FR3025001A1

FR3025001A1 - SIMPLIFIED VARIANT OF ROTARY THERMAL ENGINE

Info

Publication number: FR3025001A1
Application number: FR1401890A
Authority: FR
Inventors: Jacques Henri Georges Lutrat
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-08-21
Filing date: 2014-08-21
Publication date: 2016-02-26
Anticipated expiration: 2034-08-21
Also published as: FR3025001B1

Abstract

Variante simplifiée de moteur thermique rotatif comportant deux éléments accouplés avec un seul axe principal commun. L'un de ces éléments constitue le moteur proprement dit alors que l'autre, de même conception, sert de compresseur d'air. Chacun de ces deux éléments présente un cylindre torique dans lequel se déplacent deux pistons minces en forme de simples palettes. Ces pistons solidaires et diamétralement opposés passent par des retraits suffisants aménagés dans deux tambours échancrés dont le rôle est de refermer l'espace torique après le passage des pistons qui expulsent devant eux les gaz brulés. Toutes les pièces mécaniques en mouvement tournent autour d'axes de position relative fixe.Simplified variant of rotary engine comprising two elements coupled with a single main common axis. One of these elements is the engine itself, while the other, of the same design, serves as an air compressor. Each of these two elements has an O-ring in which two thin pistons in the form of simple pallets move. These integral and diametrically opposed pistons pass through sufficient withdrawals arranged in two indented drums whose role is to close the toric space after the passage of the pistons which expel the burned gases in front of them. All moving mechanical parts revolve around fixed relative position axes.

Description

Variante simplifiée de moteur thermique rotatif Je me réfère à mon brevet antérieur N° 74/24607 qui m'a été délivré le 20 février 1978 afin d'en présenter ici une version simplifiée qui devrait me permettre d'en faire réaliser un prototype pour essais de bon fonctionnement et mesures diverses de consommation, puissance, ralenti à faible nombre de tours/minute, résistance à haute vitesse de rotation, bonne longévité à l'usage, etc... En effet je reste persuadé qu'un moteur thermique doit être rotatif pour obtenir un bon rendement. Les moteurs actuels présentent des pistons et soupapes animés d'aller-retour. Ce sont des pièces qui, même allégées, sont autant de masses dont il faut contrarier le mouvement alternatif avec une importante et inutile perte d'énergie.Simplified variant of rotary engine I refer to my previous patent N ° 74/24607 which was issued to me on February 20, 1978 in order to present here a simplified version that should allow me to make a prototype for testing of good functioning and various measures of consumption, power, idle with low number of revolutions / minute, resistance to high speed of rotation, good durability with the use, etc ... Indeed I remain persuaded that a heat engine must be rotary to obtain a good performance. The current engines have pistons and valves animated return. These are pieces which, even lightened, are so many masses whose alternative movement must be countered with a large and unnecessary loss of energy.

Ceci est la cause d'un rendement faible, de l'ordre de 30 à 32% dans le meilleur des cas. Par contre, un moteur électrique par exemple qui est rotatif autour d'un axe de position relative fixe atteint un rendement proche de 98%. Même sans atteindre de telles valeurs, ce moteur thermique rotatif doit permettre une économie de carburant considérable à une même puissance comparativement aux moteurs à pistons droits.This is the cause of a low yield, of the order of 30 to 32% in the best case. By cons, an electric motor for example which is rotatable about a fixed relative position axis reaches a yield close to 98%. Even without achieving such values, this rotary engine must allow considerable fuel economy at the same power compared to straight piston engines.

Les moteurs de type Wankel, improprement qualifiés de rotatifs, se composent d'un rotor en mouvement dans un stator. Ce rotor tourne autour d'un axe virtuel qui lui-même se déplace. Il s'agit dans ce cas d'un mouvement épicycloïdal. De plus, on a repris successivement les quatre temps connus: admission, compression, explosion et échappement.Wankel type motors, improperly called rotary, consist of a rotor moving in a stator. This rotor revolves around a virtual axis that itself moves. In this case it is an epicyclic movement. In addition, the four known times were taken successively: admission, compression, explosion and escape.

Au contraire, avec le moteur que je présente ici, les quatre phases nécessaires se produisent naturellement simultanément. La particularité de ces pistons minces (1) est que leurs deux faces ont un rôle actif : la face arrière reçoit la poussée de l'air comprimé et des gaz enflammés, qui augmentent la pression, seul temps moteur actif. Simultanément, la face avant expulse les gaz, qui ont été brûlés à l'étape précédente, vers l'échappement (2). Ces pistons pourront être usinés en métal ou, par exemple, en céramique à très haute résistance, de type nacre, ou éventuellement en utilisant ces deux matériaux ou peut-être d'autres. Basé sur le même modèle que celui déjà présenté, il s'agira cette fois d'un moteur à combustion interne muni de deux pistons diamétralement opposés circulant 30 également dans un cylindre circulaire (3) en forme de tore dont la section pourra être circulaire, ovoïde, ovale ou de toute autre forme qui puisse paraître convenable.On the contrary, with the motor I present here, the four necessary phases naturally occur simultaneously. The peculiarity of these thin pistons (1) is that their two faces have an active role: the rear face receives the thrust of compressed air and ignited gases, which increase the pressure, the only active engine time. Simultaneously, the front side expels the gases, which were burned in the previous step, to the exhaust (2). These pistons may be machined metal or, for example, ceramic very high strength, mother of pearl type, or possibly using these two materials or perhaps others. Based on the same model as that already presented, this time it will be an internal combustion engine provided with two diametrically opposed pistons also flowing in a circular cylinder (3) shaped torus whose section may be circular, ovoid, oval or any other form that may seem suitable.

3025001 2 Nous choisirons ici une section en forme d'ovale aplati ce qui permettra au piston de s'insérer plus facilement dans les retraits (4) aménagés à cet effet dans les tambours échancrés (5). Le fait que ce moteur soit animé par deux pistons opposés au lieu d'un seul piston doit apporter un meilleur équilibrage donc éviter de possibles vibrations 5 et le rendre plus silencieux (Fig. 1). Ce moteur sera donc équipé de deux tambours doublement échancrés, diamétralement opposés, permettant le passage des pistons et ayant pour but de refermer le tunnel circulaire formant cylindre immédiatement derrière les pistons après leur passage. Comme déjà précisé avec le brevet précédent, ces tambours échancrés auront un diamètre exactement égal au diamètre extérieur de 10 la couronne cylindrique (6) avec laquelle ils viendront en contact. Chacun des deux pistons aura la particularité d'être très court. Ils seront donc semblables à de simples palettes, contrairement au premier projet présenté dans lequel l'alimentation du moteur en carburant et comburant se faisait à travers l'axe principal, la bielle et le piston, ce qui impliquait une longueur du piston courbe 15 relativement importante. Contrairement aux moteurs actuels à deux ou quatre temps, ils ne seront pas reliés à un vilebrequin par une bielle articulée, prise sous leur face arrière, mais à une bielle fixe (7), prise sur leur coté. Cette bielle sera solidaire d'un axe principal (8), de position relative fixe, qui assurera la transmission de la force motrice. Si nécessaire, cet axe principal pourra être muni d'un volant d'inertie 20 éventuellement équipé d'un système de freinage. Ici l'alimentation en carburant sera assurée par deux injecteurs (9) placés après les tambours échancrés et après l'arrivée de l'air comprimé (10) dont l'entrée au cylindre torique pourra éventuellement être obturée à l'aide d'un disque ajouré rotatif. Ces injecteurs ne feront pas saillie dans le cylindre circulaire. Leur pointeau pourra 25 être soumis à ultrasons afin d'obtenir une meilleure dispersion des carburants liquides. L'inflammation sera obtenue à l'aide de bougies (11) ou d'allumeurs incandescents qui eux non plus ne feront pas saillie dans le cylindre circulaire mais seront en très léger retrait. Ils seront placés après les injecteurs qui n'entreront en action très courte qu'après passage des pistons. Ils ne devront délivrer qu'une très faible quantité de carburant. Selon l'ancien brevet précité 74/24607 j'avais recours à un compresseur d'air séparé. Il sera possible ici d'obtenir de l'air sous pression simplement à l'aide d'une deuxième unité ( C ), semblable à celle formant le moteur proprement dit ( M ) et jumelée à celui-ci, utilisant le même axe principal, mais d'un volume plus important et bien entendu sans injecteurs ni moyen d'allumage.3025001 2 We will choose here a flattened oval section which will allow the piston to fit more easily into the recesses (4) arranged for this purpose in the indented drums (5). The fact that this engine is driven by two opposed pistons instead of a single piston must provide a better balance so avoid possible vibrations 5 and make it quieter (Fig. 1). This engine will be equipped with two double notch drums, diametrically opposed, allowing the passage of pistons and aiming to close the circular tunnel cylinder immediately behind the pistons after their passage. As already stated with the previous patent, these indented drums will have a diameter exactly equal to the outer diameter of the cylindrical ring (6) with which they will come into contact. Each of the two pistons will have the distinction of being very short. They will therefore be similar to simple pallets, unlike the first project presented in which the engine supply fuel and oxidant was through the main axis, the connecting rod and the piston, which implied a length of the relatively curved piston 15 important. Unlike current engines two or four times, they will not be connected to a crankshaft by an articulated rod, taken under their rear face, but to a fixed rod (7), taken on their side. This rod will be secured to a main axis (8) of fixed relative position, which will ensure the transmission of the driving force. If necessary, this main axis may be provided with a flywheel 20 optionally equipped with a braking system. Here the supply of fuel will be provided by two injectors (9) placed after the indented drums and after the arrival of the compressed air (10) whose input to the toric cylinder may possibly be closed using a rotating perforated disk. These injectors will not protrude into the circular cylinder. Their needle may be subjected to ultrasound in order to obtain a better dispersion of the liquid fuels. Inflammation will be achieved with candles (11) or incandescent lighters which will not protrude into the circular cylinder but will be very slightly withdrawn. They will be placed after the injectors which will enter into very short action after passing the pistons. They will only need to deliver a very small amount of fuel. According to the aforementioned former patent 74/24607 I used a separate air compressor. It will be possible here to obtain pressurized air simply by means of a second unit (C), similar to that forming the engine itself (M) and twinned with it, using the same main axis , but a larger volume and of course without injectors or ignition means.

3025001 3 L'air ambiant ainsi comprimé sera refroidi dans un radiateur et envoyé dans un réservoir, pourvu d'une soupape de sécurité, comme réserve pour alimentation sous pression de la partie moteur. Ce système n'empêchera pas l'éventuel ajout d'un turbo sur la ligne d'échappement.The ambient air thus compressed will be cooled in a radiator and sent to a tank, equipped with a safety valve, as a supply for pressurized supply of the motor part. This system will not prevent the possible addition of a turbo on the exhaust line.

5 Il est à remarquer que l'utilisation de ce moteur thermique rotatif sur un véhicule terrestre emmagasinera grâce à sa vitesse dans son déplacement, ou lors d'une descente ou de freinages, une certaine énergie cinétique transformée en air sous pression. Ceci permettra une économie de carburant puisque le moteur pourra alors fonctionner, sur de courtes périodes, avec le seul apport d'air comprimé sans 10 intervention des injecteurs ni de l'allumage. Comme pour les moteurs traditionnels à pistons droits, le refroidissement pourra être obtenu soit par air, auquel cas les parties extérieures seront munies d'ailettes, soit par circulation d'eau avec radiateur. En début de fonctionnement la lubrification sera obtenue, comme dans les moteurs à 15 deux temps actuels, grâce à un ajout d'huile (3%) dans le carburant. Ensuite cette proportion pourra être progressivement diminuée puis finalement stoppée sans inconvénient lorsque les surfaces en frottement auront atteint un certain stade de glaçage qui permettra aux palettes d'assurer une parfaite étanchéité sans aucun frottement ni échauffement supplémentaire. Seuls les axes devront continuer à être 20 lubrifiés. REMARQUES : Les traits principaux signalés avec mon premier brevet concernant le même sujet 74/24607 restent valables et doivent s'appliquer : - une couronne cylindrique recouvre largement la gorge permettant le passage des bielles jusqu'au tunnel circulaire, assurant ainsi une certaine étanchéité. 25 - Le caisson des bielles est fermé sur les deux faces, complétant l'étanchéité. - Seul le temps combustion, qui est le temps moteur utile, permet simultanément l'admission sous pression de l'air et du carburant ainsi que l'évacuation des gaz brulés. - Les orifices d'échappement restent constamment ouverts et ne nécessitent aucune 30 soupape. - Les tambours échancrés ont un diamètre exactement égal au diamètre extérieur de la couronne cylindrique et ils arrivent au contact de celle-ci, alors qu'ils sont animés d'une rotation en sens contraire. - Une vitesse de rotation parfaitement égale entre les surfaces extérieures des 3025001 4 tambours échancrés et la surface extérieure de la couronne cylindrique est obtenue à l'aide d'une courroie crantée ou grâce à des engrenages non représentés ici, reliant l'axe principal et les axes des tambours échancrés. - Dans la partie fixe du moteur, l'épaisseur des gorges permettant le passage des 5 bielles se réduit selon une forme courbe de rayon à peine supérieur à celui des tambours échancrés, jusqu'à devenir nulle aux endroits où ceux-ci viennent au contact de la couronne cylindrique. Ce moteur pourra convenir à tous modes de transports terrestres, maritimes ou aériens ainsi que pour propulser des outils tels que tondeuses, tracteurs ou 10 instruments agricoles divers et également en toute occasion où une certaine puissance est utilement requise sans disposer de l'énergie électrique. Les dessins annexés illustrent la description, soit : La figure 1 représente une coupe de face du système décrit, réalisée à hauteur de la partie moteur.It should be noted that the use of this rotary engine on a land vehicle will store through its speed in its movement, or during a descent or braking, a certain kinetic energy transformed into air under pressure. This will allow fuel economy since the engine can then operate, for short periods, with the only supply of compressed air without intervention of the injectors or ignition. As for traditional engines with straight pistons, the cooling can be obtained either by air, in which case the outer parts will be provided with fins, or by circulation of water with radiator. At the beginning of operation the lubrication will be obtained, as in current two-stroke engines, by adding oil (3%) in the fuel. Then this proportion can be gradually decreased and finally stopped without inconvenience when the friction surfaces have reached a certain icing stage that will allow the pallets to ensure a perfect seal without any friction or additional heating. Only the axes should continue to be lubricated. NOTES: The main features reported with my first patent concerning the same subject 74/24607 remain valid and must apply: - a cylindrical crown largely covers the groove allowing the passage of the connecting rods to the circular tunnel, thus ensuring a certain seal. 25 - The housing of the rods is closed on both sides, completing the seal. - Only the combustion time, which is the useful engine time, simultaneously allows the admission under pressure of the air and the fuel as well as the evacuation of the burned gases. - The exhaust ports remain constantly open and require no valve. - The indented drums have a diameter exactly equal to the outer diameter of the cylindrical ring and they come into contact with it, while they are rotated in opposite directions. - A perfectly equal speed of rotation between the outer surfaces of the scalloped drums and the outer surface of the cylindrical ring is obtained by means of a toothed belt or through gears not shown here, connecting the main axis and the axes of the indented drums. In the fixed part of the motor, the thickness of the grooves allowing the passage of the connecting rods is reduced in a curved shape of radius barely higher than that of the indented drums, until it becomes zero in the places where they come into contact. of the cylindrical crown. This engine may be suitable for all modes of land, sea or air transport and for propelling tools such as lawnmowers, tractors or agricultural implements various and also on any occasion where a certain power is usefully required without having the electric power. The accompanying drawings illustrate the description, namely: FIG. 1 represents a front section of the system described, made at the level of the motor part.

15 La figure 2 représente une coupe verticale de l'ensemble selon l'axe A - B et met en évidence le fait qu'il se compose d'une partie moteur proprement dite et d'une partie semblable, mais sans injecteur ni système d'allumage, seulement destinée à produire de l'air comprimé pour alimentation du moteur. La figure 3 représente une coupe verticale selon l'axe V - W.FIG. 2 represents a vertical section of the assembly along the axis A-B and shows that it consists of a motor part proper and a similar part, but without an injector ignition, only intended to produce compressed air for powering the engine. Figure 3 shows a vertical section along the axis V - W.

20 La figure 4 représente une coupe verticale selon l'axe X - Y.Figure 4 shows a vertical section along the X-Y axis.

Claims

CLAIMS1) Rotary thermal engine characterized in that it has two diametrically opposed short pistons or vanes moving in an O-ring and two diametrically opposed double-dubbed drums.

2) A rotary heat engine according to claim 1 characterized in that it consists of two similar elements integral with the same central axis: a motor element (M) itself and a compressor element (C) of the ambient air, plus voluminous, but devoid of any injector and firing.

3) A rotary heat engine according to claims 1 and 2 characterized in that the two vanes are connected to a central motor axis by means of two rods 10 fixed, non-articulated, taken on their side.

4) Rotary thermal engine according to the preceding claims characterized in that the two faces of the pallets have an active role the rear face receives the thrust of the compressed air or ignited gases while the front face causes the evacuation of burnt gases to the exhaust. 15

5) Rotary thermal engine according to the preceding claims characterized in that the pallets a shape adapted to the cylinder section, flattened oval, in order to facilitate their passage through the recesses of the indented drums.

6) Rotary thermal engine according to the preceding claims characterized in that the main axis transmitting the driving force may be provided with a flywheel possibly equipped with a braking system.

7) Rotary thermal engine according to the preceding claims characterized in that the compressed air produced in the compressor element will first be cooled and sent into a tank remaining under pressure. It will be intended for the power supply of the motor element.

8) A rotary heat engine according to the preceding claims characterized in that the fuel supply will be provided by two injectors placed after the indented drums and after the arrival of compressed air, without projecting into the ring cylinder. 30

9) A rotary heat engine according to the preceding claims characterized in that the ignition will be by means of candles or incandescent igniters, not projecting into the cylinder.