor de dé tendeur, auquel fait. suite le bout. d'arbre 101.
Les bouts d'arbre 101 et 102 (fig. 1) sont. montés dans des paliers à rouleaux ou anti friction 105 et 106 portés par un stator com prenant un corps central d'une seule pièce et présentant des chambres cylindriques 107 et 108 dans lesquelles tournent les rotors à pa lettes et un alésage 109 dans lequel est disposé le rotor 104. La chambre 107 est fermée extérieurement par un flasque amovible 110 fixé par des goujons 112; la cham bre 108 est fermée extérieurement par un flasque amovible 114 fixé par des goujons 116. Les fonds 111 et 115 des chambres 107 et 108 font partie du corps central du stator.
Les axes des chambres cylindriques 107 et 108 sont excentrés par rapport à l'axe de rota tion de l'ensemble des rotors 102, 103 et 104. Les rotors possèdent des fentes radiales 118, 119 (fig. 6) 120, 121 (fig. 4) dans lesquelles peuvent coulisser des palettes 122, 123, 124, 125 (fig. 1 et 12-12), qui s'écartent sous l'effet de da force centrifuge pendant la rota tion et dont les extrémités viennent porter sur des chemises 126, 127 pouvant tourner libre ment dans les chambres correspondantes du stator, les rotons 102 et 103 étant tangents à ces chemises.
Les rotors, les chemises, les palettes et les fonds des chambres limitent des espaces de capacité périodiquement variable.
Dans le fond 111 de la chambre 107 est ménagée une lumière d'admission 132 (fig. 10a-12) et le rotor 102 est percé de canaux de refoulement radiaux 133, 134, si tués en avant des palettes 122, 123, en suppo sant que le moteur tourne dans le sens de la flèche (fig. 12).
Le rotor 104 comprend un noyau cylindri que muni de deux évidements symétriques longitudinaux (fig. 2) et une douille 202, em manchée à chaud sur ce noyau, de façon à limiter avec les évidements deux chambres de -combustion 135 et 136. Un manchon distribu teur fixe 137 est emmanché dans l'alésage 109 du stator et pénètre avec un ajustage précis dans une rainure circulaire 203 du rotor 103 (fig. 2).
La douille 202 est percée aux extré mités des chambres d'explosion 135, 136 de lumières 204, 205, 206, 207 et le manchon 137 est percé, du côté du compresseur d'une lumière d'admission 140, s'étendant sur 90 (fig. 12) et du côté du détendeur d'une lu- mière d'évacuation 142 s'étendant sur 180 , à laquelle fait suite une seconde lumière d'éva cuation 143 s'étendant sur 70 , ces deux lu mières étant séparées par une partie pleine 141 (fig. 12a) occupant un espace angulaire de 20 . Enfin, le manchon 137 est percé de deux lumières médianes 144 et 144a livrant passage à l'étincelle d'une bougie d'allumage 145, le moteur décrit étant un moteur à explo sions.
Les gaz de la combustion produits dans les chambres de combustion 135, 136 peuvent se rendre dans les espaces de travail du déten deur à travers les lumières 112, 143 et des canaux d'entrée radiaux 146, 147 du rotor 103, ces canaux étant situés en arrière des pa lettes 124, 125 pour le sens (le rotation figuré au dessin. Dans le flasque 114 sont ménagées deux lumières d'éehappement 148, 149 (fig. 7 et 12a).
La chambre 108 est plus longue que la chambre 107, de sorte que le volume du dé tendeur est plus grand que celui du compres seur, ce qui permet d'utiliser toute la détente des gaz.
On remarquera que le rotor 103 (fig. 2 et 4) présente intérieurement une cloison dia métrale 208, dans laquelle sont ménagées les glissières 120, 121 pour les palettes 121, 125 et que le fond 209 dudit rotor est percé de trous 210, tandis que le bout d'arbre creux 200 est percé de trous<B>211.</B>
Au cour., de la rotation, .l'air contenu dans le rotor 1.03 est chassé par la force centrifuge vers la périphérie de part, et d'autre de la cloison 208 et. s'échappe par les orifices 210. La dépression ainsi créée aspire de l'air frais .par les trous 211 et la cavité 212, l'enveloppe 211 du bout d'arbre 200 étant percée de trous <B>213.</B> Il s'établit ainsi une ventilation naturelle puissante qui refroidit efficacement la paroi interne des chambres clé combustion 1.35, 136 et du rotor clé détendeur 103. Les trous 150 du flasque 111 sont en nombres inégaux à ceux des trous 210, 211, pour éviter le bruit de sirène.
L'ensemble des rotors et. de ses bouts d'ar bre est., de préférence, réalisé en bronze au glueinium à 98 % de cuivre et 2 % de gliiei- nium, c'est-à-dire un alliage de grande eon- ductibilité thermique permettant l'évacuation facile des calories, de grande dureté, ayant une élasticité et une résilience excellentes et ne grippant pas en cas d'insuffisance momen tanée du graissage.
La construction des chambres d'explosion avec douille de bronze au glucinium rappor tée à chaud 202 facilite l'usinage.
Les chemises 126 et 127 sont montées flot tantes dans leurs chambres respectives, avec un certain jeu et sont guidées par des galets de centrage, représentés aux fig. 1, 9, 12 et 12a. Chaque galet s'engage dans une gorge 216 taillée à la périphérie de la chemise et est monté à roulements à billes dans un carter 217 fixé sur le stator. Deux galets de cen trage 218, 219,à 90 l'un de l'autre, guident la chemise 126 pour le compresseur. Cette paire de galets pourrait être disposée de façon que lorsque la résultante des efforts internes agis sant sur la chemise 126 atteint sa valeur maxi mum, elle soit dirigée suivant la bissectrice de l'angle que font entre eux les plans passant par l'axe de la chemise et ceux des galets.
La chemise 127, plus longue, est guidée par deux paires de galets de centrage 215, 221, 220, 222 (fig. 12a), les galets 221, 222 n'étant pas visi bles à la fig. 1, puisqu'ils se trouvent derrière le plan de projection. Ces paires de galets sont également à 90 deux à deux. Les deux paires de galets pourraient également être disposées de faon que lorsque la résultante des efforts internes agissant sur la chemise 127 atteint sa valeur maximum, elle soit dirigée suivant la bissectrice de l'angle que font entre eux les plans passant par l'axe de la chemise et les axes des galets 215, 220 et 221, 222 respecti vement.
Les chemises 126, 127 sont entraînées en rotation à grande vitesse par le rotor et le montage décrit réduit les frottements au mi nimum tout en permettant les dilatations des chemises sous l'effet de la température et de la force centrifuge sans risque de grippage. Les galets sont toujours à basse température et le graissage de leurs axes est facile à réaliser.
Comme représenté à la fig. 9, les palettes, aussi bien pour le détendeur que pour le compresseur, sont constituées par un empilage de lames d'acier à ressort 223, alternant avec des plaquettes de duralumin 224. Cette dispo sition permet d'assurer une bonne étanchéité des palettes ;sur les chemises, grâce aux lignes de contact multiples correspondant aux di- verses lamelles et aux petites chambres de détente entre les lamelles successives, tandis que les plaquettes de dura:lumin permettent le léger glissement relatif des lamelles en cours de rotation avec le minimum de frotte ment et d'inertie.
En fonctionnement normal, les palettes sont projetées par la force centrifuge contre les ehemises. Pour assurer l'étanchéité au mo ment du démarrage, des ressorts 225 sont dis posés entre le fond des rainures et les palettes, de facon à les solliciter vers l'extérieur.
Comme on le voit aux fig. 1, 10 et 11, la partie centrale du .stator qui entoure les chambres de combustion à haute température présente un espace de circulation d'eau de refroidissement 226, limité intérieurement par le manchon fixe 137. Dans cet espace 226 sont formés deux bossages, dont l'un, 227, sert au montage de la bougie d'allumage 145 et. l'autre, 228, forme le conduit d'admission 229, au-dessus duquel est monté le carburateur 230 (fig. 1) et qui est entouré par une che mise 231 en communication avec la chambre 226. L'eau de refroidissement .qui circule dans la chambre 226 s'échauffe au contact du man chon 137 et de la paroi 115 du détendeur et.
l'eau chaude eireulant dans la chemise 231 ré chauffe le mélange combustible, ce qui évite tout givrage sous l'effet de :l'aspiration du compresseur.
t1 condition de réaliser des usinages pré cis, la force centrifuge et le laminage à tra vers les très faibles jeux tolérés suffisent à assurer l'étanchéité.
Le graissage du moteur décrit s'est avéré des plus aisés et n'exige pas de graissage cen tral sous pression. En particulier, le graissage des palettes dans leurs glissières et sur les chemises est réalisé très efficacement par mé lange de lubrifiant au combustible liquide.
Le fonctionnement du moteur décrit est le suivant: 1 Allumage (fig. 12-12a).
L'ensemble des rotors occupant la posi tion des fig. 1Z-12a, la chambre d'explosion 136 a été remplie de mélange combustible comprimé lors de la phase de compression (voir ci-dessous) et le canal de refoulement 134 du rotor 102 (fig. 12) est sur le point d'être obturé par la partie pleine du man chon 137, du côté compresseur, tandis que le canal 147 du rotor 103 (fia. 12a) est décou vert par la lumière 142 dudit manchon. C'est l'instant où devrait s'effectuer théoriquement l'allumage, s'il n'y avait pas d'avance à l'allu mage. En réalité, l'allumage doit être produit notablement avant l'instant correspondant à la position des fig. 12-12a, mais on a sup posé au dessin que l'avance à l'allumage était nulle.
En pratique, en raison de la grande vi tesse de rotation du moteur, on pourra le mu nir d'un dispositif réglable permettant une importante avance à l'allumage. Dans une va riante, l'allumage par bougie pourrait être supprimé, le résidu de gaz en combustion res tant dans la chambre de combustion en fin de détente pouvant amener l'allumage du mé lange frais. Dans ce cas, l'allumage au départ pourra être obtenu par un simple vibreur.
Au moment de l'allumage dans la chambre 136, la chambre 135 est dans la position cor respondant à la fin de détente dans le déten deur, la palette 124 étant sur le point d'at teindre le bord de l'orifice d'échappement 148. 2 Détente (fig. 12a à 15a).
Les gaz produits par l'explosion se rendent par le canal 147 derrière la palette 125 et la poussée motrice qu'ils exercent sur celle-ci entretient la rotation du moteur dans le sens de la flèche.
Les gaz de l'explosion tendent, à s'échapper par l'espace correspondant à la lumière 142 compris entre le rotor central et le rotor de détendeur, et par le canal 146 vers la chambre de détente A (fig. 12a). Toutefois, dès le dé but de la détente, la partie pleine 141 obture le canal 146 et empêche la fuite directe des gaz de combustion à l'échappement.
La détente se poursuit sur 180 , jusqu'au moment où la chambre 136 vient occuper la position primitivement occupée par la cham bre 135 à la fig. 12a et où la palette 125 vient occuper la position primitivement occupée par la palette 124 à la même figure. Les positions successives sont représentées sur fig. 12a, 13a, 14a, 15a.
3 Echapppementt. A la fia. 12a, la cliambre 135 et la cham bre A1 étaient sur le point d'être mises à l'échappement. Comme le montrent les fia. 12a et 13a, la chambre 135 est isolée pendant la rotation d e 20 correspondant à la partie pleine 141, tandis que la chambre A1 se trouve déjà à l'échappement. La chambre 135 est à son tour mise à l'échappement du fait que le canal 146 dépasse la partie pleine 141 (fia. 13a), et le vide produit par l'échappe ment à grande vitesse provoque une véritable succion dans la chambre 135.
L'évacuation de la chambre 135 a lieu sur les 70 d'angle d'ouverture de la lumière 143. 4 Compression.
En fin d'évacuation de la chambre 135, le canal 146 est masqué par la partie pleine du manchon 137 (fia. 14a). En même temps (fig. 14) le canal 134 est démasqué par la lumière 140 du manchon 137. Le mélange com primé dans la chambre B du compresseur pé nètre dans la chambre 1.35 et ce remplissage se poursuit pendant les 90" correspondant à l'angle d'ouverture de la lumière 140. Une poaition intermédiaire est représentée à la fi-. 1:5.
La. fin du remplissage correspond à la position de la. fia. 1_2a, dans laquelle la chambre 1.35, ayant tourné de 180 , s'est subs tituée à. la. chambre 136.
On voit en définitive, que pour chaque tour de l'arbre, il se produit pour chaque chambre 137, 136 un e@-ele complet: allumage, détente, échappement, remplissage et qu'il se produit deux impulsions motrices par tour du moteur.
Le cycle du compresseur ressort des fig. 72 à 15, à la fig. 15, la palette 122 est sur le point (le franchir l'orifice d'admission 132. lia chambre D est en phase d'aspiration, la chambre C au début (le la phase de compres- sion et la chambre B au début de la phase de remplissage de la chambre 135.
On remarquera qu'il existe deux orifices d'échappement 148, 149, le premier étant dis posé de faon à régler l'ouverture clé l'échap pement et le second de façon à permettre l'évacuation complète des gaz brûlés situés en avant de la palette 124 (fig. 14a).
On remarquera aussi que la communica tion entre le compresseur et le détendeur à travers les chambres 135, 136 est toujours interrompue, sauf pendant un court instant au moment de la fin de l'échappement et du début du remplissage (fig. 14a). Cet instant peut être mis à profit, s'il y a lieu, pour pro duire un léger balayage des gaz brûlés par une très petite quantité de gaz frais.
De toute façon, le compresseur est isolé de la chambre de combustion au moment de l'explosion.
Le moteur décrit peut être facilement éta bli pour fonctionner suivant le cycle Diesel ou semi-Diesel en remplaçant la bougie par un injecteur et la tête d'allumage par une pompe.
Le moteur décrit peut être lancé à la main, par un démarreur électrique ou par l'air comprimé.
Un prototype du moteur décrit tournant à vitesse réduite (3500 à 4000 t/min) aspirant 2 ¿ 750 = 1500 cm de mélange, comprimé à un taux de compression de 5, fournit une puissance de 80 à 100 CV pour Lin poids de 50 kg et un encombrement de 25 cm de dia mètre et de 50 cm de longueur.
La détente prolongée du moteur décrit abaisse considérablement la température à l'échappement et la température de régime du détendeur. Ces avantages se traduisent par une amélioration très sensible du rendement et tn échappement, silencieux. La vitesse de rotation du moteur écrit peut atteindre de très hautes valeurs, 20 000 tours/min. par exemple, ce qui contribue à augmenter encore la puissance massique de ce moteur.
Dans le moteur décrit, grâce à la portée des palettes sur des chemises rotatives, l'am plitude et la. vitesse du mouvement relatif de rotation des palettes par rapport aux che mises sont extrêmement. réduites et le frotte ment- et l'usure sont., par eoiiséquent, très faibles.
Tout. mouvement alternatif, à l'exception du mouvement relativement lent. clés palettes, est supprimé. Le cycle du moteur écrit ne comporte pas de point mort, ce qui rend inu tile la présence d'un volant et permet du même coup une grande souplesse, des varia tions de régime instantanées et un ralenti très doux et stable.
Dans le moteur décrit, le remplissage des chambres d'explosion à grand régime est. excellent, du fait que l'aspiration et le refou lement du compresseur s'effectuent. d'une ma nière pratiquement continue. L'échappement s'opère également d'une manière pratiquement continue et à peu près constante. Le régime pulsatoire .des moteurs habituels est ainsi rem placé dans <B>le,</B> moteur décrit .par un régime d'écoulement plus régulier, favorable à un bon rendement et à la suppression des vibra tions et du bruit.