Machine volumétrique rotative L'invention a pour objet une machine volumétrique rotative.
La machine suivant l'invention est remarquable en ce qu'elle comporte un carter cylindrique fixe, et un nombre pair de pistons en forme de segments de cou ronne montés fous en deux groupes indépendants l'un de l'autre entre l'alésage du carter et un noyau cylin drique, la somme des longueurs des arcs de tous les pis tons étant inférieure à 3600 de manière à laisser, entre les extrémités radiales des pistons, des chambres de travail en communication cycliquement avec des lumières d'admission et d'échappement pratiquées dans la paroi cylindrique du carter,
sous l'action d'un dispositif méca nique qui comporte un plateau monté fou en rotation coaxialement dans le carter et sur lequel tourillonne au moins un arbre auxiliaire qui porte, d'une part, un pi gnon satellite, en prise avec une couronne solidaire du carter et, d'autre part, deux éléments diamétralement opposés, excentrés, reliés, respectivement, aux pistons de rang pair et aux pistons de rang impair, de telle façon qu'à une rotation à vitesse constante du plateau corres pondent des rotations à variations de vitesse sinusoïdale des groupes de pistons et, par suite, des variations pé riodiques des volumes des chambres de travail combinées avec leurs passages en regard des lumières du carter.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante et à l'examen des dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, quelques modes de réalisation de machines. volumétriques rotatives établies suivant l'invention.
Sur ces dessins : .
la fig. 1 représente, en coupe longitudinale faite sui vant la ligne I-I de la fig. 6, un premier mode de réali sation travaillant comme pompe rotative; la fig. 2 est une coupe longitudinale de la même pompe, faite suivant IMI de la fig. 6 ; les fig. 3 à 6 sont des coupes transversales faites, res pectivement, suivant les lignes 111-11I, IV-IV, V-V et VI-VI de la fig. 1 ;
la fig. 7 représente schématiquement, en perspective, la cinématique de la pompe des fig. 1 à 6 ; la fig. 8 est une vue en bout partielle de la même cinématique, les fig. 9a à 91 représentent schématiquement les pha ses successives d'un cycle de fonctionnement de la pompe des fig. 1 à 8 ; les fig. 10a à 101 représentent schématiquement les phases de fonctionnement d'un moteur à explosion dé rivé de la pompe représentée sur les fig. 1 à 8 ;
la fig. 11 est un graphique de représentation d'un cycle de la pompe rotative des fig. 1 à 8 ; la fig. 12 est un graphique de représentation d'un cycle d'une variante de la pompe des fig. 1 à 8 ; la fig. 13 est un graphique de représentation des pha ses de fonctionnement du moteur des fig. 10a à 101; la fig. 14 représente, en coupe transversale faite au droit des pistons, une machine combinée moteur-pompe ;
la fig. 15 montre, également en coupe faite au droit des pistons, une variante de la machine combinée mo- teur-pompe de la fig. 12; la fig. 16 représente, en coupe longitudinale, une ma chine double;
la fig. 17 représente, en coupe longitudinale un autre mode de réalisation de machine double, les fig. 18 et 19 sont des vues en coupe longitudinale et en coupe transversale suivant XIX-XIX, d'une va riante du mode de réalisation de la fig. 1, et la fig. 20 montre en coupe transversale, une variante des fig. 6 et 19.
On fera tout d'abord remarquer que les machines des fig. 1, 14, 15, 16 et 17 sont du type dans lequel cha que piston a une valeur angulaire égale à un arc de base plus un demi-arc moins la demi-valeur de la variation maximum de l'angle compris entre deux pistons. La machine des fia. 18 et 19 est du type dans lequel cha que piston a une valeur angulaire égale à un demi-arc de base moins la demi-valeur de la variation maximum de l'angle compris entre deux pistons (dans ce cas n = 0).
La pompe rotative représentée schématiquement sur les fig. 1 à 6 comporte un carter cylindrique étanche fixe 1 qui présente. à l'une de ses extrémités, un fond 2, et qui est fermé, à son autre extrémité, par un flasque 3.
Un arbre principal central 5 tourillonne dans un moyeu 6 du fond 2 et il est centré, par son extrémité intérieure 7, dans un embrèvement cylindrique correspondant prati qué dans l'extrémité d'un pivot 8 solidaire du flasque 3, ledit pivot étant cylindrique et disposé coaxialement à l'intérieur du carter cylindrique 1.
La pompe comporte un certain nombre pair (quatre dans l'exemple) de pistons en forme de segments de cou ronne cylindrique répartis en deux groupes imbriqués ; deux de ces pistons, à savoir les pistons 11 et 12, sont solidaires d'un noyau cylindrique 14 qui peut tourner librement sur le pivot 8, tandis que les deux autres. les pistons 15 et 16, sont réalisés sous la forme d'entretoises serrées, au moyen de boulons 21, entre deux disques 18 et 19 qui peuvent tourner librement sur le pivot 8.
A titre de variante on peut utiliser l'alésage du car ter cylindrique 1 à la place du pivot 8 et, dans ce cas, monter fou à rotation un plateau 31 sur l'extrémité intérieure de l'arbre 5.
L'ensemble formé par les pistons 11 et 12 et le noyau 14 a le même produit de la masse par le moment d'inertie que l'ensemble formé par les pistons 15 et 16 et les disques 18, 19.
Le diamètre extérieur de tous les pistons est tel que ceux-ci puissent tourner librement contre l'alésage du carter cylindrique 1. Le diamètre intérieur des deux pis tons 15 et 16 est tel que ceux-ci puissent pivoter libre ment contre la surface cylindrique du noyau 14. La lon gueur de la génératrice de l'ensemble pistons 11-12, noyau 14 est telle que cet ensemble puisse Pivoter libre ment entre les disques 18-19. Les quatre pistons s'éten dent sur des arcs de même longueur et leur somme est inférieure à 360o pour que les deux pistons 15 et 16 puissent pivoter par rapport aux deux pistons 11 et 12.
La paire de pistons 11, 12 et la paire de pistons 15, 16 sont entraînées en rotation dans le carter 1, à des vitesses périodiquement variables, et dont les variations sont sensiblement sinusoïdales, comme on le verra plus loin, au moyen d'un système qui comporte deux vile- brequins identiques 24, 24'.
Chacun d'eux, par exemple l'arbre vilebreqùin 24, présente deux portées cylindri ques 26, 27 qui tourillonnent dans des alésages corres- pondants 28, 29 du plateau 31 monté fou à rotation sur le pivot 8 et de profil longitudinal spécial dont on com prend bien la configuration en examinant, en particulier, les fig. 1, 2 et 4.
Ce vilebrequin porte deux manetons 33, 34 diamétralement opposés et décalés en direction axiale, le maneton 33 tourillonnant dans l'alésage 40 d'un cadre rectangulaire 35 qui peut coulisser dans une fenêtre radiale 36 pratiquée dans le disque 18 solidaire des deux pistons 15, 16 (fig. 5), tandis que l'autre ma- neton 34 tourillonne dans l'alésage 38 d'un autre cadre rectangulaire 39 qui peut coulisser radialement dans une fenêtre 41 pratiquée dans l'ensemble formé Par le noyau 14 et le piston 11.
L'arbre vilebrequin 24, comme l'arbre vilebrequin 24', sont entraînés en rotation, sur eux-mêmes et autour de l'axe général du carter, par un système qui comporte une roue dentée planétaire 45 en prise avec deux pignons satellites 46, 46', respectivement solidaires des deux ar bres vilebrequins 24, 24' et eux-mêmes en prise avec la denture intérieure d'une couronne dentée 48 solidaire du carter 1.
On pourrait aussi, à titre de variante, en traîner les satellites directement par leurs axes portés par un organe solidaire de l'arbre 5, et supprimer la roue dentée planétaire 45, comme indiqué en traits mixtes, en 10 sur la fig. 7. Dans le présent mode de réa lisation qui comporte quatre pistons, le rapport des dia mètres de la couronne à denture intérieure 48 à celui des satellites 46 et 46' est égal à 6 : 1. La Paroi cylindri que du carter présente six lumières d'admission 51a, 51b, 51c, 51d, 51e, 51f, et six lumières d'échappement 52a, 52b, 52c, 52d, 52e, 52f.
Entre les lumières 51a et 52f, 51b et 52a, 51c et 52b, 51d et 52c, 51e et 52d,<B>51f</B> et 52e, se trouvent des cloisons 55a, 55b, 55c, 55d, 55e, 55f, dans lesquelles sont logés des segments plats 56a, 56b, 56c, 56d, 56e, 56f. On reviendra plus loin sur la relation existant entre le nombre des lumières, le nom bre des pistons et le rapport des diamètres des roues dentées ainsi que les emplacements Précis et les valeurs angulaires des lumières.
Sur les fig. 7 et 8, on a représenté schématiquement, d'une façon très simplifiée, la cinématique de la pompe. Lorsqu'on fait tourner l'arbre 5 dans le sens de la flèche FI, la roue dentée planétaire 45 fait rouler les deux satellites dans le même sens, et notamment le sa tellite 46, à l'intérieur de la couronne dentée 48, de sorte que ce satellite tourne sur lui-même dans le sens de la flèche F2, c'est-à-dire dans le sens opposé à celui de la flèche FI.
Le rotor formé Par l'ensemble des quatre pistons rotatifs 11, 12 et 15, 16 est donc en traîné en rotation à l'intérieur du carter 1, dans son en semble, mais le mouvement de rotation de l'arbre vile brequin 24 portant les manetons 33, 34 assure une va riation sensiblement sinusoïdale de la vitesse angulaire des deux pistons 15, 16, d'une part, et 11, 12, d'autre part, celle-ci étant déphasée de 180o de rotation du satel lite autour de son axe par rapport à celle des pistons 15, 16, de sorte que la distance entre les faces radiales d'extrémités des deux pistons 15,
16 et des deux pistons 11, 12 varie également d'une manière sensiblement sinu- soïdale pendant la rotation de l'ensemble des pistons dans le carter. C'est la variation de volume des quatre chambres ainsi formées entre les faces radiales des pis tons qui est utilisée pour assurer l'aspiration et le re foulement d'un fluide, en vue de le mettre en circulation ou de le comprimer, ou bien encore de le détendre. Dans le cas de la pompe à pression d'huile, il se crée sous l'action des fuites, une contre-pression dans le car ter étanche.
On peut aussi envisager de réaliser une pompe à vide ou l'étanchéité est assurée par une circu lation d'huile entre le carter et les chambres de travail.
La machine est symétrique par rapport à son axe, de sorte que tous ses organes sont équilibrés et que le raisonnement que l'on a fait au sujet de l'un des satel lites et du vilebrequin qu'il entraîne, peut être fait avec d'autres satellites entraînant d'autres vilebrequins.
Lorsque le plan des deux vilebrequins 33, 34 est per pendiculaire au diamètre OC (fig. 8) du carter passant par l'axe- du satellite 46 solidaire de ce vilebrequin, l'an gle au centre défini par les axes radiaux .des deux ca-. dres 35 et 39 d'entraînement des pistons est maximum et égal à a, deux faces radiales d'une paire de pistons sont, par exemple, en contact avec les deux faces adja centes de l'autre paire de pistons, tandis que les autres faces radiales de ces pistons sont à leur écartement maxi mum et font, entre elles, un angle b.
Lorsque le satel lite 46 aura roulé d'un demi-tour sur lui même à l'inté rieur de la couronne dentée 48, les positions relatives des deux cadres 35 et 39 d'entraînement des pistons se ront interverties, c'est-à-dire que, pendant ce demi-tour, l'angle a aura diminué jusqu'à zéro, puis aura repris la même valeur dans l'autre sens, de sorte que les pistons auront subi un mouvement de pivotement relatif dont l'amplitude est égale à deux fois la valeur de l'angle a ; autrement dit, l'angle b est égal à 2a.
On peut aussi, à titre de variante, réaliser une machine dans laquelle l'an gle b est inférieur à 2a, la différence (2a - b) étant com pensée par un dispositif élastique incorporé au système cadre-rainure radiale, ou autre. Dans ce cas, le taux de compression est infini et ne subit pas l'influence de l'usure de la machine.
Un cycle complet, à la fin duquel les pistons se re trouvent dans leurs positions relatives initiales, est donc effectué chaque fois que le satellite 46 a fait un tour sur lui-même, -à l'intérieur de la couronne dentée 48, c'est-à- dire que son axe s'est déplacé d'un angle au centre de 600, à l'intérieur du carter fixe 1 de la machine, d'après les hypothèses faites plus haut.
Sur les fig. 9a à 91, on a représenté schématiquement un tel cycle. Sur la fig. 9a, la face radiale 12a du pis ton 12 et la face radiale 15a du piston 15 sont en con tact, au droit du bord amont de la cloison 55a qui sé pare la lumière d'échappement 52f de la. lumière d'ad mission 51a. L'ensemble des pistons tourne dans le sens de la flèche f l. Les deux faces en question 12a et 15a des deux pistons se séparent en passant devant la lumière d'admission 51a (fig. 9b).
La chambre de travail 57 qui se forme entre ces deux faces augmente progressivement de volume, suivant une loi sensiblement sinusoïdale, comme représenté sur les fig. 9c, 9d, 9e, 9f et, à ce mo ment, la face 15a atteint le bord aval de la lumière d'admission 51a qui se ferme donc.
La chambre de travail 57 est maintenant complète ment fermée, la rotation se poursuit et la face 12a du piston 12 dépasse le bord amont de la lumière d'échap pement 52a (fi-. 9g), le volume de la chambre 57 dé croît progressivement et le fluide qu'elle renfermait s'échappe, au fur et à mesure, par la lumière d'échappe ment 52a (fi-, 9h, 9i, 9j, 9k, 91) ; les faces 12a du piston 12 et 15a du piston 15 sont maintenant de nouveau ap pliquées l'une contre l'autre, au droit, cette fois, du bord amont de la cloison 55b qui sépare la lumière d'échappement 52a de la lumière d'admission 51b.
La lumière d'échappement 52a est maintenant de nouveau fermée complètement. Le premier cycle est terminé et correspond, on le rappelle, à une rotation des satellites d'un tour sur eux-mêmes et à un déplacement de leurs axes de 1/6 de tour autour de l'axe de la couronne den tée solidaire du carter de la pompe.
Pendant ce premier cycle complet d'aspiration, par la lumière d'admission 51a, et de refoulement, par la lumière d'échappement 52a, il s'est produit un cycle identique d'aspiration par la lumière 51d (fig. 9a à 9f), et de refoulement correspondant par la lumière 52d (fig. 9- à 91).
Au cours de ce même cycle, on a assisté, pendant sa première moitié, c'est-à-dire pendant les phases d'aspi ration qui viennent d'être décrites, à une phase de re foulement par la lumière 52b et à une phase de refoule ment identique par la lumière 52e (fig. 9a à 9f), tandis que, pendant la deuxième moitié du cycle, c'est-à-dire pendant les phases de refoulement décrites plus haut, on a assisté à une phase d'aspiration par la lumière 51c et à une phase d'aspiration identique par la lumière 51f, comme représenté sur les fig. 9g à 91.
Au cours d'un cycle, il s'est donc produit quatre phases d'aspiration et quatre phases de refoulement, soit quatre pulsations . Pour un tour complet de l'ensem ble des pistons dans le carter de la pompe, les satellites font six tours sur eux-mêmes, de sorte qu'il se produit six cycles et, par conséquent vingt-quatre pulsations éga lement réparties entre les six lumières d'échappement; par lumière, il y a quatre pulsations par tour complet du rotor, et il en est de même pour les lumières d'admis sion, il y a donc quatre pulsations par pompe élémen taire.
Suivant la configuration donnée aux collecteurs de fluide pour l'admission et l'échappement, le débit d'une pompe élémentaire disponible à la lumière d'échappe ment peut être maintenu séparé ou additionné au débit d'autres pompes élémentaires; ce débit peut encore être injecté à la lumière d'admission d'une autre ou d'autres pompes élémentaires, et vice versa.
La surface utile instantanée des lumières diffère de la surface géométrique des ouvertures pratiquées dans la paroi du carter cylindrique, elle est égale à la différence entre cette surface géométrique et la partie de cette sur face géométrique obstruée par les pistons en mouvement continuellement variable.
On remarque que la variation de volume de chaque chambre de travail est sensiblement sinusoïdale; l'évo lution de la surface utile de la lumière correspondante suit une loi à peu près identique et le rapport du débit instantané à la surface instantanée de la lumière cor respondante reste sensiblement constant, ce qui consti tue une condition favorable à un bon écoulement des fluides compte tenu de la variation de vitesse des pis tons. En inversant le sens de rotation de l'arbre 5, on inverse le sens de la circulation du fluide dans le circuit d'utilisation, si l'on prend soin de placer convenablement la position de volume minimum des chambres, par exem ple par un calage angulaire de la couronne dentée dans le carter au moyen d'un dispositif de calage.
Sur le graphique de la fi-. 11 on a porté, en abscisses, de 0 à 360,) les angles de rotation du satellite 46 autour de lui-même, ainsi que de 0 à 60 les angles au centre qui correspondent aux déplacements de l'axe dudit sa tellite autour de l'axe de la machine, ces derniers étant égaux à 1/6 des premiers, et, en ordonnées, les positions de deux faces en regard de deux pistons voisins, expri mées par des angles de 0 à 60,
1 supposés gradués sur le carter de -la machine. Les courbes Cl et C'1 .représentent respectivement, les positions du bord avant d'un piston et du bord arrière du piston voisin au cours d'un cycle, pour une excentricité des vilebrequins 33 et 34, telle que l'angle a, indiqué sur la fig. 8, soit égal à 12o.
L'ordonnée du point A donne l'indication de la lon gueur circonférentielle de la lumière d'admission, soit la demi-valeur de l'arc de base moins la demi-variation maximum de l'angle compris entre deux secteurs, la dis tance des ordonnées des points A et B correspond à l'écartement maximum des pistons et, par conséquent, au volume maximum de la chambre de travail comprise entre deux pistons. tandis que la distance des ordonnées des points B et C donne l'indication de la longueur cir- conférentielle de la lumière d'échappement, soit la demi- valeur de l'arc de base moins la demi-variation maxi mum de l'angle compris entre deux secteurs.
Les maxima et les minima de volume de la chambre sont séparés par 180 de rotation du satellite sur lui- même, c'est-à-dire un déplacement de 300 de son axe autour de l'axe de la machine. Un cycle s'effectue pour une rotation de 360 du satellite, ce qui correspond à un déplacement de celui-ci de 60- autour de l'axe de la machine.
Si l'on augmente l'excentricité des vilebrequins, par exemple de façon que l'angle a soit égal à 20 , on obtient des courbes telles que C2 et C'2, ce qui permet d'aub menter le volume de la chambre de travail représenté alors par la distance EF, mais les longueurs circonfé- rentielles des lumières d'admission et d'échappement sont raccourcies, respectivement, des longueurs AE et BF.
Pour une excentricité encore plus grande, par exem ple telle que l'angle a soit égal à 280, on obtiendrait les courbes C3, C'3, ce qui fournirait un volume de cham bre de travail encore plus grand représenté par la dis tance GH, mais les lumières d'admission et d'échappe ment auraient alors les longueurs représentées par KG et HC.
L'angle utile total balayé sous la circonférence du carter, par tour du rotor, est égal à 24 fois l'angle b ou 48 fois l'angle a.
Les conditions décrites ci-dessus se limitent à une machine dont le taux de compression est infini et dont les lumières d'aspiration sont ouvertes uniquement du rant la période d'augmentation des volumes correspon dants, et les lumières de refoulement sont ouvertes uni quement pendant la période de diminution des volumes correspondants.
Certaines applications nécessitent des machines à taux de compression fini ; dans ce cas, deux faces ra diales d'une paire de pistons sont, par exemple, à leur écartement minimum (que l'on peut désigner par x) vis-à- vis des deux faces adjacentes de l'autre paire de pistons, tandis que les autres faces radiales de ces pistons sont à leur écartement maximum b plus x.
Lorsque le satellite 46 aura roulé d'un demi-tour sur lui-même, à l'intérieur de la couronne 48, les pistons auront subi un pivotement relatif d'amplitude égale à b et le taux de compression est défini par
EMI0004.0023
Le graphique de la fig. 12 est une variante de celui de la fig. 11, pour un angle b, de 24,) et les angles x égaux à 9-, 2,50 et 0 , correspondant à des taux de com pression de 5,8, 10 et infini, les ordonnées des points M, P, S et N, Q, T indiquent, respectivement, les positions des bords aval des lumières d'admission et d'échappe ment pour une fermeture aux points maximum et mini mum de volume pour les trois taux de compression défi nis plus haut.
La valeur angulaire de chaque secteur est diminuée de la valeur correspondant aux différences en tre les ordonnées des points S, M et S, P pour des taux de compression de 5,8 et 10, respectivement.
Certaines applications nécessitent des cycles où les moments d'ouverture et de fermeture des lumières d'ad- mission et d'échappement sont différents de ceux qui viennent d'être décrits. On retarde ou l'on avance l'ou verture ou la fermeture des lumières d'admission, ou d'échappement, en augmentant ou en diminuant la va leur des ordonnées des points marquant les bords < c amont et aval desdites lumières. Dans l'exemple d'une pompe à vide où l'échappement commence après le point mort maximum de volume, des clapets permet tent au démarrage l'évacuation dans le carter de l'huile qui s'est introduite dans les chambres de travail.
Etant donné qu'un cycle complet doit être accompli sous un arc de 60 du carter de la pompe, la somme des longueurs circonférentielles de la lumière d'admission de la chambre de travail et de la lumière d'échappement doit être au plus égale à 60 , encore faut-il tenir compte de la nécessité de l'existence de cloisons telles que 55a (fig. 6) qui sépare la lumière d'échappement 52 f de la lumière d'aspiration 51a, le bord amont de cette cloison, du côté de la lumière d'échappement, est au droit du point minimum de volume et du bord aval de la lumière d'échappement 52f.
D'une façon générale, le nombre des pistons de la pompe, le rapport des diamètres de la couronne dentée 48 au diamètre des satellites 46, le nombre des lumières d'admission et d'échappement, et le nombre des pulsa tions par tour complet de l'ensemble des pistons dans le carter, sont donnés par des progressions arithméti ques suivant le tableau ci-dessous :
EMI0004.0034
Nombre <SEP> total <SEP> de <SEP> pistons <SEP> .. <SEP> 2 <SEP> 4 <SEP> 6 <SEP> 8 <SEP> ...
<tb> Rapport <SEP> couronne/satellite <SEP> . <SEP> 3 <SEP> 6 <SEP> 9 <SEP> 12 <SEP> ...
<tb> Nombre <SEP> de <SEP> lumières <SEP> d'admission <SEP> . <SEP> 3 <SEP> 6 <SEP> 9 <SEP> 12 <SEP> ...
<tb> Nombre <SEP> de <SEP> lumières <SEP> d'échappement <SEP> 3 <SEP> 6 <SEP> 9 <SEP> 12 <SEP> ...
<tb> Nombre <SEP> de <SEP> pompes <SEP> élémentaires <SEP> . <SEP> 3 <SEP> 6 <SEP> 9 <SEP> 12 <SEP> ...
<tb> Nombre <SEP> de <SEP> pulsations <SEP> d'une <SEP> pompe
<tb> élémentaire <SEP> par <SEP> tour <SEP> du <SEP> rotor <SEP> 2 <SEP> 4 <SEP> 6 <SEP> 8 <SEP> ...
<tb> Nombre <SEP> total <SEP> de <SEP> pulsations <SEP> par
<tb> tour <SEP> du <SEP> rotor <SEP> 6 <SEP> 24 <SEP> 54 <SEP> 96 <SEP> ...
Le même engin peut. évidemment, travailler en mo teur récepteur, lorsqu'il est alimenté en fluide sous pres sion ; on recueille alors un couple sur l'arbre 5, dans un sens ou dans l'autre, selon le sens dans lequel on fait circuler le fluide dans le moteur, en prenant soin de décaler angulairement la couronne dentée 48 par rapport au carter 1 pour que le point minimum de volume de la chambre considérée soit au droit du bord aval de la lu mière considérée comme lumière d'échappement.
On peut aussi, suivant un principe analogue, réaliser un moteur à combustion interne, tel que, par exemple, on l'a représenté sur les fi-. 10a à 101. Cette réalisation diffère de la pompe qu'on a décrite, par le fait que le taux de compression prend une valeur finie convenable grâce à la présence d'une chambre d'explosion 61 creu sée dans les deux faces en regard de deux pistons voi sins, et que des bougies d'allumage 62a, 62b, 62c, sont disposées sur la périphérie du carter, à 120o les unes des autres, à la place des groupes de lumières 52f et 51a, 52b et 51c, 52d et 51e de la fig. 6.
On remarque, pour un tour complet des satellites sur eux-mêmes, soit 1/6 de tour des satellites dans le carter de l'engin : l'allumage des gaz contenus dans la chambre 61a (fi-. 10a), le temps d'expansion (fig. 10b, 10c, 10d), le début d'échappement (fig. 10e), la poursuite de l'échappement (fig. 10f, 10g, 10h, 10i, 10j, 10k) et la fin de l'échappement (fig. 101). Le fonctionnement représenté comporte deux temps, un premier temps d'expansion ou de fourniture de travail à l'arbre 5 et un deuxième temps d'échappement.
Pendant ,la même période de fonctionnement, il se produisait, dans la chambre 61b, un temps d'aspiration (fig. 10a à 10f) et un temps de compression (fig. 10g à 101) avec allumage en fin de compression, comme représenté à la fig. 101.
Pour un tour du satellite, on a donc assisté, dans la chambre 61a, à un temps moteur ou d'expansion et un temps d'échappement, dans la chambre 61b à un temps d'aspiration et un temps de compression, dans la cham bre 61c à un temps de compression et un temps de dé tente, l'allumage se produisant comme indiqué sur la fig. 10f, et, dans la chambre 61d, à un temps d'échappe ment et un temps d'aspiration.
Sur la fig. 13, sont représentés : en L les variations de volume d'une chambre, en P et R la position du bord arrière et du bord avant, respectivement, des pistons dé couvrant ou obstruant les lumières, les lignes S et T matérialisent, respectivement, les abscisses des points de volume maximum et de volume minimum des chambres, et U, V et W, X :les emplacements des bords amont et aval des lumières d'admission et d'échappement. Le graphique permet d'établir les possibilités de recoupe ment des périodes d'admission et d'échappement néces sitées par la technique des moteurs classiques ainsi que la valeur angulaire des pistons.
Les relations des différents éléments lorsque l'engin travaille en moteur répondent aux progressions arith métiques suivant le tableau ci-dessous
EMI0005.0010
Nombre <SEP> de <SEP> pistons <SEP> ..--..<B>.....</B> <SEP> ... <SEP> <B>.....</B> <SEP> 4 <SEP> 8 <SEP> 12 <SEP> 16 <SEP> ...
<tb> Rapport <SEP> couronne/satellites <SEP> --._.. <SEP> 6 <SEP> 12 <SEP> 18 <SEP> 24 <SEP> ...
<tb> Nombre <SEP> de <SEP> lumières <SEP> d'admission <SEP> 3 <SEP> 6 <SEP> 9 <SEP> 12 <SEP> ...
<tb> Nombre <SEP> de <SEP> lumières <SEP> d'échappe ment <SEP> ...-<B>....</B> <SEP> .-----.-.----.
<SEP> 3 <SEP> 6 <SEP> 9 <SEP> 12 <SEP> ...
<tb> Nombre <SEP> d'explosions <SEP> par
<tb> tour <SEP> du <SEP> rotor <SEP> 12 <SEP> 48 <SEP> 108 <SEP> 192 <SEP> ...
<tb> Nombre <SEP> de <SEP> bougies <SEP> d'allumage <SEP> 3 <SEP> 6 <SEP> 9 <SEP> 12 <SEP> ... On peut évidemment prévoir, le montage de segments d'étanchéité, ainsi que des moyens de mise en circula tion d'un fluide de refroidissement à l'intérieur des pis tons et du carter.
Sur la fia. 14, on a représenté, en coupe transver sale faite au droit des pistons, une machine combinée dont les chambres de travail servent, successivement, de chambre d'un moteur à combustion interne et de cham bre d'une pompe ou d'un compresseur.
Cette machine, dans le mode de réalisation représenté, comporte seule ment deux pistons 171, 172 montés à rotation dans un carter cylindrique 173 et reliés entre eux, comme dans les machines décrites plus haut, par une liaison cinéma tique comportant au moins un satellite roulant à l'in térieur d'une couronne dentée solidaire du carter, le dia mètre du satellite étant dans le présent exemple, égal au tiers du diamètre de la couronne dentée. La chambre d'explosion 175 est-munie d'une bougie d'allumage 176.
On a indiqué en 177 et en 178, respectivement, les lu mières d'admission et d'échappement du moteur, tandis que les lumières d'admission et d'échappement de la pompe sont indiquées, respectivement, en<B>181</B> et 182. Dans la position où la machine est représentée, le pre mier temps qui va se produire est un temps qui com mence par le passage de l'étincelle entre les électrodes de -la bougie 176, pour produire l'allumage des gaz com primés dans la chambre de combustion 175.
C'est donc un temps moteur d'expansion des gaz qui va commencer pour la partie moteur de la machine, en même temps que la chambre de travail comprise entre les faces 171b et 172a va diminuer de volume et être en communication avec la lumière 182 d'échappement de la pompe, c'est-à- dire qu'il se produit, en même temps, le temps de refou lement de la partie pompe de la machine. Ce temps se termine lorsque le volume de la chambre est devenu nul, sensiblement au droit de l'extrémité aval 182b de la lu mière 182 d'échappement de la pompe. A ce moment, la chambre formée par l'éloignement des deux faces 171a et 172b des deux pistons est maximum.
Le deuxième temps est le temps d'échappement des gaz brûlés, par la lumière 178, en même temps que l'ad mission de gaz frais dans la chambre 184, par la lumière d'admission 177 du moteur. Au cours de ce deuxième temps, le volume de la chambre 184 augmente et est maximum au moment où la face avant 171b du piston 171 se trouve sensiblement au droit de l'extrémité aval 177b de la lumière 177 d'admission du moteur.
Le temps suivant est un temps de compression pour le moteur, en même temps qu'un temps d'admission pour la pompe. En ce qui concerne le moteur, les deux faces 171b et 172a des deux pistons se rapprochent progres sivement l'une de l'autre jusqu'à-venir occuper finale ment la position des deux parois 171a et 172b représen tée sur le dessin en fin de compression, pendant que les deux faces 171a et 172b des pistons, qui, au début de ce troisième temps, se trouvent rapprochées l'une de l'au tre sensiblement au droit de l'extrémité aval 178b de la lumière 178 d'échappement du moteur, s'éloignent progressivement l'une de l'autre et créent une chambre en communication avec la lumière 181 d'admission de la pompe, à la fin de ce troisième temps,
le volume de fluide qui a traversé la lumière d'admission 181 de la pompe est emprisonné dans la chambre comprise entre les faces 171a et 172b, comme représenté sur la fig. 14 en 171b et 172a, et toute la machine se retrouve dans les mêmes conditions qu'à l'instant du début du premier cycle décrit plus haut. Durant ces trois phases de fonc tionnement, il y a eu permutation de la position des sec teurs.
Les relations des différents éléments, lorsque la ma chine travaille selon le cycle décrit, répondent aux pro gressions arithmétiques suivantes du tableau ci-dessous
EMI0005.0036
Nombre <SEP> de <SEP> pistons <SEP> . <SEP> ... <SEP> .. <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .. <SEP> ... <SEP> 2 <SEP> 4 <SEP> 6 <SEP> 8 <SEP> ...
<tb> Rapport <SEP> couronne/satellite <SEP> .. <SEP> . <SEP> 3 <SEP> 6 <SEP> 9 <SEP> 12 <SEP> ...
<tb> Nombre <SEP> de <SEP> lumières <SEP> d'admission
<tb> de <SEP> la <SEP> pompe <SEP> .. <SEP> ... <SEP> <B>........... <SEP> ...........</B> <SEP> -. <SEP> <B>.......</B> <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> ...
<tb> Nombre <SEP> de <SEP> lumières <SEP> de <SEP> refoulement
<tb> de <SEP> la <SEP> pompe <SEP> .. <SEP> -..<B>....
<SEP> .....</B> <SEP> -.......- <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> ...
<tb> Nombre <SEP> de <SEP> lumières <SEP> d'admission
<tb> du <SEP> moteur <SEP> . <SEP> .-- <SEP> ... <SEP> .-.- <SEP> ..-. <SEP> ....-....-.....---.--- <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> ...
<tb> Nombre <SEP> de <SEP> lumières <SEP> d'échappement
<tb> du <SEP> moteur <SEP> . <SEP> .. <SEP> <B>......</B> <SEP> -..-..<B>...........</B> <SEP> ... <SEP> ...- <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> ...
<tb> Nombre <SEP> de <SEP> bougies <SEP> du <SEP> moteur <SEP> ... <SEP> ........ <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> ...
Sur la fig. 15 est représentée une variante du mode de réalisation de la fig. 14, dans laquelle des .cycles mo teurs se déroulent de la même façon que les cycles mo teurs décrits en référence aux fig. 10a à 101 et les cycles de la pompe se déroulent de la même façon que ceux décrits en référence aux fig. 9a à 91, les espaces compris entre les différents secteurs servant successivement aux moteurs et aux pompes.
Le diamètre des satellites est de 1/12 du diamètre de la couronne dentée. A partir de la position dans laquelle la machine est représentée, le premier temps est celui qui commence par le passage de l'étincelle entre les élec trodes de la bougie 276, pour produire l'allumage des gaz comprimés dans la chambre de combustion 202, c'est un temps d'expansion des gaz qui va commencer pour cette partie moteur : simultanément il y a compression des gaz frais dans la chambre 212, échappement des gaz brû lés dans la chambre 222 par la lumière 201, aspiration des gaz frais dans la chambre 232 par la lumière 211, aspiration du fluide à comprimer dans les chambres 242 et 252, par les lumières 221 et 231, et refoulement du fluide comprimé dans les chambres 262 et 272, par les lumières 241 et 251.
Les phases de fonctionnement se reproduisent en suite ainsi qu'il a été expliqué.
Cette machine diffère essentiellement de la précé dente par le fait qu'à chaque demi-tour de satellite cor respond un temps moteur.
La machine la plus simple de ce type aurait un rap port du diamètre du satellite à celui de la couronne dentée égal à 1/9.
Sur la fig. 16, on a représenté une machine double formée sensiblement de deux machines placées de part et d'autre du plan transversal médian X Y, chacune d'elles étant du genre de celle représentée sur les fig. 1 à 6. Ainsi, on retrouve, sur la fig. 16, l'arbre 305 qui porte une roue dentée planétaire 345 en prise avec deux sa tellites 346, 346' eux-mêmes en prise avec une couronne dentée intérieure 348 solidaire du carter 301 de la ma chine. L'extrémité de l'arbre 305 comporte un téton 307 centré dans un embrèvement cylindrique de l'extrémité intérieure du pivot 308 solidaire du flasque d'extrémité 303 de la machine.
Le satellite 346 est solidaire d'un premier arbre vilebrequin à deux manetons 333, 334 de commande de deux paires de pistons et il est solidaire, en outre. d'un deuxième arbre vilebrequin à deux mane- tons 333a et 334a décalés de 90 par rapport aux mane- tons 333 et 334, pour la commande de deux autres pai res de pistons situés sur le côté gauche de la machine lorsqu'on regarde la fig. 16.
Le double arbre vilebre quin présente alors deux portées 327, 327a qui touril- lonnent dans les paliers 329, 329a de deux couronnes solidaires 331 et 331a montées à rotation libre sur le pivot central 308 et sur le pivot tubulaire correspondant 308a centré dans l'autre flasque d'extrémité 303a de la machine et solidaire de celui-ci.
L'autre satellite 346' est solidaire, d'une façon ana logue, de deux autres vilebrequins doubles 333', 334' et 333'a, 334'a.
Bien entendu, la partie du carter cylindrique 301 qui se trouve au droit des pistons, tels que 311a et 312a est munie aussi de lumières d'admission et d'échappe ment analogues aux lumières 51a à 51f et 52a à 52f qui se trouvent au droit des pistons dans le mode de réali sation des fig. 1 à 6.
En raison du décalage angulaire des manetons des vilebrequins, une machine présentant une telle double symétrie, par rapport au plan X Y, le débit se faisant dans un collecteur commun, a l'avantage de ne pas pré senter de point mort, et d'être capable de refouler un fluide avec un débit presque constant lorsque l'arbre 305 est entraîné à vitesse constante. De plus, les efforts sont très régulièrement répartis entre les différents organes de la pompe et, notamment, sur les dents des engrena ges.
Il faut remarquer que la valeur de la somme des accélérations instantanées imposées aux groupes de pis tons commandés par les deux vilebrequins décalés et solidaires du même satellite, est sensiblement constante. Cette pompe permet la mise en circulation de deux fluides distincts, dans deux circuits différents. La même machine peut aussi être utilisée de façon à être entraînée en rotation par un fluide sous pression travaillant sur l'un des deux jeux de pistons, tandis que l'autre jeu re foule un autre fluide. Dans ce cas, le bout de l'arbre 305 n'est pas utilisé. et les engrenages n'ont pratiquement plus de puissance à transmettre, mais simplement à posi tionner les pistons.
Cette machine peut également être composée de la réunion de part et d'autre du plan X Y (fig. 16) de deux moteurs semblables à ceux représentés sur la fia. 10. machine dans laquelle les points morts sont supprimés.
Sur la fig. 17, on a représenté une autre variante de pompe dérivée aussi de celle représentée sur les fig. 1 à 6. mais qui comporte, en plus des pistons 411 et 412, un deuxième jeu de pistons 411b et 412b disposés à côté des premiers et solidarisés par l'intermédiaire du noyau 414 sur le même axe géométrique.
Les pistons qui coopèrent avec les pistons 411b et 412b sont solidaires de deux disques, à savoir : un pre mier disque 419, qui joue le même rôle que le disque 19 de la fi-. 1. et un deuxième disque 419b, qui se trouve de l'autre côté par rapport aux pistons supplémentaires 411b et 412b. Sur la fig. 17 on retrouve le disque 418 qui joue le même rôle que le disque 18 du mode de réa lisation de la fig. 1.
Avec cette structure particulière, on dispose d'une pompe qui a un seul mécanisme de commande, mais deux jeux de pistons pouvant refouler, simultanément, des fluides différents, lorsqu'on fait tourner l'arbre 405. Toutefois, on peut également utiliser cette machine, comme celle de la fig. 16, c'est-à-dire en moteur récep teur dont un jeu de pistons est alimenté en fluide sous pression et, en même temps comme pompe ou compres seur par son deuxième jeu de pistons, sans utiliser le bout d'arbre 405.
On peut également réaliser un moto-compresseur de fluide; la transmission d'énergie entre les parties moteur et compresseur s'effectuant directement par le noyau 414 et le plateau 419, les engrenages ne servant qu'au posi tionnement des secteurs à l'intérieur du carter.
Sur les fig. 18 et 19 est représentée une variante du mode de réalisation de la fig. 1 variante dans laquelle les cycles pompe se déroulent de la même façon que les cycles décrits en référence aux fig. 9a à 91, mais dans laquelle les pistons ont une valeur égale à un demi-arc de base moins l'angle A, cette machine fait partie de la suite des solutions ci-dessous
EMI0006.0057
Nombre <SEP> de <SEP> pistons <SEP> 2 <SEP> 4 <SEP> 6 <SEP> 8 <SEP> 10 <SEP> 12 <SEP> ...
<tb> Rapport <SEP> couronne/satellite <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 6 <SEP> ...
<tb> Nombre <SEP> de <SEP> lumières <SEP> d'ad mission <SEP> . <SEP> .... <SEP> .
<SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 6 <SEP> ...
<tb> Nombre <SEP> de <SEP> lumières <SEP> d'échap pement <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> fi <SEP> ...
EMI0007.0001
13
<tb> Nombre <SEP> de <SEP> pompes <SEP> élémen taires <SEP> ...<B>..........................</B> <SEP> ...._.. <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 6 <SEP> ...
<tb> Nombre <SEP> de <SEP> pulsations <SEP> d'une
<tb> pompe <SEP> élémentaire <SEP> par
<tb> tour <SEP> du <SEP> rotor <SEP> <B>... <SEP> .................</B> <SEP> 2 <SEP> 4 <SEP> 6 <SEP> 8 <SEP> 10 <SEP> 12 <SEP> ...
<tb> Nombre <SEP> total <SEP> de <SEP> pulsations
<tb> par <SEP> tour <SEP> du <SEP> rotor <SEP> ............ <SEP> 2 <SEP> 8 <SEP> 18 <SEP> 32 <SEP> 50 <SEP> 72 <SEP> ...
On fera remarquer que les solutions dont le rapport diamètre de la couronne à celui du satellite qui ont pour valeur 1 et 2 ne sont pas compatibles avec la description générale en ce qui concerne les engrenages, il est possi ble à titre de variante et pour ces faibles rapports, de ren dre fixe le planétaire sur le bout du pivot 8 et d'entraîner les satellites par la couronne dentée solidaire de l'arbre 5. Le rapport désigné dans les tables est alors celui du rap port du diamètre du planétaire à celui du satellite.
On limite l'excentricité à une valeur qui fournit une variation de vitesse sensiblement sunisoïdale aux pistons.
Cette machine a une disposition mécanique légère ment différente de celle de la fig. 1 par le fait que les fenêtres radiales 41 ne sont plus logées à l'intérieur des secteurs. On retrouve sur les fig. 18 et 19 les mêmes nu méros désignant les pièces ayant la même fonction déjà décrite au sujet -des fig. 1-2-3-4-5.
Cette machine peut évidemment fonctionner en mo teur, la chambre comprise entre les deux faces de deux pistons voisins subissant les mêmes variations de volume que celles décrites en référence aux fig. 10a -101. La suite des solutions en moteur se déduit de celles de la pompe en remarquant que toutes solutions moteur doi vent avoir un rapport pair pour le rapport du diamètre de la couronne à celui du satellite.
Il est évident que les combinaisons des fig. 14, 15, 16, 17 sont possibles avec la machine des fig. 18-19.
La fig. 20 est un exemple de machine où les secteurs ont des valeurs angulaires différentes. Dans le cas re présenté certains secteurs sont de la forme de ceux de la machine des fig. 1 à 6, d'autres de la forme de ceux de la machine des fig. 18-19. Ceci permet certaines réa lisations mécaniques et certaines possibilités de ferme ture et d'ouverture des lumières. Cette variante est un exemple de combinaison que l'on peut réaliser entre les différentes progressions déterminant les différentes réali sations de la machine.
On peut résumer les principaux avantages de la ma chine décrite de la façon suivante Dispositif volumétrique réversible sans soupape, réa lisation et montage faciles, mécanique équilibrée et cen trée, pas d'efforts latéraux ni radiaux, peu d'usure, utili sation rationnelle des engrenages, équilibrage des efforts sur les dents dû à l'utilisation d'un engrenage planétaire en prise avec des satellites, possibilités de vitesse de ro tation élevée, lubrification aisée, déréglage impossible des points morts, rendement mécanique élevé, transmission d'énergie intégrale pour certains couplages de machines,
somme des forces dues aux inerties des pièces soumises à des vitesses variables sensiblement constantes dans le cas de machines couplées décalées, accélération sinusoï dale des pièces soumises à des vitesses variables.
Les pièces soumises à des vitesses variables peuvent avoir une faible masse et un faible moment d'inertie. Les pièces accélérées en sens inverse ont le même produit masse X moment d'inertie. Taux de compression à volonté infini ou fini, si né cessaire, pas de volume mort en diminution de volume, utilisation possible en pompe à vide, débit important pour un encombrement réduit, pression élevée atteinte en un seul étage, remplissage convenable même avec un fluide visqueux, surface instantanée utile des lumières sensiblement proportionnelle au débit instantané.
Débit sensiblement constant dans le cas d'une machine double, forte dépression à l'aspiration, grand nombre de pulsa tions par tour.
Possibilité de maintenir séparés les fluides débités respectivement par les pompes élémentaires réunies sous le même carter.
Fuites internes faibles, fonctionnement correct, mê me à faible vitesse, faibles pertes dynamiques dans le fluide, isolement de la haute et basse pression quelle que soit la position angulaire du rotor, carter étanche, éta blissement d'une contre-pression dans le cas d'un géné rateur de liquide sous pression. Circulation d'huile entre le carter et les chambres de travail pour assurer l'étan chéité dans l'utilisation en pompe à vide, possibilité d'utiliser des segments d'étanchéité, d'utiliser le carter en palier, de centrer le rotor par rapport au carter pour que les pistons ne frottent pas à l'intérieur du carter.
Possibilité de réaliser un moteur rotatif à grand nom bre d'explosions par tour, régularité du couple, pas de point mort avec certains couplages de machines, transpo sition possible de la technique du moteur classique qua tre temps, notamment en ce qui concerne les temps d'ou verture et de fermeture des lumières. Refroidissements interne et externe aisés.