FR2773846A1

FR2773846A1 - Reaction motor with drum or rotor

Info

Publication number: FR2773846A1
Application number: FR9800880A
Authority: FR
Inventors: Pierre Claude Marie Moreau
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-01-22
Filing date: 1998-01-22
Publication date: 1999-07-23

Abstract

The motor consists of a housing containing a drum or rotor divided along a parting plane (E - E') so that each is in two sections (1, 2; 3, 4). The two sections of the housing are joined by connecting plates (8), and the drum or rotor shaft is supported by bearings (9) on one side only. The drum contains two combustion chambers, each in the shape of a semi-crescent with a truncated pyramidal cavity converging towards the center of the drum, where fuel and compressed air are injected and ignited. The burned gases are ejected through a rear port (19) closed by an inner or outer valve (20).

Description

C'est en traçant des spirales à partir de polygones gigognes que je me suis mis à dessiner des triskèles et des turbines. Puis, en pensant aux utilisations des turbines, j'ai songé à un moteur rotatif qui serait basé sur le principe de la réaction, ne sachant pas, à ce moment là, l'énorme quantité de travail déjà effectué dans ce domaine, sinon j'aurai de suite abandonné cette voie-là. It was by drawing spirals from nesting polygons that I began to draw triskels and turbines. Then, thinking of the uses of turbines, I thought of a rotary engine that would be based on the principle of reaction, not knowing, at that time, the enormous amount of work already done in this area, otherwise i will have immediately abandoned this path.

Je me suis donc mis à imaginer un tel type de moteur dont on retrouve le principe dans les systèmes d'arrosage par tourniquet où la rotation est assurée à ltéchappe- ment par la pression de l'eau. Ce principe est également mis à profit dans le montage du "soleil" en feux d'artifice, où des fusées, disposées symétriquement par rapport à un axe et placées tangentiellement dans le même sens à la périphérie d'un chassis tournant, permettent la rotation de la mécanique. So I started to imagine such a type of engine, the principle of which is found in turnstile sprinkler systems where the rotation is ensured by the pressure of the water. This principle is also used in mounting the "sun" in fireworks, where rockets, arranged symmetrically with respect to an axis and placed tangentially in the same direction at the periphery of a rotating chassis, allow rotation of mechanics.

Pour entretenir la rotation de ce "soleil", il y a nécessité d'alimenter ces fusées en permanence et, j'ai imaginé de réaliser cette opération de façon coaxiale grâce à deux disques munis de fenêtres. L'un des disques est fixe et solidaire du chassis, et l'autre, mobile, est fixé sur l'axe du rotor. La coincidence des fenêtres permet les admissions. Une forte pression entre ces deux disques,que l'on peut construire dans un matériau comme la céramique , permettrait d 'assurer l'étanchéité. To maintain the rotation of this "sun", it is necessary to feed these rockets permanently and, I imagined to carry out this operation in a coaxial way thanks to two discs provided with windows. One of the discs is fixed and integral with the chassis, and the other, mobile, is fixed on the axis of the rotor. The coincidence of the windows allows admissions. A strong pressure between these two discs, which can be constructed from a material such as ceramic, would ensure sealing.

Les recherches effectuées en matière de moteur rotatif portaient, à ma connaissance, une demande de brevet
Français de Monsieur Henri COUTZAC publié sous le NO FR 2664329 en 1992 - 01-10 -, basée également sur le principe de la réaction avec compresseur à pistons intégré.To the best of my knowledge, the research carried out on rotary motors applied for a patent
French of Mr. Henri COUTZAC published under the NO FR 2664329 in 1992 - 01-10 -, also based on the principle of the reaction with integrated piston compressor.

J'ai recherché à éviter ces pistons qui nous donnaient des similitudes avec les moteurs classiques, et pour cela, j'ai opté pour une compression extérieure avec injection de carburant et comburant turbocompressés, réalisation déjà bien connue et couramment utilisée. I tried to avoid these pistons which gave us similarities to conventional engines, and for that, I opted for an external compression with fuel injection and turbocharged oxidizer, realization already well known and commonly used.

Egalement, j'ai voulu éviter les frottements par segments qui ont tant posé problèmes aux conceptions antérieures des moteurs rotatifs, et ainsi, je suis parvenu à une réalisation que je crois nouvelle, et à mon idée, solutionne nombre d'obstacles, et dont suit la description
Désignation des diverses pièces figurant sur les schémas
A - B - C : chambres de combustion
1 - demi-carter côté arbre
2 - demi-carter coté admissions
3 - demr-rotor côté arbre
4 - demi-rotor côté admissions
5 - aubes
6 - enveloppe tambour
7 - turbine de compression
8 - liaison carter
9 - paliers
10 - disque de distribution côté rotor
11 - disque de distribution côté carter
12 - arrivée comburant
13 - admission carburant
14 - admission allumage
15 - admission comburant
i6 - cavité de chambre de combustion
17 - injecteur carburant
18 - bougie d'allumage
19 - fenêtre d'échappement
20 - soupape d'échappement
21 - ressort de soupape
22 - came de soupape
23 - fenêtre carter
24 - arceau de carter
25 - bossage sur l'arceau pour l'échappement
26 - collecteur d'échappement
27 - fenêtre comburant
28 - fenêtre carburant
29 - fenêtre allumage
30 - ressort de pression
Description : Le moteur se présente sous la forme d'un carter ou stator portant, d'un seul côté par des paliers, un tambour ou rotor muni d'un arbre.Also, I wanted to avoid friction by segments which posed so many problems to the previous designs of the rotary motors, and thus, I arrived at a realization which I believe new, and with my idea, solves number of obstacles, and of which follows description
Designation of the various parts appearing on the diagrams
A - B - C: combustion chambers
1 - shaft side half casing
2 - half-casing on the admissions side
3 - demr-rotor on the shaft side
4 - half-rotor on the intake side
5 - blades
6 - drum cover
7 - compression turbine
8 - casing connection
9 - bearings
10 - rotor side distribution disc
11 - casing side distribution disc
12 - oxidizer inlet
13 - fuel intake
14 - ignition intake
15 - oxidant intake
i6 - combustion chamber cavity
17 - fuel injector
18 - spark plug
19 - exhaust window
20 - exhaust valve
21 - valve spring
22 - valve cam
23 - casing window
24 - housing hoop
25 - boss on the arch for the exhaust
26 - exhaust manifold
27 - oxidizing window
28 - fuel window
29 - ignition window
30 - pressure spring
Description: The motor is in the form of a casing or stator carrying, on one side only by bearings, a drum or rotor provided with a shaft.

Du côté opposé à l'arbre, se font les différentes admissions. L'échappement se fait par une couronne circulaire ou tore ceinturant le carter en son milieu avec au moins un orifice de sortie des gaz brOlés. On the opposite side of the tree are the different admissions. The exhaust is made by a circular crown or toroid encircling the casing in its middle with at least one outlet port for burnt gases.

Pour rendre la construction et la maintenance possibles, le carter et le rotor sont chacun divisés en deux parties suivant la ligne E E' (fig. 1), ce qui permet l'usinage et ltaccès aux différentes pièces. To make construction and maintenance possible, the casing and the rotor are each divided into two parts along the line E E '(fig. 1), which allows machining and access to the different parts.

Les demi-tambours ou rotors (3 et 4) renferment
des chambres de combustion A-B-C, au nombre de 2 minimum, en forme de demi-croissant, qui communiquent avec le centre par une cavité (16) en forme de tronc de pyramide dans le bas de laquelle se font les injections de comburant, carburant (17) et où est réalisé l'allumage par l'électrode (18). L'échappement se fait par une fenêtre (14) solidaire du tambour à la pointe des chambres de combustion.The half-drums or rotors (3 and 4) contain
combustion chambers ABC, at least 2, in the form of a semi-crescent, which communicate with the center by a cavity (16) in the form of a pyramid trunk at the bottom of which are injected with oxidant, fuel ( 17) and where ignition is carried out by the electrode (18). The exhaust is through a window (14) integral with the drum at the tip of the combustion chambers.

Cette fenêtre est maintenue fermée (fig. 2) par une soupape levier à bascule (20) et grâce à un ressort (21).This window is kept closed (fig. 2) by a rocker lever valve (20) and by means of a spring (21).

Les demi-carters 1 et 2 sont maintenus solidaires grâce à des barres de jonctions (8) qui elles-mêmes portent un arceau (24). Cet arceau est, côté rotor, garni de bossages (25) qui viennent actionner les soupapes d'échappement en appuyant sur la came (22) de celles-ci lors de leur rencontre. La longueur du bossage détermine le temps de 1 ?échappement. The half-casings 1 and 2 are held integral by means of junction bars (8) which themselves carry a hoop (24). This arch is, on the rotor side, furnished with bosses (25) which actuate the exhaust valves by pressing on the cam (22) thereof when they meet. The length of the boss determines the exhaust time.

Suivant le même principe, l'échappement peut aussi être réalisé par une soupape à ressort interne au rotor venant fermer la fenêtre. Cette soupape ressort, munie d'un téton sur sondessus, sera repoussée par la rencontre avec le bossage (25) et permettra ainsi l'évacuation des gaz brûlés. De plus, la force centrifuge contribue à la fermeture de cette soupape interne. Following the same principle, the exhaust can also be produced by a spring valve internal to the rotor closing the window. This spring valve, provided with a nipple on the probe, will be pushed back by the encounter with the boss (25) and will thus allow the evacuation of the burnt gases. In addition, the centrifugal force contributes to the closing of this internal valve.

Les admissions et distributions se font du côté du demi-carter (2) et du demi-rotor (5) de façon coaxiale sur l'axe du rotor ; ceci grâce à une paire de disques (10-11) munis l'un et l'autre de fenêtres disposées sur des cercles concentriques (fig. 5). L'un des disques (10) est solidaire du rotor (5) tandis que l'autre (11) est fixe et solidaire du carter (2). A la rotation, la coincidence des fenêtres autorise les diverses admissions, Le disque (11) porte les fenêtres (15-13 et 14) respectivement pour le comburant, le carburant et l'allumage. Le disque 10 porte les fenêtres (27-28-29) qui communiquent avec la chambre de combustion C. Il en est de même pour les autres fenêtres qui alimentent les chambres A et B. The admissions and distributions are made on the side of the half-casing (2) and the half-rotor (5) coaxially on the axis of the rotor; this thanks to a pair of discs (10-11) each provided with windows arranged on concentric circles (fig. 5). One of the discs (10) is integral with the rotor (5) while the other (11) is fixed and integral with the casing (2). During rotation, the coincidence of the windows authorizes the various admissions. The disc (11) carries the windows (15-13 and 14) respectively for the oxidant, the fuel and the ignition. The disc 10 carries the windows (27-28-29) which communicate with the combustion chamber C. It is the same for the other windows which supply the chambers A and B.

L'emplacement des différentes fenêtres et la longueur de celles-ci déterminent les moments et temps d'admission pour chaque élément. The location of the different windows and their length determine the admission times and times for each element.

Ces disques munis de fenêtres à coincidence jouent le r81e de soupape. Cette conception d'admission et de distribution doit être rendue possible avec des matériaux tels que la céramique. Une pression est maintenue grâce au ressort (30) entre ces deux disques pour assurer l'étanchéité. These discs fitted with coincidental windows play the role of a valve. This intake and distribution design must be made possible with materials such as ceramic. Pressure is maintained by the spring (30) between these two discs to ensure sealing.

La distribution de l'allumage haute tension (14) se fait sur la couronne centrale grâce à des matériaux conducteurs, de part et d'autre des disques, au moment de leur rencontre. The distribution of high-voltage ignition (14) is done on the central ring thanks to conductive materials, on both sides of the discs, at the time of their meeting.

Le carburant est distribué en (13) sur la couronne du milieu tandis que le comburant (15) se répartit sur la couronne extérieure. The fuel is distributed in (13) on the middle crown while the oxidant (15) is distributed on the outer crown.

Fonctionnement : ce moteur thermique à réaction est en fait un pulso réacteur tournant au gyro réacteur intermittent. Les chambres de combustion placées à la périphérie du tambour et orientées dans le même sens sont alimentées périodiquement dans l'ordre A-C-B et l'échappement tangentiel, à moments choisis, produit une poussée intermittente par réaction sur le front avant des aubes 5. Operation: this jet thermal engine is in fact a pulso reactor rotating with an intermittent gyro reactor. The combustion chambers placed at the periphery of the drum and oriented in the same direction are fed periodically in the order A-C-B and the tangential exhaust, at selected times, produces an intermittent thrust by reaction on the front edge of the blades 5.

Le diagramme théorique de la poussée par réaction est schématisé sur la figure 6, de même que les différentes admissions. Dans le cas d'un pulso réacteur avec 3 chambres de combustions et 2 points d'allumage, nous obtenons 6 combustions par tour de rotor avec 6 brèves impulsions de couple moteur correspondant aux ouvertures des soupapes. A chaque instant nous avons des admissions, des combustions et des échappements à tour de rôle pour les cham bres A-C-B. The theoretical diagram of the thrust by reaction is shown diagrammatically in Figure 6, as are the different admissions. In the case of a pulso reactor with 3 combustion chambers and 2 ignition points, we obtain 6 combustions per revolution of the rotor with 6 brief pulses of engine torque corresponding to the valve openings. At every moment we have admissions, combustions and exhausts in turn for the rooms A-C-B.

Pour que ce moteur puisse fonctionner, les comburant et carburant doivent être turbocompressés car nous n'avons aucun compresseur intégré. Ce turbocompresseur peut être entrainé, de façon classique, par les gaz dtéchappe- ment. Le comburant est ensuite admis dans le carter par l'entrée (12) où il est préchauffé et entrainé par la turbine (7) solidaire du rotor (5) pour ensuite pénétrer dans la chambre de combustion par la fenêtre (15). For this engine to work, the oxidizers and fuel must be turbocharged because we have no built-in compressor. This turbocharger can be driven, in a conventional manner, by exhaust gases. The oxidizer is then admitted into the casing through the inlet (12) where it is preheated and driven by the turbine (7) integral with the rotor (5) and then enters the combustion chamber through the window (15).

Le démarrage peut être réalisé par une rser- ve de gaz comprimé ou par un moteur électrique lançant le rotor. Starting can be achieved by a compressed gas tank or by an electric motor starting the rotor.

Pour ce moteur à refroidissement par air et sans lubrification, il est nécessaire de faire appel à des matériaux résistant aux frottements des disques d'admission et des soupapes d'éjection qui sont les points sensibles du mécanisme. Les parois des chambres de combustion seront, elles aussi, garnies de matériaux les protégeant des surchauffes. For this air-cooled engine without lubrication, it is necessary to use materials resistant to friction of the intake discs and the ejection valves which are the sensitive points of the mechanism. The walls of the combustion chambers will also be lined with materials protecting them from overheating.

Le carburant peut, indifféremment, 8tre liquide ou gazeux. The fuel can be either liquid or gaseous.

Dans une autre version, les admissions et combustions peuvent aussi être réalisées de façon continue; l'échappement devient alors permanent et la poussée linéaire
En ce cas, deux chambres de combustion symétriques suffisent. Ce concept simplifie les disques d'admission coaxiaux et évite la soupape d'éjection. Par contre, la compression par turbocompresseur du comburant doit être beaucoup plus forte. Nous avons, dans ce cas, affaire à un statoréacteur tournant où le nom de gyroréacteur trouve sa pleine définition. In another version, the admissions and combustions can also be carried out continuously; the exhaust then becomes permanent and the linear thrust
In this case, two symmetrical combustion chambers are sufficient. This concept simplifies the coaxial intake discs and avoids the ejection valve. On the other hand, the compression by turbocharger of the oxidizer must be much stronger. In this case, we are dealing with a rotating ramjet where the name of gyroreactor finds its full definition.

Claims

1) Drum reaction motor characterized in that the casing and the drum, or rotor, which it contains are divided into two parts along the line (E-E ') fig. 1, or the housing (1 and 2) and the drum (3 and 4), to allow construction and maintenance. The half-casings are attached by connecting bars (8) and the drum (3) or rotor, provided with a shaft, is carried on one side by bearings (9).

2) Engine according to claim 1, characterized in that the drum contains at least two combustion chambers (ABC) in the form of a semi-crescent with a cavity (16) in the form of a truncated pyramid, converging towards the center of the drum where the fuel (17) is injected, the turbocharged oxidizer is admitted and the ignition is carried out by the electrode (18). These chambers are arranged at the periphery of the drum.

3) Engine according to claim 2 characterized in that, in a combustion chamber, the ejection of the burnt gases is done at the rear tip by a window (19) which comes to close a valve internal or external to the chamber. this rocker valve (20) kept closed by the spring (21) is controlled by the meeting of its cam (22) with the boss (25) secured to the hoop (24) itself secured to the casing. The tangential and intermittent ejection ensures the engine thrust by reaction. These chambers constitute rotating pulsoreactors.

4) Motor according to any one of claims 2 or 3 characterized in that the intake and distribution system is lateral and coaxial and consists of two discs (10-11) pierced with window (Fig. 5) arranged on concentric circles. The disc (11) receives the oxidant, fuel and ignition (15-13-14) while the disc (10) distributes the same elements to each chamber (27-28-29). Pressure is exerted between these two discs to ensure sealing. The disc (11) is fixed and integral with the casing while the disc (10) rotates with the drum and the coincidence of the windows acts as a valve.

5) Engine according to any one of claims 2 and 4 characterized in that the admissions and combustions are carried out continuously in two symmetrical combustion chambers thus ensuring a linear thrust thanks to a suitable turbocharger and a permanent exhaust.

6) Engine according to any one of claims 1 to 5 characterized in that it comprises a toroidal burnt gas collector (26) surrounding the casing with 2 outputs to cause the rotation of the turbocharger.