FR1232505A - Perfectionnements aux machines volumétriques rotatives - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
- F01C1/02—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
- F01C1/063—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents with coaxially-mounted members having continuously-changing circumferential spacing between them
- F01C1/077—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents with coaxially-mounted members having continuously-changing circumferential spacing between them having toothed-gearing type drive
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Description
Perfectionnements aux machines volumétriques rotatives.
La présente invention a pour objet l'animation des machines volumétriques rotatives à l'aide d'une cinématique excluant toute pièce animée d'un mouvement alternatif, telle que : glissières, bielles, vilebrequin, soupapes, chemises oscillantes, tous ces organes conventionnels étant remplacés par des pièces à mouvement circulaire continu pouvant être parfaitement équilibrées.
Suivant la caractéristique essentielle de l'invention une telle machine volumétrique rotative est composée, en substance, de deux porte-pistons secteurs circulaires coaxiaux comportant chacun n pistons secteurs circulaires, les pistons d'au moins l'un des porte-pistons se déplaçant d'un mouvement circulaire continu, mais non uniforme, entre deux cylindres, également coaxiaux aux deux portepistons.
Le plus grand cylindre peut être constitué par le carter fixe de la machine et, le plus petit, par le moyeu de l'un des deux porte-pistons, ces deux cylindres ayant même hauteur correspondant, aux jeux près, à celle des pistons secteurs circulaires.
Suivant un autre objet de l'invention, la liaison cinématique assurant les mouvements circulaires non uniformes de chacun des deux porte-pistons, est assurée par, au moins, un arbre auxiliaire, parallèle à l'axe des cylindres, et par, au moins, deux paires de roulantes, l'une, au moins, de ces paires étant composée de roulantes non circulaires. Dans chacune de ces paires de roulantes l'une des roulantes est solidaire d'un porte-piston et celle qui lui correspond dans la même paire est solidaire de l'arbre auxiliaire. Toutes les roulantes sont d mtées.
Les roulantes non circulaires sont à n sommets et, sauf le cas où n = 1, les sommets sont régulièrement répartis et situés à 180[deg], 120[deg], 90[deg] etc. les uns par rapport aux autres sur chaque roulante non circulaire.
Dans chaque paire, les roulantes sont congruentes, tant par leur forme géométrique sur par leur calage respectif.
Sur l'arbre auxiliaire précité sont donc calées deux roulantes, solidaires l'une de l'autre et judicieusement calées l'une par rapport à l'autre, de telle sorte que si l'on fait tourner ledit arbre auxiliaire d'un mouvement circulaire uniforme, l'un au moins des deux porte-pistons est animé d'un mouvement circulaire non uniforme, bien que toujours de même sens, la déformation de ce mouvement circulaire étant périodique et ses mêmes effets se produisant toujours face aux mêmes points du carter fixe.
Il en résulte donc les variations périodiques recherchées entre les faces opposées des pistons secteurs appartenant aux deux porte-pistons.
Par ailleurs, et en raison des conditions :
De calage judicieux des roulantes solidaires de l'arbre auxiliaire; De la congruence des roulantes correspondantes dans chaque paire de roulantes; Et de la répartition angulaire régulière des sommets sur les roulantes non circulaires; Il en résulte que les variations périodiques sont régulièrement espacées et que les effets de ces variations se produisent toujours face aux mêmes orifices ou repères éventuellement disposés sur la périphérie du carter fixe.
De plus, si l'on entend par période une variation complète d'un volume variable donné, jusqu'à et y compris le retour à son état initial, on constate que l'emploi de roulantes de n sommets détermine n périodes par tour de l'arbre récepteur.
C'est ainsi que dans. le cas, par exemple, où les roulantes sont à deux sommets, on obtient deux périodes par tour de l'arbre récepteur. Chaque période correspond à une variation complète d'une capacité donnée soit, en partant d'un volume minimum :
Une augmentation (admission); Une diminution (compression); Une nouvelle augmentation (détente); Et une nouvelle diminution (échappement), réalisant ainsi les quatre temps du cycle Beau de Rochas en 360[deg] de rotation de l'arbre récepteur. Les mêmes positions relatives des volumes variables se reproduisant toujours face aux mêmes repères du carter fixe, l'on conçoit qu'il est facile de déterminer les positions des ouvertures d'admission et d'échappement, de même que le point d'allumage ou d'injection suivant le diagramme caractérisant le moteur.
Les chambres de combustion peuvent être constituées par des évidements ménagés dans les faces des pistons.
Une telle machine peut donner lieu aux versions courantes des machines volumétriques, telles que : moteurs hydrauliques, moteurs à combustion, y compris à combustion interne et à explosion, compresseurs, pompes, etc. et intéresser tous les fluides. De plus, le guidage des pistons secteurs autorise les versions à pistons secs sans contact.
Par ailleurs, l'on peut grouper, autour d'un même axe auxiliaire commun, plusieurs ensembles : cylindre et porte-pistons coaxiaux, multipliant ainsi la puissance sur le même arbre et régularisant le couple moteur (ou le couple résistant). Inversement, il est possible de fractionner les efforts en multipliant les arbres auxiliaires, l'arbre récepteur (ou moteur) animé d'un mouvement circulaire uniforme étant alors celui des deux portepistons ayant la plus forte inertie.
Dans ce dernier cas, chacune des deux roulantes, calée respectivement sur les portes-pistons, engrène avec autant de roulantes qu'il y a d'arbres auxiliaires, l'ensemble de ces roulantes étant évidemment convenablement placé.
En conclusion, les dispositions adoptées sur ces machines et faisant l'objet de la présente invention permettent la construction d'engins à pistons secteurs qui n'avaient pas, jusqu'à présent, reçu la sanction des réalisations pratiques, parce que les solutions qui avaient été proposées n'autorisaient pas, simultanément, les possibilités indispensables en étanchéité, compacité, usure, refroisissement, ,vitesse de rotation et, surtout, équilibrage.
L'invention sera de toute façon bien comprise en se reportant aux dessins schématiques ci-annexés donnés seulement à titre d'indication dans le cas de machines comportant des roulantes à deux sommets chacune.
Figures 1, 1 bis, 2 et 3 représentent en coupe transversale, le cas d'un ensemble unitaire de moteur dans diverses positions de son cycle; Figure 4 est une coupe longitudinale d'une variante d'exécution comportant quatre arbres auxiliaires; Figure 5 représente quatre coupes transversales respectivement, pour la partie gauche, suivant 4-4 et pour la partie droite suivant 4'-4', de la même figure 4.
Dans le mode d'exécution des figures 1 à 3, représentant un moteur thermique à explosion ou à combustion interne, le choix des éléments a été établi ainsi :
1. Un arbre auxiliaire unique a qui, dans le cas présent, est récepteur et tourne à vitesse circulaire uniforme; 2. Deux paires de roulantes non circulaires à deux sommets (pseudo-ellipse) :
L'une, composée de deux roues i et j solidaires respectivement, celle i, de pistons e et f et, celle j, de l'arbre auxiliaire a; L'autre, composée de deux roues k et l soüdaires respectivement, celle k, de pistons c et d et, celle l, de l'arbre auxiliaire a.
Dans ces figures b représente l'un des portepistons portant les deux pistons c et d. L'autre porte-piston (non représenté) est constitué par les faces latérales et il porte les deux autres pistons e et/.
Dans ces figures, r désigne le carter, g l'échappement, h l'admission, v les orifices recevant des allumeurs, et q les chambres de combustion.
Le fonctionnement de cette machine motrice volumétrique rotative est aisé à comprendre.
La figure 1 représente cette machine en position de point mort, les rayons des deux paires de roulantes étant égaux. La figure 2 représente la position des organes après 90[deg] de rotation de l'arbre auxiliaire a; le piston c a parcouru un angle de : 90[deg] + a, alors que le piston f n'a parcouru qu'un angle de : 900 - a.
En figure 3, après une nouvelle rotation de 90[deg] de l'arbre auxiliaire a depuis la figure 2, le piston c n'a parcouru qu'un angle de : 90[deg] - a, alors que celui f a parcouru un angle de : 90[deg] + a.
Le même phénomène se reproduit périodiquement La figure Ibis représente la position des organes après 45[deg] de rotation de l'arbre a à partir de la figure 1. EU correspond au maximum respectif des rayons instantanés des roulantes.
On constate ainsi que si l'arbre a tourne, dans le sens de la flèche, à vitesse constante, les portepistons tournent en sens inverse et sont animés d'un mouvement circulaire non uniforme.
Dans la variante d'exécution représentée aux figures 4 et 5, l'arbre auxiliaire unique a des figures 1 à 3, est remplacé par n arbres auxiliaires a', a", a''', a"" (quatre dans le cas du dessin) disposés parallèlement les uns aux autres et à équidistance sur une circonférence concentrique à l'axe médian général.
Chacun de ces arbres auxiliaires a', a"... est solidaire de deux roulantes correspondantes, respectivement j', l', j" l"... auxquelles il sert de support ces deux trains, judicieusement calés, étant en prise avec les roulantes i et k correspondant à chacun des porte-pistons.
Dans cette exécution, c'est le porte-piston u qui forme arbre de sortie et qui tourne à vitesse circulaire uniforme, les quatre arbres auxiliaires a', a"... tournant à vitesse circulaire non uniforme.
Dans la figure 4, t désigne le bout d'arbre pouvant recevoir toute commande auxiliaire et notamment un rupteur d'allumage.
En s est figuré le volant de régularisation du couple, ce volant étant aménagé en turbine centrifuge destinée à assurer une circulation d'air de refroidissement dans le sein même des pistons secteurs e et f (seul celui e étant visible).
Enfin, comme il va de soi et comme il ressort d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement aux deux seuls modes d'exécution indiqués ci-dessus uniquement à titre d'exemple; elle en embrasse au contraire toutes les variantes d'exécution comportant, en tout ou partie, application de semblables dispositions.
La présente invention a pour objet l'animation des machines volumétriques rotatives à l'aide d'une cinématique excluant toute pièce animée d'un mouvement alternatif, telle que : glissières, bielles, vilebrequin, soupapes, chemises oscillantes, tous ces organes conventionnels étant remplacés par des pièces à mouvement circulaire continu pouvant être parfaitement équilibrées.
Suivant la caractéristique essentielle de l'invention une telle machine volumétrique rotative est composée, en substance, de deux porte-pistons secteurs circulaires coaxiaux comportant chacun n pistons secteurs circulaires, les pistons d'au moins l'un des porte-pistons se déplaçant d'un mouvement circulaire continu, mais non uniforme, entre deux cylindres, également coaxiaux aux deux portepistons.
Le plus grand cylindre peut être constitué par le carter fixe de la machine et, le plus petit, par le moyeu de l'un des deux porte-pistons, ces deux cylindres ayant même hauteur correspondant, aux jeux près, à celle des pistons secteurs circulaires.
Suivant un autre objet de l'invention, la liaison cinématique assurant les mouvements circulaires non uniformes de chacun des deux porte-pistons, est assurée par, au moins, un arbre auxiliaire, parallèle à l'axe des cylindres, et par, au moins, deux paires de roulantes, l'une, au moins, de ces paires étant composée de roulantes non circulaires. Dans chacune de ces paires de roulantes l'une des roulantes est solidaire d'un porte-piston et celle qui lui correspond dans la même paire est solidaire de l'arbre auxiliaire. Toutes les roulantes sont d mtées.
Les roulantes non circulaires sont à n sommets et, sauf le cas où n = 1, les sommets sont régulièrement répartis et situés à 180[deg], 120[deg], 90[deg] etc. les uns par rapport aux autres sur chaque roulante non circulaire.
Dans chaque paire, les roulantes sont congruentes, tant par leur forme géométrique sur par leur calage respectif.
Sur l'arbre auxiliaire précité sont donc calées deux roulantes, solidaires l'une de l'autre et judicieusement calées l'une par rapport à l'autre, de telle sorte que si l'on fait tourner ledit arbre auxiliaire d'un mouvement circulaire uniforme, l'un au moins des deux porte-pistons est animé d'un mouvement circulaire non uniforme, bien que toujours de même sens, la déformation de ce mouvement circulaire étant périodique et ses mêmes effets se produisant toujours face aux mêmes points du carter fixe.
Il en résulte donc les variations périodiques recherchées entre les faces opposées des pistons secteurs appartenant aux deux porte-pistons.
Par ailleurs, et en raison des conditions :
De calage judicieux des roulantes solidaires de l'arbre auxiliaire; De la congruence des roulantes correspondantes dans chaque paire de roulantes; Et de la répartition angulaire régulière des sommets sur les roulantes non circulaires; Il en résulte que les variations périodiques sont régulièrement espacées et que les effets de ces variations se produisent toujours face aux mêmes orifices ou repères éventuellement disposés sur la périphérie du carter fixe.
De plus, si l'on entend par période une variation complète d'un volume variable donné, jusqu'à et y compris le retour à son état initial, on constate que l'emploi de roulantes de n sommets détermine n périodes par tour de l'arbre récepteur.
C'est ainsi que dans. le cas, par exemple, où les roulantes sont à deux sommets, on obtient deux périodes par tour de l'arbre récepteur. Chaque période correspond à une variation complète d'une capacité donnée soit, en partant d'un volume minimum :
Une augmentation (admission); Une diminution (compression); Une nouvelle augmentation (détente); Et une nouvelle diminution (échappement), réalisant ainsi les quatre temps du cycle Beau de Rochas en 360[deg] de rotation de l'arbre récepteur. Les mêmes positions relatives des volumes variables se reproduisant toujours face aux mêmes repères du carter fixe, l'on conçoit qu'il est facile de déterminer les positions des ouvertures d'admission et d'échappement, de même que le point d'allumage ou d'injection suivant le diagramme caractérisant le moteur.
Les chambres de combustion peuvent être constituées par des évidements ménagés dans les faces des pistons.
Une telle machine peut donner lieu aux versions courantes des machines volumétriques, telles que : moteurs hydrauliques, moteurs à combustion, y compris à combustion interne et à explosion, compresseurs, pompes, etc. et intéresser tous les fluides. De plus, le guidage des pistons secteurs autorise les versions à pistons secs sans contact.
Par ailleurs, l'on peut grouper, autour d'un même axe auxiliaire commun, plusieurs ensembles : cylindre et porte-pistons coaxiaux, multipliant ainsi la puissance sur le même arbre et régularisant le couple moteur (ou le couple résistant). Inversement, il est possible de fractionner les efforts en multipliant les arbres auxiliaires, l'arbre récepteur (ou moteur) animé d'un mouvement circulaire uniforme étant alors celui des deux portepistons ayant la plus forte inertie.
Dans ce dernier cas, chacune des deux roulantes, calée respectivement sur les portes-pistons, engrène avec autant de roulantes qu'il y a d'arbres auxiliaires, l'ensemble de ces roulantes étant évidemment convenablement placé.
En conclusion, les dispositions adoptées sur ces machines et faisant l'objet de la présente invention permettent la construction d'engins à pistons secteurs qui n'avaient pas, jusqu'à présent, reçu la sanction des réalisations pratiques, parce que les solutions qui avaient été proposées n'autorisaient pas, simultanément, les possibilités indispensables en étanchéité, compacité, usure, refroisissement, ,vitesse de rotation et, surtout, équilibrage.
L'invention sera de toute façon bien comprise en se reportant aux dessins schématiques ci-annexés donnés seulement à titre d'indication dans le cas de machines comportant des roulantes à deux sommets chacune.
Figures 1, 1 bis, 2 et 3 représentent en coupe transversale, le cas d'un ensemble unitaire de moteur dans diverses positions de son cycle; Figure 4 est une coupe longitudinale d'une variante d'exécution comportant quatre arbres auxiliaires; Figure 5 représente quatre coupes transversales respectivement, pour la partie gauche, suivant 4-4 et pour la partie droite suivant 4'-4', de la même figure 4.
Dans le mode d'exécution des figures 1 à 3, représentant un moteur thermique à explosion ou à combustion interne, le choix des éléments a été établi ainsi :
1. Un arbre auxiliaire unique a qui, dans le cas présent, est récepteur et tourne à vitesse circulaire uniforme; 2. Deux paires de roulantes non circulaires à deux sommets (pseudo-ellipse) :
L'une, composée de deux roues i et j solidaires respectivement, celle i, de pistons e et f et, celle j, de l'arbre auxiliaire a; L'autre, composée de deux roues k et l soüdaires respectivement, celle k, de pistons c et d et, celle l, de l'arbre auxiliaire a.
Dans ces figures b représente l'un des portepistons portant les deux pistons c et d. L'autre porte-piston (non représenté) est constitué par les faces latérales et il porte les deux autres pistons e et/.
Dans ces figures, r désigne le carter, g l'échappement, h l'admission, v les orifices recevant des allumeurs, et q les chambres de combustion.
Le fonctionnement de cette machine motrice volumétrique rotative est aisé à comprendre.
La figure 1 représente cette machine en position de point mort, les rayons des deux paires de roulantes étant égaux. La figure 2 représente la position des organes après 90[deg] de rotation de l'arbre auxiliaire a; le piston c a parcouru un angle de : 90[deg] + a, alors que le piston f n'a parcouru qu'un angle de : 900 - a.
En figure 3, après une nouvelle rotation de 90[deg] de l'arbre auxiliaire a depuis la figure 2, le piston c n'a parcouru qu'un angle de : 90[deg] - a, alors que celui f a parcouru un angle de : 90[deg] + a.
Le même phénomène se reproduit périodiquement La figure Ibis représente la position des organes après 45[deg] de rotation de l'arbre a à partir de la figure 1. EU correspond au maximum respectif des rayons instantanés des roulantes.
On constate ainsi que si l'arbre a tourne, dans le sens de la flèche, à vitesse constante, les portepistons tournent en sens inverse et sont animés d'un mouvement circulaire non uniforme.
Dans la variante d'exécution représentée aux figures 4 et 5, l'arbre auxiliaire unique a des figures 1 à 3, est remplacé par n arbres auxiliaires a', a", a''', a"" (quatre dans le cas du dessin) disposés parallèlement les uns aux autres et à équidistance sur une circonférence concentrique à l'axe médian général.
Chacun de ces arbres auxiliaires a', a"... est solidaire de deux roulantes correspondantes, respectivement j', l', j" l"... auxquelles il sert de support ces deux trains, judicieusement calés, étant en prise avec les roulantes i et k correspondant à chacun des porte-pistons.
Dans cette exécution, c'est le porte-piston u qui forme arbre de sortie et qui tourne à vitesse circulaire uniforme, les quatre arbres auxiliaires a', a"... tournant à vitesse circulaire non uniforme.
Dans la figure 4, t désigne le bout d'arbre pouvant recevoir toute commande auxiliaire et notamment un rupteur d'allumage.
En s est figuré le volant de régularisation du couple, ce volant étant aménagé en turbine centrifuge destinée à assurer une circulation d'air de refroidissement dans le sein même des pistons secteurs e et f (seul celui e étant visible).
Enfin, comme il va de soi et comme il ressort d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement aux deux seuls modes d'exécution indiqués ci-dessus uniquement à titre d'exemple; elle en embrasse au contraire toutes les variantes d'exécution comportant, en tout ou partie, application de semblables dispositions.
Claims (3)
1. Machine volumétrique rotative caractérisée en ce qu'elle comporte deux porte-pistons en forme de secteur circulaire, coaxiaux, comportant chacun n pistons secteurs circulaires, les pistons d'au moins l'un des porte-pistons se déplaçant d'un mouvement circulaire continu, non uniforme, entre deux cylindres, également coaxiaux, par le moyen d'une liaison cinématique composée d'au moins un arbre auxiliaire, parallèle à l'axe desdits cylindres, et d'au moins deux paires de roulantes dont une, au moins, est composée de roulantes non circulaires décalées angulairement, dans chacune de ces paires l'une des roulantes étant solidaire d'un porte-piston et l'autre de l'arbre auxiliaire.
2. Machine tel que spécifié en 1[deg] caractérisée en ce que l'un des cylindres, celui qui est le plus grand, est constitué par le carter fixe et l'autre par le moyeu de l'un des porte-pistons.
3. A titre de produit industriel nouveau, toute machine volumétrique rotative comportant, en tout ou partie application de semblables dispositions
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR39347A FR1232505A (fr) | 1959-04-24 | 1959-04-24 | Perfectionnements aux machines volumétriques rotatives |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR39347A FR1232505A (fr) | 1959-04-24 | 1959-04-24 | Perfectionnements aux machines volumétriques rotatives |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR1232505A true FR1232505A (fr) | 1960-10-10 |
Family
ID=8593126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR39347A Expired FR1232505A (fr) | 1959-04-24 | 1959-04-24 | Perfectionnements aux machines volumétriques rotatives |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR1232505A (fr) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3256866A (en) * | 1962-09-21 | 1966-06-21 | Jordan V Bauer | Internal combustion engine |
| US5400754A (en) * | 1993-08-19 | 1995-03-28 | Blanco Palacios; Alberto F. | Rotary internal combustion engine with paddle and ratchet assembly |
-
1959
- 1959-04-24 FR FR39347A patent/FR1232505A/fr not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3256866A (en) * | 1962-09-21 | 1966-06-21 | Jordan V Bauer | Internal combustion engine |
| US5400754A (en) * | 1993-08-19 | 1995-03-28 | Blanco Palacios; Alberto F. | Rotary internal combustion engine with paddle and ratchet assembly |
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