FR3095238A1 - Rotary motor comprising an articulated annular rotor with pivoting lever-effect fins - Google Patents

Rotary motor comprising an articulated annular rotor with pivoting lever-effect fins Download PDF

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FR3095238A1 FR1904142A FR1904142A FR3095238A1 FR 3095238 A1 FR3095238 A1 FR 3095238A1 FR 1904142 A FR1904142 A FR 1904142A FR 1904142 A FR1904142 A FR 1904142A FR 3095238 A1 FR3095238 A1 FR 3095238A1
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    • F01C21/0809Construction of vanes or vane holders
    • F01C21/0881Construction of vanes or vane holders the vanes consisting of two or more parts

Abstract

La présente invention a pour objet un rotor pour moteur rotatif à combustion interne à volumétrie restreinte. Selon l’invention, le rotor (100) comprend au moins deux ailettes (1A, 1B) et une première roue d’engrenage (30) prévue pour l’entrainement d’un arbre (40) dudit moteur, des premiers moyens d’articulation (4A, 4B, 5A, 5B, 8A, 8B) assemblant solidairement en chaine lesdites au moins deux ailettes (1A, 1B) par une partie avant (12A) et une partie arrière (14B) d’ailette de manière à former un anneau articulé entourant la première roue d’engrenage (30) destiné à être monté mobile en rotation dans un stator (50) du moteur et à définir une surface de travail en surface extérieure de l’anneau. L’invention concerne également un moteur rotatif comportant cinq rotors à action motrice agissant successivement l’un après l’autre lors d’un cycle de détente des gaz de combustion. Figure de l’abrégé : Figure 1The present invention relates to a rotor for a rotary internal combustion engine with restricted volumetry. According to the invention, the rotor (100) comprises at least two fins (1A, 1B) and a first gear wheel (30) provided for driving a shaft (40) of said motor, first means of articulation (4A, 4B, 5A, 5B, 8A, 8B) integrally assembling in chain said at least two fins (1A, 1B) by a front part (12A) and a rear part (14B) of the fin so as to form a articulated ring surrounding the first gear wheel (30) intended to be mounted movably in rotation in a stator (50) of the motor and to define a working surface on the outer surface of the ring. The invention also relates to a rotary engine comprising five driven rotors acting successively one after the other during a combustion gas expansion cycle. Abstract figure: Figure 1

Description

Moteur rotatif comprenant un rotor annulaire articulé muni d’ailettes pivotantes à effet de levierRotary engine comprising an articulated annular rotor equipped with pivoting fins with leverage effect

Le domaine de l’invention concerne un rotor articulé et un moteur rotatif à combustion interne muni d’un tel rotor. Le moteur selon l’invention permet de réaliser un effet levier volumétrique, pour obtenir un rendement amélioré de la cinétique thermodynamique.The field of the invention relates to an articulated rotor and a rotary internal combustion engine equipped with such a rotor. The engine according to the invention makes it possible to achieve a volumetric lever effect, to obtain an improved efficiency of the thermodynamic kinetics.

Classiquement, les moteurs thermiques à combustion interne de type à quatre temps ou deux temps sont munis de cylindres, pistons moteurs, bielles et d’un vilebrequin. La combustion du carburant est opérée à l’intérieur des cylindres du moteur où la force motrice s’exerce en surface des pistons. Au fil du temps, diverses contraintes se sont imposées aux motoristes, que ce soient les normes anti pollutions ou le contexte économique mondial, poussant constamment ces derniers à innover pour proposer des solutions technologiques permettant de réduire la consommation en carburant, mais aussi les coûts de fabrication et d’exploitation. On peut citer par exemple les systèmes de turbocompresseurs qui ont permis de réduire la cylindrée des moteurs et leur consommation, les dispositifs de dépollutions des gaz d’échappement pour réduire l’émission de particules polluantes, ou bien encore les architectures de motorisations hybrides permettant l’usage de sources d’énergie moins polluantes.Conventionally, internal combustion internal combustion engines of the four-stroke or two-stroke type are equipped with cylinders, engine pistons, connecting rods and a crankshaft. The combustion of the fuel takes place inside the cylinders of the engine where the driving force is exerted on the surface of the pistons. Over time, various constraints have been imposed on engine manufacturers, whether anti-pollution standards or the global economic context, constantly pushing them to innovate to offer technological solutions to reduce fuel consumption, but also the costs of manufacturing and operation. We can cite, for example, the turbocharger systems which have made it possible to reduce the displacement of the engines and their consumption, the exhaust gas pollution control devices to reduce the emission of polluting particles, or even the architectures of hybrid engines allowing the use of less polluting energy sources.

D’autres pistes technologiques alternatives ont constamment été explorées pour développer des moteurs de structure simplifiée. Parmi ces projets, on peut citer par exemple les moteurs de type Lanz qui sont équipés d’une chambre de combustion séparée des cylindres de pistons qui est portée à incandescence, et dans laquelle est injecté un mélange air-carburant comprimé provoquant l’auto-inflammation du carburant. Ce type de moteur a été particulièrement apprécié par l’industrie agricole au milieu du vingtième siècle pour sa simplicité mécanique et les possibilités d’usage de carburants lourds tels des mélanges de gasoil et d’huiles recyclées ou graisse d’animal. Ces avantages indéniables présentaient cependant d’autres désagréments vibratoires et acoustiques rédhibitoires.Other alternative technological avenues have constantly been explored to develop engines with a simplified structure. Among these projects, mention may be made, for example, of the Lanz type engines which are equipped with a combustion chamber separated from the piston cylinders which is brought to incandescence, and into which is injected a compressed air-fuel mixture causing self-heating. fuel ignition. This type of engine was particularly appreciated by the agricultural industry in the middle of the twentieth century for its mechanical simplicity and the possibilities of using heavy fuels such as mixtures of diesel and recycled oils or animal fat. These undeniable advantages, however, had other crippling vibration and acoustic inconveniences.

On peut également citer le document brevet WO99/063206A1 décrivant un moteur thermique muni de chambres cloisonnées pour opérer respectivement la compression de l’air, la combustion d’un mélange air-carburant et la détente des gaz de combustion. Selon ce système, de l’air frais comprimé à haute pression, pouvant être un dispositif à piston, rotor à palette ou bien encore une réserve d’air comprimé, est introduit dans la chambre de combustion où est injecté du carburant dans des conditions de températures provoquant l’auto-inflammation du mélange. Dans ce type de moteur, la détente des gaz déplace le piston de la chambre de détente pour entrainer un arbre moteur.Mention may also be made of the patent document WO99/063206A1 describing a heat engine equipped with partitioned chambers to respectively operate the compression of the air, the combustion of an air-fuel mixture and the expansion of the combustion gases. According to this system, fresh compressed air at high pressure, which may be a piston device, vane rotor or even a reserve of compressed air, is introduced into the combustion chamber where fuel is injected under conditions of temperatures causing the mixture to self-ignite. In this type of engine, the expansion of the gases moves the piston from the expansion chamber to drive a motor shaft.

On connait également les moteurs thermiques munis d’un piston rotatif. Ces moteurs présentent l’avantage d’une structure plus compacte, d’être peu sujets aux vibrations de torsion et de flexion améliorant aussi le confort de conduite. Bien que prometteurs, les moteurs rotatifs n’ont pas eu le succès industriel espérable. En effet, des limites technologiques en termes d’étanchéité interne et la consommation supérieure par rapport aux moteurs classiques à pistons ont été des facteurs empêchant le développement de cette technologie. Ces moteurs, peu utilisés à ce jour, nécessiteraient néanmoins des améliorations technologiques pour augmenter leur rendement énergétique. A titre d’exemple illustratif, on peut citer la demande de brevet anglais GB596541A décrivant un moteur rotatif à combustion interne comprenant un rotor muni de pâles permettant le cloisonnement d’une chambre de combustion et d’une chambre de détente. Le demandeur a lui-même déposé par le passé la demande de brevet français FR2822894A1 concernant un moteur rotatif de rendement amélioré et ayant un système d’étanchéité des pâles renforcé permettant la récupération d’une force motrice au moyen d’un rotor à ailettes lors de la détente des gaz de combustion.Heat engines equipped with a rotating piston are also known. These motors have the advantage of a more compact structure, of being less subject to torsional and bending vibrations, which also improves driving comfort. Although promising, rotary engines did not have the hoped-for industrial success. Indeed, technological limits in terms of internal sealing and higher consumption compared to conventional piston engines have been factors preventing the development of this technology. These engines, little used to date, would nevertheless require technological improvements to increase their energy efficiency. By way of illustrative example, mention may be made of the English patent application GB596541A describing a rotary internal combustion engine comprising a rotor fitted with blades allowing the partitioning of a combustion chamber and an expansion chamber. The applicant himself filed in the past the French patent application FR2822894A1 concerning a rotary engine with improved efficiency and having a reinforced blade sealing system allowing the recovery of a driving force by means of a finned rotor during expansion of combustion gases.

Toutefois, ces moteurs thermiques connus présentent toujours un rendement limité. La nouvelle invention ici proposée par le demandeur a pour objet un rotor d’architecture hybride ingénieuse permettant d’augmenter le rendement énergétique d’un moteur thermique rotatif.However, these known heat engines always have a limited efficiency. The new invention here proposed by the applicant relates to a rotor of ingenious hybrid architecture making it possible to increase the energy efficiency of a rotary heat engine.

Plus précisément, l’invention concerne un rotor pour moteur rotatif comprenant au moins deux ailettes et une première roue d’engrenage prévue pour l’entrainement d’un arbre dudit moteur. Selon l’invention, il comporte en outre :
- des premiers moyens d’articulation assemblant solidairement en chaine lesdites au moins deux ailettes par une partie avant et une partie arrière d’ailette, de manière à former un anneau articulé entourant la première roue d’engrenage destiné à être monté mobile en rotation dans un stator du moteur et à définir une surface de travail en surface extérieure de l’anneau, les premiers moyens d’articulation étant agencés de manière que la partie avant de chacune des ailettes soit mobile en pivotement par rapport à la partie arrière de l’ailette, respectivement, selon un axe pivot positionné en ladite partie arrière de l’ailette,
- des deuxièmes moyens d’articulation agencés de manière à relier solidairement chacune desdites au moins deux ailettes à la première roue d’engrenage par la partie arrière,
- des troisièmes moyens d’articulation et une deuxième roue d’engrenage agencés de manière à relier solidairement chacune desdites au moins deux ailettes à la deuxième roue d’engrenage par la partie avant.
More specifically, the invention relates to a rotor for a rotary motor comprising at least two fins and a first gear wheel provided for driving a shaft of said motor. According to the invention, it further comprises:
- first articulation means assembling integrally in a chain said at least two fins by a front part and a rear part of the fin, so as to form an articulated ring surrounding the first gear wheel intended to be rotatably mounted in a stator of the motor and to define a working surface on the outer surface of the ring, the first articulation means being arranged so that the front part of each of the fins is able to pivot relative to the rear part of the fin, respectively, along a pivot axis positioned in said rear part of the fin,
- second articulation means arranged so as to solidly connect each of said at least two fins to the first gear wheel via the rear part,
- Third articulation means and a second gear wheel arranged so as to integrally connect each of said at least two fins to the second gear wheel via the front part.

Selon une variante, les premiers moyens d’articulation comprennent, pour chacune desdites au moins deux ailettes :
- un guide pivot en partie arrière d’ailette, et une rotule en partie avant d’ailette,
- le guide pivot comprenant une glissière intérieure et un coulisseau mobile en translation dans la glissière, le coulisseau comprenant un bec en extrémité opposée au guide pivot, le bec du coulisseau d’une première desdites au moins deux ailettes étant lié solidairement en pivotement à la rotule d’une deuxième desdites au moins deux ailettes.
According to a variant, the first articulation means comprise, for each of said at least two fins:
- a pivot guide in the rear part of the fin, and a ball joint in the front part of the fin,
- the pivot guide comprising an inner slide and a slider movable in translation in the slide, the slider comprising a nose at the opposite end to the pivot guide, the nose of the slide of a first of said at least two fins being integrally connected in pivoting to the ball joint of a second of said at least two fins.

Selon une variante, le coulisseau de chacune desdites au moins deux ailettes est de même largeur que l’ailette respective et forme une articulation étanche entre la zone extérieure et la zone intérieure de l’anneau articulé.According to a variant, the slider of each of said at least two fins is of the same width as the respective fin and forms a sealed joint between the outer zone and the inner zone of the articulated ring.

Selon une variante, les deuxièmes moyens d’articulation comprennent, pour chacune desdites au moins deux ailettes :
- un guide de support cylindrique de la partie arrière d’ailette parallèle à l’axe de la première roue d’engrenage et mobile en pivotement autour de l’axe dudit guide,
- un bras reliant solidairement le guide de support à la première roue d’engrenage.
According to a variant, the second articulation means comprise, for each of said at least two fins:
- a cylindrical support guide for the rear part of the fin parallel to the axis of the first gear wheel and movable in pivoting about the axis of said guide,
- an arm integrally connecting the support guide to the first gear wheel.

Selon une variante, les troisièmes moyens d’articulation comprennent, pour chacune desdites au moins deux ailettes :
- un bras reliant solidairement la deuxième roue d’engrenage à la partie avant d’ailette,
- un premier guide de support cylindrique du bras parallèle à l’axe de la deuxième roue d’engrenage et mobile en pivotement autour de l’axe dudit premier guide reliant une première extrémité du bras à un doigt de la deuxième roue d’engrenage,
- un deuxième guide de support cylindrique de la partie avant d’ailette parallèle à l’axe de la deuxième roue d’engrenage, mobile en pivotement autour de l’axe dudit deuxième guide et reliant une deuxième extrémité du bras à la partie avant d’ailette.
According to a variant, the third articulation means comprise, for each of said at least two fins:
- an arm integrally connecting the second gear wheel to the front fin part,
- a first cylindrical arm support guide parallel to the axis of the second gear wheel and pivotable about the axis of said first guide connecting a first end of the arm to a finger of the second gear wheel,
- a second cylindrical support guide for the front part of the fin parallel to the axis of the second gear wheel, movable in pivoting about the axis of said second guide and connecting a second end of the arm to the front part of 'fin.

Selon une variante, chacune desdites au moins deux ailettes présente une section radiale en forme de trapèze à flanc curviligne dont la grande base est la partie arrière d’ailette et la petite base est la partie avant d’ailette.According to a variant, each of said at least two fins has a radial section in the shape of a trapezium with a curvilinear side, the large base of which is the rear part of the fin and the small base is the front part of the fin.

Selon une variante, chacune desdites au moins deux ailettes comporte un flanc supérieur de surface curviligne entre la partie avant et la partie arrière d’ailette orienté en opposition à la première roue d’engrenage, et dont la forme est prévue pour épouser la paroi interne du stator du moteur sur toute la surface du flanc supérieur.According to a variant, each of said at least two fins comprises an upper flank of curvilinear surface between the front part and the rear part of the fin oriented in opposition to the first gear wheel, and whose shape is designed to match the internal wall of the motor stator over the entire surface of the upper flank.

Selon une variante, le rotor comporte cinq ailettes reliées solidairement les unes aux autres en chaine par les parties arrière et les parties avant de manière à former l’anneau articulé.According to a variant, the rotor comprises five fins integrally connected to each other in a chain by the rear parts and the front parts so as to form the articulated ring.

Selon une variante, l’axe de rotation de la première roue d’engrenage et l’axe de rotation de la deuxième roue d’engrenage sont désaxés l’un par rapport à l’autre.According to a variant, the axis of rotation of the first gear wheel and the axis of rotation of the second gear wheel are offset with respect to each other.

Il est également envisagé selon l’invention un moteur rotatif à combustion interne comprenant un arbre moteur, un stator et au moins un rotor mobile en rotation dans au moins un compartiment de stator apte à entrainer en rotation l’arbre moteur durant un cycle de rotation du rotor, une chambre de combustion à volume constant, un canal de détente des gaz de combustion depuis la chambre de combustion vers le compartiment de stator, le compartiment de stator comprenant une lumière d’admission et une lumière d’échappement des gaz de combustion. Selon l’invention :
- le rotor est selon l’un quelconque des modes de réalisation mentionné précédemment,
- la partie arrière de chacune des ailettes est en contact constant et étanche avec la paroi interne du compartiment de stator,
- la partie avant de chacune des ailettes pivote par rapport à la partie arrière entre une position basse et une position haute de sorte que la surface extérieure de l’anneau articulé délimite lors d’un cycle de rotation du rotor une chambre de détente en communication cycliquement avec la lumière d’admission et la lumière d’échappement.
It is also envisaged according to the invention a rotary internal combustion engine comprising a motor shaft, a stator and at least one rotatable rotor in at least one stator compartment adapted to drive the motor shaft in rotation during a rotation cycle of the rotor, a constant-volume combustion chamber, a combustion gas expansion channel from the combustion chamber to the stator compartment, the stator compartment comprising an intake port and a combustion gas exhaust port . According to the invention:
- the rotor is according to any one of the embodiments mentioned above,
- the rear part of each of the fins is in constant and sealed contact with the internal wall of the stator compartment,
- the front part of each of the fins pivots with respect to the rear part between a low position and a high position so that the outer surface of the articulated ring delimits during a cycle of rotation of the rotor an expansion chamber in communication cyclically with the intake light and the exhaust light.

Selon une variante, le moteur comporte cinq compartiments de stator individuels distribués successivement selon l’axe de rotation de l’arbre moteur, cinq rotors et des canaux de circulation des gaz de combustion entre les compartiments de stator, chacun des rotors étant monté mobile en rotation à l’intérieur d’un compartiment de stator individuel, chaque compartiment étant muni d’une lumière d’admission et d’une lumière d’échappement, les canaux de circulation et les dites lumières d’admission et d’échappement étant agencés de manière que les gaz de combustion circulent lors de la phase de détente d’un premier compartiment de stator puis successivement de compartiment à compartiment jusqu’à un canal d’échappement des gaz de combustion du moteur.According to a variant, the engine comprises five individual stator compartments distributed successively along the axis of rotation of the motor shaft, five rotors and channels for the circulation of the combustion gases between the stator compartments, each of the rotors being mounted movable in rotation within an individual stator compartment, each compartment being provided with an intake port and an exhaust port, the circulation channels and said intake and exhaust ports being arranged so that the combustion gases circulate during the expansion phase from a first stator compartment then successively from compartment to compartment as far as an exhaust channel for the combustion gases of the engine.

Selon une variante, les rotors et les compartiments de stator des largeurs croissantes selon la direction de l’axe moteur dans le sens de circulation des gaz de combustion.According to a variant, the rotors and the stator compartments have increasing widths in the direction of the motor axis in the direction of circulation of the combustion gases.

Selon une variante, le moteur comporte en outre un compresseur d’air alimenté par un circuit d’admission d’air délivrant un débit d’air comprimé vers la chambre de combustion, en ce que le compresseur est un compresseur à piston muni d’un vilebrequin et en ce qu’il comporte en outre des moyens d’engrenages agencés de sorte que l’arbre moteur soit apte à entrainer en rotation le vilebrequin du compresseur.According to a variant, the engine further comprises an air compressor supplied by an air intake circuit delivering a flow of compressed air to the combustion chamber, in that the compressor is a piston compressor equipped with a crankshaft and in that it further comprises gear means arranged so that the motor shaft is able to drive the crankshaft of the compressor in rotation.

La volumétrie restreinte obtenue grâce à l’utilisation du rotor permet de générer une force de travail lors du cycle de détente des gaz de combustion qui est supérieure à celle qui serait classiquement appliquée en surface de piston. En effet, il se couple à la fois l’effet du volume restreint qui confine les gaz de combustion entre les ailettes et le stator et la surface augmentée des ailettes. On a évalué une augmentation des surfaces de travail grâce aux ailettes d’un rapport de plus de 60 fois par rapport aux surfaces de travail des moteurs à pistons pour des moteurs de dimension similaire. Par ailleurs, la force motrice s’exerce dans une seule direction rotative ce qui engendre une plus grande conservation de la cinétique motrice.The limited volume obtained through the use of the rotor makes it possible to generate a work force during the combustion gas expansion cycle which is greater than that which would conventionally be applied to the piston surface. Indeed, it couples both the effect of the restricted volume which confines the combustion gases between the fins and the stator and the increased surface area of the fins. It has been estimated that the vanes have an increase in working surfaces of more than 60 times compared to the working surfaces of piston engines for similarly sized engines. In addition, the driving force is exerted in a single rotary direction which generates a greater conservation of the driving kinetics.

En outre, le montage de plusieurs rotors en étage dans le moteur rotatif permet d’obtenir un flux de détente des gaz se conservant plus longtemps car le moteur génère une force motrice cumulative des gaz d’échappement de rotor en rotor en optimisant leur cinétique sans augmenter les pertes volumétriques jusqu’au circuit d’échappement du moteur. En couplant, le mécanisme à rotor à un turbocompresseur, on réinjecte avantageusement une partie des gaz d’échappement dans le circuit de compression pour un nouveau cycle.In addition, the assembly of several rotors in stages in the rotary engine makes it possible to obtain an expansion flow of the gases which is maintained longer because the engine generates a cumulative driving force of the exhaust gases from rotor to rotor by optimizing their kinetics without increase volumetric losses to the engine exhaust circuit. By coupling the rotor mechanism to a turbocharger, part of the exhaust gases are advantageously reinjected into the compression circuit for a new cycle.

Un autre avantage de l’invention est bien évidemment l’architecture mécanique simplifiée évitant le recours à des organes pilotés électro mécaniquement ou logiciellement.Another advantage of the invention is obviously the simplified mechanical architecture avoiding the use of electro-mechanically or software-controlled components.

L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et se référant aux dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquels des références identiques sont données à des objets semblables et sur lesquels :
représente un mode de réalisation préférentiel du rotor selon l’invention pour un moteur thermique rotatif comprenant cinq ailettes motrices.
représente plus précisément la première et la deuxième roue d’engrenage du rotor selon l’invention.
représente une vue extérieure du stator d’un moteur thermique rotatif comprenant le rotor selon l’invention et un compresseur à piston.
représente une coupe intérieure longitudinale du moteur rotatif selon la direction de l’axe moteur pour une variante préférentielle de l’invention comprenant cinq rotors.
The invention will be better understood on reading the following description, given solely by way of example, and referring to the accompanying drawings given by way of non-limiting examples, in which identical references are given to similar objects. and on which:
represents a preferred embodiment of the rotor according to the invention for a rotary heat engine comprising five driving blades.
more precisely represents the first and the second gear wheel of the rotor according to the invention.
shows an external view of the stator of a rotary heat engine comprising the rotor according to the invention and a piston compressor.
represents a longitudinal internal section of the rotary engine in the direction of the motor axis for a preferred variant of the invention comprising five rotors.

Il faut noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant.It should be noted that the figures expose the invention in detail to implement the invention, said figures can of course be used to better define the invention if necessary.

On décrit un mode de réalisation préférentiel de l’invention se présentant sous la forme d’un rotor pour un moteur thermique rotatif, dans lequel le rotor est muni de cinq ailettes assemblées en chaine les unes aux autres pour former un anneau articulé permettant la formation d’une chambre de détente motrice des gaz de combustion présentant des surfaces de travail supérieures aux surfaces de pistons conventionnels d’un moteur thermique de type quatre temps ou deux temps. L’invention trouve une application avantageuse pour les moteurs thermiques à combustion interne mais trouvera des opportunités d’application pour des machines rotatives hydrauliques, ou bien encore des génératrices électriques à carburant ou hydrauliques. Par ailleurs, il est envisagé que le rotor puisse comprendre deux ailettes ou plus.A preferred embodiment of the invention is described in the form of a rotor for a rotary heat engine, in which the rotor is provided with five fins assembled in a chain to each other to form an articulated ring allowing the formation a combustion gas drive expansion chamber having working surfaces greater than the conventional piston surfaces of a four-stroke or two-stroke heat engine. The invention finds an advantageous application for internal combustion heat engines but will find application opportunities for hydraulic rotary machines, or even fuel-powered or hydraulic electric generators. Further, it is contemplated that the rotor may comprise two or more vanes.

En figure 1, le rotor 100 selon l’invention est prévu pour être monté mobile en rotation autour d’un arbre moteur 40 à l’intérieur d’un logement de stator 50 de moteur thermique rotatif au moyen de deux roues d’engrenage concentriques 20, 30 destinées à engrener avec l’arbre moteur. Des moyens de support sont prévus pour maintenir le rotor dans le logement de stator en regard de la paroi interne du stator. Le logement de stator est de section intérieure sensiblement circulaire.In FIG. 1, the rotor 100 according to the invention is designed to be rotatably mounted around a motor shaft 40 inside a stator housing 50 of a rotary thermal engine by means of two concentric gear wheels. 20, 30 intended to mesh with the motor shaft. Support means are provided to hold the rotor in the stator housing facing the internal wall of the stator. The stator housing has a substantially circular internal section.

Plus précisément, le rotor 100 comporte cinq ailettes 1A, 1B, 1C, 1D, 1E mobiles en rotation assemblées en chaine l’une à l’autre successivement. Par soucis de simplification, on décrira plus précisément la structure et l’assemblage des ailettes en prenant comme référence les ailettes 1A et 1B uniquement. On précise néanmoins que toutes les ailettes du rotor sont de structure identique. Les références numériques adressent les mêmes composants du rotor et différencient les composants de l’ailettes 1A de l’ailette 1B par les indices alphabétiques A et B.More precisely, the rotor 100 comprises five fins 1A, 1B, 1C, 1D, 1E movable in rotation assembled in a chain one to the other successively. For the sake of simplification, the structure and assembly of the fins will be described more precisely, taking as reference fins 1A and 1B only. It is nevertheless specified that all the fins of the rotor are of identical structure. The numerical references address the same components of the rotor and differentiate the components of the vane 1A from the vane 1B by the alphabetical indices A and B.

Plus précisément, les cinq ailettes 1A, 1B, 1C, 1D, 1E constituent un anneau articulé à action motrice destiné à délimiter une chambre de détente des gaz de combustion en surface extérieure des ailettes qui est en regard de la paroi intérieure du stator 50 du moteur thermique.More precisely, the five fins 1A, 1B, 1C, 1D, 1E constitute an articulated ring with motor action intended to delimit a combustion gas expansion chamber on the outer surface of the fins which is opposite the inner wall of the stator 50 of the thermal motor.

L’ailette 1A présente une section radiale, dans le même plan que la section radiale du logement du stator 50, en forme sensiblement de trapèze à flancs curvilignes dont la grande base est la partie arrière d’ailette 14A, et la petite base est la partie avant d’ailette 12A. La partie avant 12A de chaque ailette est disposée en tête du sens de rotation de l’anneau. On notera que l’ailette présente néanmoins des parties bombées en relief 10A, 10B où se trouvent des évidements destinés au logement de guides de support 16A, 17A de l’ailette 1A dans le logement du stator, et 16B, 17B pour l’ailette 1B. La grande base définit un flanc arrière 13A destiné à recevoir une pression motrice des gaz de combustion lors de la détente des gaz et est assemblée en liaison pivot à l’ailette arrière 1E. La petite base de la partie avant est assemblée en liaison pivot à l’ailette de devant 1B.The fin 1A has a radial section, in the same plane as the radial section of the housing of the stator 50, in the shape of a substantially trapezium with curvilinear sides, the large base of which is the rear part of the fin 14A, and the small base is the front part of fin 12A. The front part 12A of each fin is arranged at the head of the direction of rotation of the ring. It will be noted that the fin nevertheless has curved parts in relief 10A, 10B where there are recesses intended for the housing of support guides 16A, 17A of the fin 1A in the housing of the stator, and 16B, 17B for the fin 1B. The large base defines a rear flank 13A intended to receive a driving pressure from the combustion gases during the expansion of the gases and is assembled in a pivot connection to the rear fin 1E. The small base of the front part is assembled in pivot connection to the front fin 1B.

Le flanc arrière 13A délimite une surface de travail d’une chambre de détente dans la position basse de la partie avant de l’ailette arrière 1E. Dans la position haute de la partie avant, le flanc arrière 13A est caché par la partie avant de l’ailette arrière, comme cela est visible pour les ailettes 1D, 1E.The rear flank 13A delimits a working surface of an expansion chamber in the low position of the front part of the rear fin 1E. In the high position of the front part, the rear flank 13A is hidden by the front part of the rear fin, as is visible for the fins 1D, 1E.

On notera que le flanc arrière 13A est une surface plane et s’étend sur toute la largeur de la cavité du compartiment de stator où est logé le rotor 100 sur un plan perpendiculaire à l’axe de rotation du rotor. La bordure supérieure du flanc arrière 13A est en contact constant avec la paroi intérieure du stator 50.It will be noted that the rear flank 13A is a flat surface and extends over the entire width of the cavity of the stator compartment where the rotor 100 is housed on a plane perpendicular to the axis of rotation of the rotor. The upper edge of rear flank 13A is in constant contact with the inner wall of stator 50.

Il est important de noter chaque ailette forme sur la zone arrière une liaison étanche avec la paroi interne du stator sur tout le cycle de rotation du rotor 100, permettant ainsi de délimiter des chambres de détente 15A, 15B à volumétrie variable résultant du pivotement de la partie avant 12A, 12B servant à la détente et à l’échappement des gaz de combustion cycliquement.It is important to note each fin forms on the rear zone a sealed connection with the internal wall of the stator over the entire rotation cycle of the rotor 100, thus making it possible to delimit expansion chambers 15A, 15B with variable volume resulting from the pivoting of the front part 12A, 12B serving to expand and exhaust the combustion gases cyclically.

Par ailleurs, le flanc supérieur 11A est une surface curviligne prévue pour épouser la paroi interne du stator 50 du moteur sur toute la surface du flanc supérieur 11. La forme convexe permet ainsi d’augmenter la surface de travail et aussi d’expulser complètement les gaz de combustion de la chambre de détente lorsque celle-ci est en communication avec une lumière d’échappement des gaz et lorsque la partie avant est en position haute maximale.Furthermore, the upper flank 11A is a curvilinear surface provided to match the internal wall of the stator 50 of the motor over the entire surface of the upper flank 11. The convex shape thus makes it possible to increase the working surface and also to completely expel the combustion gases from the expansion chamber when the latter is in communication with a gas exhaust port and when the front part is in the maximum high position.

Finalement, la chambre de détente 15A présente une section radiale sensiblement triangulaire avec deux côtés de forme curviligne correspondant à la paroi interne du stator 50 et au flanc supérieur 11A de l’ailette 1A et dont la base est délimitée par le flanc arrière 13B de l’ailette 1B.Finally, the expansion chamber 15A has a substantially triangular radial section with two sides of curvilinear shape corresponding to the internal wall of the stator 50 and to the upper flank 11A of the fin 1A and whose base is delimited by the rear flank 13B of the fin 1B.

Grâce à l’anneau articulé, la chambre de détente 15A présente une volumétrie restreinte variable qui est ici dimensionnée pour être inférieure au volume de la chambre de combustion du moteur tout au long du cycle de rotation du rotor, tout en présentant avantageusement une surface de travail supérieure à la surface de travail d’un piston conventionnel d’une chambre de détente d’un moteur thermique. La volumétrie restreinte et la surface de travail résultant de la forme de l’anneau permettent ainsi de fournir une force motrice lors de la phase de détente du cycle de fonctionnement du moteur supérieure aux moteurs conventionnels à pistons de dimension similaire.Thanks to the articulated ring, the expansion chamber 15A has a variable restricted volume which is here sized to be less than the volume of the combustion chamber of the engine throughout the rotation cycle of the rotor, while advantageously presenting a surface of working surface greater than the working surface of a conventional piston of an expansion chamber of a heat engine. The restricted volume and the work surface resulting from the shape of the ring thus make it possible to provide a driving force during the expansion phase of the engine's operating cycle greater than that of conventional piston engines of similar size.

On n’exclut pas d’autres variantes de forme d’une ailette. Par exemple, la section radiale peut être une forme de trapèze à flancs rectilignes, en zone supérieure orientée vers la paroi du stator et inférieure orientée vers l’axe de rotation du rotor, ou de forme polygonale à côtés rectilignes.Other fin shape variants are not excluded. For example, the radial section can be a trapezoidal shape with straight sides, in the upper zone oriented towards the wall of the stator and lower oriented towards the axis of rotation of the rotor, or of polygonal shape with straight sides.

Par ailleurs, chaque ailette exerce une action motrice rotative selon une direction tangentielle à l’axe de l’arbre moteur du fait de la pression motrice qui s’exerce sur le flanc arrière 13A et 13B de chaque ailette. De plus, chaque ailette exerce une action motrice sensiblement orthogonale par rapport à l’axe de rotation X1 de l’arbre moteur vers le centre du rotor 100 grâce à l’effet de levier résultant du pivotement de la partie avant de chaque ailette.Furthermore, each fin exerts a rotary driving action in a direction tangential to the axis of the motor shaft due to the driving pressure which is exerted on the rear side 13A and 13B of each fin. In addition, each fin exerts a substantially orthogonal driving action with respect to the axis of rotation X1 of the motor shaft towards the center of the rotor 100 thanks to the leverage effect resulting from the pivoting of the front part of each fin.

On décrit maintenant les différentes articulations du rotor permettant la transmission des forces motrices à l’arbre moteur 40. Plus précisément, l’ailette 1A (et identiquement toutes les autres ailettes 1B, 1C, 1D, 1E) du rotor 100 comporte des moyens d’articulation prévus pour coopérer avec des moyens d’articulation complémentaires d’ailettes positionnées directement en avant, ceux de l’ailette 1B, et en arrière, ceux de l’ailette 1E. A cet effet, l’ailette 1A comporte un guide pivot 4A en partie arrière d’ailette, et une rotule 8A, en partie avant d’ailette. Le guide pivot 4A comprend une glissière intérieure et un coulisseau mobile 5A en translation dans la glissière.We will now describe the various joints of the rotor allowing the transmission of the driving forces to the motor shaft 40. More specifically, the fin 1A (and identically all the other fins 1B, 1C, 1D, 1E) of the rotor 100 comprises means of articulation provided to cooperate with complementary articulation means of fins positioned directly forward, those of the fin 1B, and behind, those of the fin 1E. To this end, the fin 1A comprises a pivot guide 4A in the rear part of the fin, and a ball joint 8A, in the front part of the fin. The pivot guide 4A comprises an inner slide and a slider 5A movable in translation in the slide.

L’anneau articulé est constitué d’une chaine d’ailettes reliées entre elles par les parties avant et arrière permettant un pivotement de la partie avant de chaque ailette. Pour la réalisation de ce mécanisme pivot, le coulisseau 5A comprend un bec ayant une section radiale en forme de C en extrémité opposée au guide pivot 4A. Le bec du coulisseau 5A de l’ailette 1A est lié solidairement en pivotement à la rotule 8E de l’ailette 1E. Le coulisseau 5A est apte à se déplacer en translation à l’intérieur de la glissière entre une position totalement enfoncée dans le guide pivot 4A, comme c’est ici représenté pour l’ailette 1B, et une position de sortie, comme c’est ici représenté pour l’ailette 1D. A cet effet, la partie arrière d’ailette 14A comporte un évidement 9A de section sensiblement cylindrique s’étendant sur toute la largeur de l’ailette dans lequel est monté en liaison pivot le guide pivot 4A. La largeur d’ailette est ici orientée selon la direction de l’axe moteur X1 et des axes des roues d’engrenage X2, X3 qui sont tous trois parallèles les uns aux autres.The articulated ring consists of a chain of fins linked together by the front and rear parts allowing the front part of each fin to pivot. For the realization of this pivot mechanism, the slider 5A comprises a beak having a C-shaped radial section at the opposite end to the pivot guide 4A. The snout of the slider 5A of the fin 1A is solidly linked in pivoting to the ball joint 8E of the fin 1E. The slider 5A is able to move in translation inside the slide between a fully depressed position in the pivot guide 4A, as shown here for the fin 1B, and an exit position, as it is shown here for the 1D fin. To this end, the rear part of the fin 14A comprises a recess 9A of substantially cylindrical section extending over the entire width of the fin in which the pivot guide 4A is mounted in pivot connection. The fin width is here oriented according to the direction of the motor axis X1 and the axes of the gear wheels X2, X3 which are all three parallel to each other.

Il est important de noter que l’articulation pivot constituée du guide de support 4B, du coulisseau 5B et de la rotule 8A est étanche afin d’assurer le cloisonnement des gaz de combustion dans la chambre 15A.It is important to note that the pivot joint consisting of the support guide 4B, the slider 5B and the ball joint 8A is sealed in order to ensure the partitioning of the combustion gases in the chamber 15A.

Ensuite, pour la mise en œuvre de la force motrice tangentielle, le rotor 100 comporte des premiers moyens d’articulation comprenant une première roue d’engrenage 30 en forme d’étoile présentant cinq bras, référencés 6A et 6B pour respectivement les ailettes 1A, 1B, répartis uniformément circulairement en surface de la roue d’engrenage 30 qui sont reliés solidairement à la partie arrière 14A, 14B de chacune des ailettes 1A, 1B par des guides de support 16A, 16B de section radiale cylindrique.Then, for the implementation of the tangential driving force, the rotor 100 comprises first articulation means comprising a first star-shaped gear wheel 30 having five arms, referenced 6A and 6B for the fins 1A respectively, 1B, distributed uniformly circularly on the surface of the gear wheel 30 which are integrally connected to the rear part 14A, 14B of each of the fins 1A, 1B by support guides 16A, 16B of cylindrical radial section.

Le guide de support cylindrique 16A maintient constante la position radiale de la partie arrière d’ailette 14A en liaison pivot autour de l’axe du guide de support. Le contact étanche de la partie arrière d’ailette 14A avec la paroi interne du stator 50 est maintenu sur tout le cycle de rotation du rotor 100.The cylindrical support guide 16A maintains constant the radial position of the rear fin part 14A in pivot connection around the axis of the support guide. The sealed contact of the rear fin part 14A with the internal wall of the stator 50 is maintained throughout the rotation cycle of the rotor 100.

En référence à la chambre 15A, lorsqu’une pression motrice s’exerce sur le flanc arrière 13B de l’ailette 1B et sur le flanc supérieur 11A de l’ailette 1A, une force motrice tangentielle au flanc supérieur permet à la première roue d’engrenage 30 d’entrainer en rotation l’arbre du moteur 40.With reference to chamber 15A, when a driving pressure is exerted on the rear side 13B of the fin 1B and on the upper side 11A of the fin 1A, a driving force tangential to the upper side allows the first wheel to gear 30 to rotate the motor shaft 40.

On notera que chaque ailette délimitant une chambre de détente en communication avec la lumière d’admission des gaz de combustion contribue à l’exerce d’une force motrice tangentielle.It will be noted that each fin delimiting an expansion chamber in communication with the combustion gas intake port contributes to the exertion of a tangential driving force.

Pour la mise en œuvre de la force motrice orthogonale, le rotor 100 comporte une deuxième roue d’engrenage 20 comprenant cinq doigts, référencés 20A et 20B coopérant respectivement avec les ailettes 1A et 1B, répartis uniformément circulairement en surface de la roue d’engrenage 20. En référence à l’ailette 1A, et identiquement aux autres ailettes, le doigt 20A est relié solidairement à un bras de support 7A par une première extrémité au centre du rotor par un guide de support cylindrique 21A agissant en liaison pivot à l’intérieur de la cavité en forme de C formée par le doigt. De plus, les bras sont reliés par l’autre extrémité à la partie avant 12A, de l’ailettes 1A par un guide de support 17A.For the implementation of the orthogonal driving force, the rotor 100 comprises a second gear wheel 20 comprising five fingers, referenced 20A and 20B cooperating respectively with the fins 1A and 1B, distributed uniformly circularly on the surface of the gear wheel. 20. With reference to the fin 1A, and identically to the other fins, the finger 20A is integrally connected to a support arm 7A by a first end at the center of the rotor by a cylindrical support guide 21A acting as a pivot connection to the inside the C-shaped cavity formed by the finger. In addition, the arms are connected by the other end to the front part 12A, of the fins 1A by a support guide 17A.

On notera que le guide de support cylindrique 17A est apte à se déplacer radialement sur la trajectoire circulaire lors d’un cycle de rotation du rotor au fur et à mesure que la partie avant 12A se déplace entre la position haute et la position basse. Ce déplacement du centre du stator (position basse) vers la zone périphérique du stator (position haute) est permis d’une part grâce au coulisseau 5B qui se déplace en translation dans l’évidement 9B et dans la glissière du guide pivot 4B lui-même mobile en rotation autour de son propre axe, et d’autre part grâce à la liaison pivot entre le bras 7A et la partie avant d’ailette par l’intermédiaire du guide 17A.It will be noted that the cylindrical support guide 17A is able to move radially on the circular path during a rotation cycle of the rotor as the front part 12A moves between the high position and the low position. This displacement of the center of the stator (low position) towards the peripheral zone of the stator (high position) is permitted on the one hand thanks to the slider 5B which moves in translation in the recess 9B and in the slide of the pivot guide 4B itself. even mobile in rotation around its own axis, and on the other hand thanks to the pivot connection between the arm 7A and the front part of the fin via the guide 17A.

De plus, chaque roue d’engrenage 20 et 30 est prévue pour engrener avec un arbre moteur 40 du moteur thermique et chacune des roues 20 et 30 est prévue pour transmettre une force de travail à l’arbre moteur 40. Les axes de rotation X2, X3 des roues d’engrenage 20 et 30 respectivement sont désaxés l’un par rapport à l’autre de manière à permettre un mouvement de pivotement de la partie avant d’ailette par rapport à la partie arrière d’ailette qui est montée de sorte à rester en contact étanche avec la paroi intérieure 50 du stator de façon permanente sur l’intégralité du cycle de rotation du rotor 100. Les roues 20 et 30 sont disposées parallèlement l’une par rapport à l’autre autour de l’arbre moteur 40 sur lequel elles sont destinées à être montées.In addition, each gear wheel 20 and 30 is provided to mesh with a motor shaft 40 of the heat engine and each of the wheels 20 and 30 is provided to transmit a working force to the motor shaft 40. The axes of rotation X2 , X3 of the gear wheels 20 and 30 respectively are offset with respect to each other so as to allow a pivoting movement of the front part of the fin relative to the rear part of the fin which is mounted so as to remain in sealed contact with the inner wall 50 of the stator permanently over the entire rotation cycle of the rotor 100. The wheels 20 and 30 are arranged parallel to each other around the shaft motor 40 on which they are intended to be mounted.

En figure 2, on a représenté plus précisément les roues d’engrenage 20 et 30, cette fois du côté de la roue 30. La roue d’engrenage 30 a pour fonction de supporter la partie arrière des ailettes tandis que la roue d’engrenage 20 supporte et guide en pivotement la partie avant des ailettes. La roue 30 est en forme d’étoile où chaque branche, référencée ici 6A, 6B pour les ailettes 1A, 1B, forme le bras guide d’ailette et comporte les guides de support 16A et 16B des ailettes. La roue 20 est une roue munie des doigts 20A, 20B pour respectivement l’ailette 1A, 1B.In Figure 2, the gear wheels 20 and 30 have been shown more precisely, this time on the side of the wheel 30. The function of the gear wheel 30 is to support the rear part of the fins while the gear wheel 20 supports and pivotally guides the front part of the fins. The wheel 30 is star-shaped where each branch, referenced here 6A, 6B for the fins 1A, 1B, forms the fin guide arm and includes the support guides 16A and 16B for the fins. The wheel 20 is a wheel provided with the fingers 20A, 20B for the fin 1A, 1B respectively.

On décrit maintenant le fonctionnement du rotor 100 lors d’un cycle de rotation en prenant l’ailette 1A en exemple durant lequel s’exerce la détente des gaz de combustion puis l’échappement des gaz de combustion. Le cycle est identique pour chaque ailette 1A, 1B, 1C, 1D, 1E.We will now describe the operation of the rotor 100 during a cycle of rotation, taking the fin 1A as an example during which the expansion of the combustion gases then the exhaust of the combustion gases takes place. The cycle is identical for each fin 1A, 1B, 1C, 1D, 1E.

Selon l’invention, l’ailette 1A est apte à transmettre une force de travail tangentielle à l’axe de rotation de la première roue d’engrenage 30 lorsqu’une pression motrice s’exerce sur le flanc arrière 13A et sur le flanc supérieur 11A. De même, l’ailette 1A est apte à transmettre une force de travail orthogonale à l’axe de la deuxième roue d’engrenage 20 résultant du pivotement de la partie avant 12A, soit positivement lors de la détente, soit négativement lors de l’échappement des gaz en prenant en référence le sens horaire de rotation du rotor 100.According to the invention, the vane 1A is capable of transmitting a tangential working force to the axis of rotation of the first gear wheel 30 when a driving pressure is exerted on the rear flank 13A and on the upper flank 11A. Similarly, the fin 1A is capable of transmitting a working force orthogonal to the axis of the second gear wheel 20 resulting from the pivoting of the front part 12A, either positively during relaxation, or negatively during exhaust of the gases taking as a reference the clockwise direction of rotation of the rotor 100.

Toujours en référence à la figure 1, une fois que la combustion du mélange air-carburant est déclenchée dans une chambre de combustion du moteur, les gaz de combustion s’échappent lors de la détente à l’intérieur du compartiment du stator 50 à travers une lumière d’admission 70, représentée symboliquement en partie inférieure de la figure 1. Prenons l’hypothèse que la partie avant 12A de l’ailette 1A atteigne la lumière d’admission 70. Les gaz de combustion s’écoulent alors dans la chambre de détente 15A délimitée par la surface extérieure du rotor 100 et la paroi intérieure du stator 50. La phase de détente met en rotation le rotor 100 et fournit un travail moteur à l’arbre moteur. En même temps que le mouvement de rotation du rotor, la partie avant 12A de l’ailette 1A pivote vers le centre du rotor et exerce une force orthogonale vers le centre du rotor augmentant le volume de la chambre de détente 15A au fur et à mesure de la rotation du rotor 100 dans le sens horaire sur un secteur de la section du rotor d’environ 180°. Le volume de la chambre de détente 15A est alors croissant jusqu’à ce que la partie avant 12A atteigne la position basse maximale, la plus centrique radialement. La position basse est maintenue jusqu’à atteindre la lumière d’échappement 60 du compartiment de stator 50.Still referring to Figure 1, once combustion of the air-fuel mixture is initiated in a combustion chamber of the engine, the combustion gases escape upon expansion within the stator compartment 50 through an intake port 70, represented symbolically in the lower part of FIG. 1. Let us assume that the front part 12A of the fin 1A reaches the intake port 70. The combustion gases then flow into the chamber expansion 15A delimited by the outer surface of the rotor 100 and the inner wall of the stator 50. The expansion phase rotates the rotor 100 and provides motor work to the motor shaft. At the same time as the rotational movement of the rotor, the front part 12A of the fin 1A pivots towards the center of the rotor and exerts an orthogonal force towards the center of the rotor increasing the volume of the expansion chamber 15A progressively. of the rotation of the rotor 100 clockwise over a sector of the section of the rotor of approximately 180°. The volume of the expansion chamber 15A then increases until the front part 12A reaches the maximum low position, the most centric radially. The low position is maintained until reaching the exhaust port 60 of the stator compartment 50.

Ensuite, toujours en tournant dans le sens horaire de rotation du rotor, la partie avant d’ailette 12A pivote alors vers l’extérieur radialement expulsant les gaz de combustion par la lumière d’échappement 60 en communication avec une zone du moteur où la pression est inférieure à la pression entrante par la lumière d’admission 70. Sur ce secteur angulaire du stator, le flanc supérieur de l’ailette 1A est alors plaqué contre la paroi intérieure 50 du stator jusqu’à atteindre de nouveau la lumière d’admission 70 par laquelle des gaz de combustion sont injectés.Then, still rotating in the clockwise direction of rotation of the rotor, the front part of the fin 12A then pivots radially outwards expelling the combustion gases through the exhaust port 60 in communication with an area of the engine where the pressure is lower than the incoming pressure through the intake port 70. On this angular sector of the stator, the upper flank of the fin 1A is then pressed against the inner wall 50 of the stator until it again reaches the intake port 70 through which combustion gases are injected.

En synthèse, la force résultante des forces orthogonales générées par la détente des gaz venant de la lumière d’admission 70 et par la compression des gaz vers la lumière d’échappement 60 exerce sur la roue d’engrenage 20 un travail moteur dans le sens horaire du rotor se complétant avec le travail moteur généré par les forces tangentielles s’exerçant sur la roue d’engrenage 30.In summary, the force resulting from the orthogonal forces generated by the expansion of the gases coming from the intake port 70 and by the compression of the gases towards the exhaust port 60 exerts on the gear wheel 20 a motor work in the direction rotor schedule complementing the engine work generated by the tangential forces acting on the gear wheel 30.

Un cycle de détente et d’échappement pour chaque ailette s’exécute donc en un cycle de rotation du rotor. On verra par la suite qu’un cycle d’admission et compression d’air s’exécute en parallèle pour envoyer à un volume d’air comprimé prédéterminé à chaque passage d’ailette devant la lumière d’admission 70.An expansion and exhaust cycle for each vane therefore takes place in one rotation cycle of the rotor. We will see later that an air intake and compression cycle runs in parallel to send a predetermined volume of compressed air each time the fin passes in front of the intake port 70.

Par les figures 3 et 4, on décrit maintenant l’opération du rotor 100 pour un mode de réalisation préférentiel d’un moteur thermique rotatif 500 comprenant un compresseur d’air à deux pistons 501 et 502 dont la fonction est d’injecter de l’air comprimé dans une chambre de combustion 506 à volume constant, un stator 50 muni de plusieurs rotors disposés l’un à côté de l’autre selon la direction de l’axe moteur pour former un circuit d’écoulement des gaz de combustion en détente générant une force de travail sur toute la longueur de l’arbre moteur. Ce circuit sera plus précisément d’écrit par la figure 4. Pour améliorer les performances énergétiques du moteur, il est également prévu un dispositif à turbocompresseur réinjectant les gaz de combustion du circuit d’échappement en entrée du circuit d’admission du compresseur.By Figures 3 and 4, we now describe the operation of the rotor 100 for a preferred embodiment of a rotary heat engine 500 comprising a two-piston air compressor 501 and 502 whose function is to inject compressed air in a combustion chamber 506 at constant volume, a stator 50 provided with several rotors arranged one beside the other in the direction of the engine axis to form a combustion gas flow circuit in trigger generating a working force along the entire length of the motor shaft. This circuit will be more precisely described by figure 4. To improve the energy performance of the engine, a turbocharger device is also provided which reinjects the combustion gases from the exhaust circuit into the inlet of the compressor intake circuit.

N’étant pas le cœur de l’invention, le dispositif à turbo compresseur n’est pas représenté et on comprendra que le type de dispositif apte à réinjecter une partie des gaz d’échappement dans le circuit d’admission ne limitera aucunement la portée de l’invention. De même, on représente ici un compresseur comprenant une paire de pistons seulement, cependant le moteur rotatif peut être équipé de tout type de compresseur apte à injecter de l’air comprimé dans la chambre de combustion, air frais ou un mélange air frais/air recyclé via un turbocompresseur. Ainsi, le compresseur peut comprendre deux pistons ou plus.Not being the heart of the invention, the turbo compressor device is not represented and it will be understood that the type of device capable of reinjecting part of the exhaust gases into the intake circuit will in no way limit the scope of the invention. Similarly, a compressor comprising only a pair of pistons is shown here, however the rotary engine can be equipped with any type of compressor capable of injecting compressed air into the combustion chamber, fresh air or a fresh air/air mixture. recycled via a turbocharger. Thus, the compressor may comprise two or more pistons.

Plus précisément, le compresseur comporte un premier cylindre de compression 501 comprenant un piston 501A et une bielle 501B déplacés en translation par un vilebrequin 504 et un deuxième cylindre de compression 502 comprenant un piston 502A et une bielle 502B déplacés en translation par le vilebrequin 504. Chaque cylindre de compression 501, 502 est alimenté par un circuit d’admission d’air injectant un mélange d’air frais et d’air recyclé de gaz de combustion via une lumière d’admission, non représentée en figure 3. Chaque cylindre 501 et 502 comporte un organe de contrôle du débit d’air comprimé 501C, 502C permettant d’évacuer l’air comprimé vers la chambre de combustion 506.More specifically, the compressor comprises a first compression cylinder 501 comprising a piston 501A and a connecting rod 501B moved in translation by a crankshaft 504 and a second compression cylinder 502 comprising a piston 502A and a connecting rod 502B moved in translation by the crankshaft 504. Each compression cylinder 501, 502 is fed by an air intake circuit injecting a mixture of fresh air and recycled combustion gas air via an intake port, not shown in FIG. 3. Each cylinder 501 and 502 includes a compressed air flow control member 501C, 502C allowing the compressed air to be evacuated to the combustion chamber 506.

De plus, une première roue d’engrenage 507 et une deuxième roue d’engrenage 503 sont agencées de manière à relier en engrènement l’arbre moteur du moteur et le vilebrequin 504 du compresseur. En particulier, les roues transforment le mouvement en rotation autour de l’axe moteur en mouvement en rotation autour de l’axe de vilebrequin disposé perpendiculairement à l’axe moteur. Les roues d’engrenages 503, 507 sont dimensionnées de manière à envoyer un volume d’air comprimé correspondant à un cylindre à chaque passage d’ailette. Le nombre de cylindres de compression et le rapport de transmission des roues d’engrenages peuvent être modifiés pour envoyer un volume d’air comprimé prédéterminé à chaque passage d’ailette.In addition, a first gear wheel 507 and a second gear wheel 503 are arranged to intermesh the motor shaft of the engine and the crankshaft 504 of the compressor. In particular, the wheels convert the rotational movement around the engine axis into rotational movement around the crankshaft axis arranged perpendicular to the engine axis. The gear wheels 503, 507 are sized so as to send a volume of compressed air corresponding to one cylinder each time the fin passes. The number of compression cylinders and the transmission ratio of the gear wheels can be modified to send a predetermined volume of compressed air at each fin pass.

Dans ce mode de réalisation, chaque organe de contrôle du débit d’air comprimé 501C, 502C est un clapet anti-retour s’ouvrant lorsque la pression à l’intérieur du cylindre est supérieure à une valeur prédéterminée. De façon connue en soi, lorsque le piston 501A descend une aspiration d’air remplit le cylindre de compression dans lequel l’air est ensuite comprimé lorsque le piston remonte jusqu’à son point mort haut. D’autres moyens de contrôle du débit d’air sont envisageables sans affecter la portée de l’invention.In this embodiment, each compressed air flow control member 501C, 502C is a non-return valve that opens when the pressure inside the cylinder is greater than a predetermined value. In a manner known per se, when the piston 501A descends a suction of air fills the compression cylinder in which the air is then compressed when the piston rises to its top dead center. Other air flow control means can be envisaged without affecting the scope of the invention.

Les cylindres de compression 501, 502 et les première et deuxième roues d’engrenage 503 et 507 sont agencés de manière à injecter alternativement de l’air comprimé dans la chambre de combustion en coordination avec le cycle de détente et d’échappement du ou des rotors du moteur rotatif 500 de manière à opérer un cycle de détente à chaque passage d’ailette devant la lumière d’admission des gaz de combustion.The compression cylinders 501, 502 and the first and second gear wheels 503 and 507 are arranged to alternately inject compressed air into the combustion chamber in coordination with the expansion and exhaust cycle of the rotors of the rotary engine 500 so as to operate an expansion cycle each time the fin passes in front of the combustion gas intake port.

On n’oubliera pas de mentionner qu’un injecteur de carburant 505 est prévu pour injecter du carburant dans la chambre de combustion 506 où l’air est admis à haute pression, pouvant atteindre environ 30 bars grâce à l’action du turbocompresseur et du compresseur. Par ailleurs, on précisera que la chambre de combustion du moteur présente ici un volume constant dans laquelle la combustion se déclenche par auto-inflammation du carburant du fait de la montée en température résultant de la compression de l’air. La combustion provoque ensuite une montée en pression des gaz à une valeur pouvant atteindre environ 60 bars dans la chambre de combustion qui est en communication avec le premier compartiment de stator.It will not be forgotten to mention that a fuel injector 505 is provided for injecting fuel into the combustion chamber 506 where the air is admitted at high pressure, which can reach approximately 30 bars thanks to the action of the turbocharger and the compressor. In addition, it should be specified that the combustion chamber of the engine here has a constant volume in which combustion is triggered by self-ignition of the fuel due to the rise in temperature resulting from the compression of the air. The combustion then causes the gas pressure to rise to a value that can reach around 60 bars in the combustion chamber which is in communication with the first stator compartment.

On précisera que la chambre de combustion 506 est cloisonnée des cylindres 501, 502 et communique avec le compartiment de stator logeant le rotor selon l’invention par l’intermédiaire d’un canal de transfert des gaz d’échappement.It will be specified that the combustion chamber 506 is partitioned off from the cylinders 501, 502 and communicates with the stator compartment housing the rotor according to the invention via an exhaust gas transfer channel.

En figure 4, on décrit maintenant un mode de réalisation préférentiel du moteur rotatif représenté en coupe longitudinale selon la direction de l’axe moteur. La coupe est représentée au niveau d’un guide de support d’une tête d’ailette en alignement avec l’axe de rotation X1 de l’arbre moteur 400. Le compresseur du moteur est visible en partie haute de la figure. L’axe de translation des pistons est orthogonal à l’axe X1 de l’arbre moteur 400. On rappelle que l’arbre moteur 400 engrène avec la première roue d’engrenage 507 et la deuxième roue 503 pour mettre en rotation le vilebrequin 504 et opérer la compression d’air.In Figure 4, we now describe a preferred embodiment of the rotary engine shown in longitudinal section in the direction of the motor axis. The section is shown at the level of a fin head support guide in alignment with the axis of rotation X1 of the motor shaft 400. The motor compressor is visible in the upper part of the figure. The axis of translation of the pistons is orthogonal to the axis X1 of the motor shaft 400. It is recalled that the motor shaft 400 meshes with the first gear wheel 507 and the second wheel 503 to rotate the crankshaft 504 and operate the air compression.

Le moteur 500 comporte un bâti de stator 50, carter ou bloc moteur comportant cinq compartiments individuels 511, 512, 513, 514, 515 présentant un évidement cylindrique et logeant respectivement des rotors 110, 120, 130, 140 et 150 conformément à l’invention disposés en alignement longitudinal le long de l’axe de l’arbre moteur 400. Chaque rotor forme un anneau articulé ayant un diamètre inférieur au diamètre du compartiment de stator en contact étanche avec la paroi intérieure du stator en partie arrière de chaque ailette.The motor 500 comprises a stator frame 50, crankcase or engine block comprising five individual compartments 511, 512, 513, 514, 515 having a cylindrical recess and respectively housing rotors 110, 120, 130, 140 and 150 in accordance with the invention arranged in longitudinal alignment along the axis of the motor shaft 400. Each rotor forms an articulated ring having a diameter smaller than the diameter of the stator compartment in sealed contact with the inner wall of the stator in the rear part of each fin.

Chaque rotor 110, 120, 130, 140, 150 engrène avec l’arbre moteur 400 par des première et deuxième roues d’engrenage reliées respectivement à chacune des parties arrière d’ailette et parties avant d’ailette formant l’anneau articulé du rotor. Chaque compartiment de stator 511 à 515 exerce le rôle de chambre de détente des gaz d’échappement depuis la chambre de combustion vers une tubulure d’échappement des gaz de combustion du moteur. La tubulure d’échappement alimente une admission du turbocompresseur et un tuyau d’échappement vers l’air atmosphérique.Each rotor 110, 120, 130, 140, 150 meshes with the motor shaft 400 by first and second gear wheels connected respectively to each of the rear fin portions and front fin portions forming the articulated ring of the rotor . Each stator compartment 511 to 515 acts as an exhaust gas expansion chamber from the combustion chamber to an engine combustion gas exhaust pipe. The exhaust manifold feeds an intake from the turbocharger and an exhaust pipe to atmospheric air.

La détente des gaz d’échappement exerce une force motrice sur chaque rotor de compartiment à compartiment successivement conservant ainsi la force motrice tout au long de la détente des gaz. Chaque compartiment de stator 511 à 515 est muni d’une lumière admission et d’une lumière d’échappement des gaz de combustion La lumière d’admission du premier compartiment de stator 511 communique avec la chambre de combustion et la lumière d’échappement avec une lumière d’admission du deuxième compartiment de stator 512 via un canal de circulation. Ensuite, le deuxième compartiment 512 comporte une lumière d’échappement vers le troisième compartiment de stator et ainsi de suite jusqu’à atteindre la tubulure d’échappement du moteur.The expansion of the exhaust gases exerts a driving force on each rotor from compartment to compartment successively thus maintaining the driving force throughout the expansion of the gases. Each stator compartment 511 to 515 is provided with an intake port and a combustion gas exhaust port. The intake port of the first stator compartment 511 communicates with the combustion chamber and the exhaust port with an inlet port of the second stator compartment 512 via a circulation channel. Then, the second compartment 512 has an exhaust port to the third stator compartment and so on until you reach the engine exhaust manifold.

On notera que les compartiments 511 à 515 et les rotors 110 à 150 présentent des largeurs croissantes selon la direction de l’axe moteur depuis l’extrémité de l’arbre moteur 400 engrenant avec le compresseur (en haut de figure 4) à son autre extrémité opposée (positionnée en bas de figure 4). Ainsi, la pression des gaz de combustion dans chaque compartiment va décroissante selon la direction de circulation des gaz permettant le flux de circulation vers la tubulure d’échappement, tandis que les surfaces motrices sont croissantes. Nous pouvons donner quelques chiffres de dimensionnement à titre d’exemple non limitatif. Dans un mode de réalisation, les rotors 110 à 150 présentent une largeur d’environ 6cm, 7cm, 8cm, 9cm, 10cm respectivement.It will be noted that the compartments 511 to 515 and the rotors 110 to 150 have increasing widths in the direction of the motor axis from the end of the motor shaft 400 meshing with the compressor (at the top of FIG. 4) at its other opposite end (positioned at the bottom of figure 4). Thus, the pressure of the combustion gases in each compartment decreases according to the direction of circulation of the gases allowing the flow of circulation towards the exhaust pipe, while the driving surfaces are increasing. We can give some sizing figures by way of non-limiting example. In one embodiment, the rotors 110 to 150 have a width of approximately 6cm, 7cm, 8cm, 9cm, 10cm respectively.

Décrivons maintenant plus précisément l’agencement du rotor 110 selon l’invention dans le premier compartiment de stator 511. Les quatre autres rotors sont disposés identiquement dans chacun des compartiments respectifs. On rappelle que la coupe est représentée au niveau d’un axe pivot du guide de support d’une partie avant d’ailette, par exemple de l’ailette 111, en alignement avec l’axe de rotation X1 de l’arbre moteur 400.Let us now describe more precisely the arrangement of the rotor 110 according to the invention in the first stator compartment 511. The four other rotors are arranged identically in each of the respective compartments. It is recalled that the section is represented at the level of a pivot axis of the support guide for a front fin part, for example of the fin 111, in alignment with the axis of rotation X1 of the motor shaft 400 .

Le rotor 110 comporte cinq ailettes assemblées en chaine les unes aux autres, la partie avant d’une première ailette 111 est visible en coupe au niveau de son guide de support dans la zone droite du compartiment de stator 511 et la partie arrière en coupe d’une deuxième ailette 112 radialement opposée est visible dans la zone gauche du même compartiment. La cavité 509 représente la chambre de détente des gaz de combustion en travail. Les blocs rectangulaires 113, 114 et 115 représentent des sections des bras guidant des parties avant d’ailette du rotor 110. La roue d’engrenage 116 engrène avec l’arbre moteur 400 et est reliée solidairement avec des parties arrières d’ailettes. Un roulement 118 est prévu pour assurer le montage de la roue d’engrenage dans le stator. La roue d’engrenage 117 montée au côté de la roue 116 en engrènement avec l’arbre moteur 400 est reliée solidairement avec des parties avant d’ailette. De même, un roulement 119 est prévu pour assurer le montage de la roue d’engrenage dans le stator. On a également représenté les axes de rotation X1 de l’arbre moteur 400, X2 de la roue d’engrenage 117 des parties avant d’ailette et X3 de la roue d’engrenage des parties arrières d’ailettes. Les deux axes X2, X3 sont désaxés.The rotor 110 comprises five fins assembled in a chain to each other, the front part of a first fin 111 is visible in section at the level of its support guide in the right zone of the stator compartment 511 and the rear part in section d a second radially opposite fin 112 is visible in the left zone of the same compartment. Cavity 509 represents the working combustion gas expansion chamber. Rectangular blocks 113, 114 and 115 represent sections of arms guiding forward vane portions of rotor 110. Gear wheel 116 meshes with motor shaft 400 and is integrally connected with rear vane portions. A bearing 118 is provided to mount the gear wheel in the stator. The gear wheel 117 mounted at the side of the wheel 116 in mesh with the motor shaft 400 is integrally connected with vane front parts. Similarly, a bearing 119 is provided to mount the gear wheel in the stator. Also shown are the axes of rotation X1 of the motor shaft 400, X2 of the gear wheel 117 of the front fin parts and X3 of the gear wheel of the rear fin parts. The two axes X2, X3 are misaligned.

Donnons à présent quelques grandeurs de dimensionnement et de performances du moteur à titre d’exemple non limitatif. Le bloc moteur est composé de cinq rotors et cinq ailettes par rotor.Let us now give some motor sizing and performance quantities by way of non-limiting example. The engine block is made up of five rotors and five fins per rotor.

L’admission et la compression est régie par deux cylindres ayant un diamètre de 50mm, une course de 100mm, soit une volumétrie de 196 cc. Les deux cylindres sont alimentés par deux turbocompresseurs qui augmentent la charge par un coefficient 3 de volume entrée/sortie turbo, ce qui produit une admission de 588cc par cylindre et par ailette. La cylindrée volumétrique d’admission est égale à 2,940 litres pour une rotation du moteur à 1000 tr/min ce qui fournit un volume d’air de 228085 gr/h (2,940x60000tr/1,293gr). La stœchiométrie a un rapport pauvre de 20/1 produit donc une consommation essence égale à 11404 gr/h.Admission and compression is governed by two cylinders with a diameter of 50mm, a stroke of 100mm, or a volume of 196 cc. Both cylinders are fed by two turbochargers which increase the load by a coefficient of 3 turbo inlet/outlet volume, producing an intake of 588cc per cylinder per vane. The intake volumetric displacement is equal to 2.940 liters for a rotation of the engine at 1000 rpm which provides an air volume of 228085 gr/h (2.940x60000tr/1.293gr). The stoichiometry has a lean ratio of 20/1 therefore produces a fuel consumption equal to 11404 gr/h.

Calcul de surface de travail en talon d’ailette (partie arrière): Calculation of work surface in heel of fin (rear part) :

Pour chaque rotor, la hauteur de travail sur le flanc arrière d’ailette est égale à environ pour une première ailette de 3mm, 11,5mm pour une deuxième ailette, 17mm pour une troisième ailette, 11,5 mm pour une quatrième ailette et 3 mm pour une cinquième ailette. Soit au total une hauteur de travail des flancs arrière de 46mm.For each rotor, the working height on the rear wing flank is equal to approximately 3mm for a first wing, 11.5mm for a second wing, 17mm for a third wing, 11.5 mm for a fourth wing and 3 mm for a fifth fin. That is a total working height of the rear sides of 46mm.

Calcul de la surface de travail moyenne effective en talon d’ailettes par rotor: Calculation of the average effective working surface in heel of fins per rotor :

Comme on l’a écrit précédemment, les rotors ont des largeurs d’environ 6cm, 7cm, 8cm, 9cm et 10cm respectivement, une distance rayon d’ailette du centre géométrie de l’arbre moteur est 220mm et une longueur d’ailette d’environ 25cm. Ce qui donne une surface de travail moyenne effective en talon d’ailette pour le premier rotor 110 de 27,6cm2 (46mm x6cm), pour le deuxième rotor 120 de 32,2cm2, pour le troisième rotor 130 de36,8cm2, pour le quatrième rotor 140 de 41,4cm2 et pour le cinquième rotor 150 de 46cm2.As previously written, the rotors have widths of approximately 6cm, 7cm, 8cm, 9cm and 10cm respectively, a vane radius distance from the center motor shaft geometry is 220mm and a vane length d about 25cm. This gives an effective average working surface at the heel of the fin for the first rotor 110 of 27.6cm2 (46mm x 6cm), for the second rotor 120 of 32.2cm2, for the third rotor 130 of 36.8cm2, for the fourth rotor 140 of 41.4cm2 and for the fifth rotor 150 of 46cm2.

Calcul de force de travail en talon d’ailette: Calculation of working force in heel of fin :

Pour l’ensemble des rotors on obtient une force de travail totale d’environ 89930 N avec un coefficient de perte de charge 1,62 ce qui donne 34418N multiplié par 0,220 de distance de talon d’ailette soit 7571 N.m., soit 793Kw ou 1078 Ch., avec une vitesse de rotation à 1000tr/min.For all the rotors, a total working force of approximately 89930 N is obtained with a pressure drop coefficient of 1.62, which gives 34418N multiplied by 0.220 of fin heel distance, i.e. 7571 Nm, or 793Kw or 1078 Ch., with a rotation speed of 1000rpm.

Calcul de consommation de carburant au KW: Calculation of fuel consumption per KW :

11404gr pour 793Kw donne 14,38 gr au Kilowatt.11404gr for 793Kw gives 14.38gr per Kilowatt.

Calcul de force de travail sur le flanc supérieur d’ailette pour l’ensemble du moteur: Work force calculation on the fin upper flank for the entire engine :

Pour le rotor 110, la longueur est de 25cm pour une largeur de 6cm, ce qui donne 150cm2 x60bars, soit 90000N. En faisant ce même calcul pour les rotors 120, 130, 140, 150, on obtient au total 488750N. En calculant un coefficient de perte de charge d’environ 1,62 on obtient 187067 N pour une distance rayon du flanc supérieur de 0,080m, soit 14964 N.m, soit 1567Kw ou 2131Ch.For the 110 rotor, the length is 25cm for a width of 6cm, which gives 150cm2 x60bars, or 90000N. By doing the same calculation for the rotors 120, 130, 140, 150, we obtain a total of 488750N. By calculating a pressure drop coefficient of around 1.62, we obtain 187067 N for a radius distance from the upper side of 0.080m, i.e. 14964 N.m, i.e. 1567Kw or 2131Ch.

Force totale du moteur sur les flancs supérieurs et arrières d’ailettes du moteur: Total force of the motor on the upper and rear sides of the motor fins :

793Kw et 1567Kw font 2360Kw environ, soit 3209Ch.793Kw and 1567Kw are approximately 2360Kw, or 3209Ch.

Consommation de carburant: Fuel consumption :

11404Gr pour 2360Kw, soit environ 4,83Gr/KW.11404Gr for 2360Kw, i.e. approximately 4.83Gr/KW.

L’invention s’applique préférentiellement pour un moteur rotatif à combustion interne, mais on envisage des applications du rotor pour des moteurs hydrauliques à air comprimé ou bien encore des turbines hydrauliques de génération d’énergie électrique.The invention applies preferentially to a rotary internal combustion engine, but applications of the rotor are envisaged for hydraulic compressed air motors or even hydraulic turbines for generating electrical energy.

Claims (13)

Rotor (100) pour moteur rotatif comprenant au moins deux ailettes (1A, 1B) et une première roue d’engrenage (30) prévue pour l’entrainement d’un arbre (40) dudit moteur, caractérisé en ce qu’il comporte en outre :
- des premiers moyens d’articulation (4A, 4B, 5A, 5B, 8A, 8B) assemblant solidairement en chaine lesdites au moins deux ailettes (1A, 1B) par une partie avant (12A) et une partie arrière (14B) d’ailette, de manière à former un anneau articulé entourant la première roue d’engrenage (30) destiné à être monté mobile en rotation dans un stator (50) du moteur et à définir une surface de travail en surface extérieure de l’anneau, les premiers moyens d’articulation étant agencés de manière que la partie avant (12A, 12B) de chacune des ailettes soit mobile en pivotement par rapport à la partie arrière de l’ailette (14A, 14B), respectivement, selon un axe pivot (16A,16B) positionné en ladite partie arrière de l’ailette (14A, 14B),
- des deuxièmes moyens d’articulation (16A, 6A) agencés de manière à relier solidairement chacune desdites au moins deux ailettes (1A, 1B) à la première roue d’engrenage (30) par la partie arrière (14A, 14B),
- des troisièmes moyens d’articulation (7A, 20A, 7B, 20B) et une deuxième roue d’engrenage (20) agencés de manière à relier solidairement chacune desdites au moins deux ailettes (1A, 1B) à la deuxième roue d’engrenage (20) par la partie avant (12A, 12B).
Rotor (100) for a rotary engine comprising at least two fins (1A, 1B) and a first gear wheel (30) provided for driving a shaft (40) of said motor, characterized in that it comprises in outraged :
- first articulation means (4A, 4B, 5A, 5B, 8A, 8B) integrally assembling in chain said at least two fins (1A, 1B) by a front part (12A) and a rear part (14B) of ' fin, so as to form an articulated ring surrounding the first gear wheel (30) intended to be mounted movably in rotation in a stator (50) of the motor and to define a working surface on the outer surface of the ring, the first articulation means being arranged so that the front part (12A, 12B) of each of the fins is movable in pivoting relative to the rear part of the fin (14A, 14B), respectively, along a pivot axis (16A , 16B) positioned in said rear part of the fin (14A, 14B),
- second articulation means (16A, 6A) arranged so as to integrally connect each of said at least two fins (1A, 1B) to the first gear wheel (30) via the rear part (14A, 14B),
- third articulation means (7A, 20A, 7B, 20B) and a second gear wheel (20) arranged so as to integrally connect each of said at least two fins (1A, 1B) to the second gear wheel (20) by the front part (12A, 12B).
Rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers moyens d’articulation (4A, 4B, 5A, 5B, 8A, 8B) comprennent, pour chacune desdites au moins deux ailettes (1A, 1B) :
- un guide pivot (4A, 4B) en partie arrière d’ailette, et une rotule (8A, 8B) en partie avant d’ailette,
- le guide pivot (4A, 4B) comprenant une glissière intérieure et un coulisseau mobile (5A, 5B) en translation dans la glissière, le coulisseau (5A, 5B) comprenant un bec en extrémité opposée au guide pivot, le bec du coulisseau (5B) d’une première (1B) desdites au moins deux ailettes (1A, 1B) étant lié solidairement en pivotement à la rotule (8A) d’une deuxième (1A) desdites au moins deux ailettes (1A, 1B).
Rotor according to Claim 1, characterized in that the first articulation means (4A, 4B, 5A, 5B, 8A, 8B) comprise, for each of said at least two fins (1A, 1B):
- a pivot guide (4A, 4B) in the rear part of the fin, and a ball joint (8A, 8B) in the front part of the fin,
- the pivot guide (4A, 4B) comprising an interior slide and a movable slide (5A, 5B) in translation in the slide, the slide (5A, 5B) comprising a nose at the end opposite the pivot guide, the nose of the slide ( 5B) of a first (1B) of said at least two fins (1A, 1B) being integrally connected in pivoting to the ball joint (8A) of a second (1A) of said at least two fins (1A, 1B).
Rotor selon la revendication 2, caractérisé en ce que le coulisseau (5A, 5B) de chacune desdites au moins deux ailettes est de même largeur que l’ailette (1A, 1B) respective et forme une articulation étanche entre la zone extérieure et la zone intérieure de l’anneau articulé.Rotor according to Claim 2, characterized in that the slide (5A, 5B) of each of said at least two fins is of the same width as the respective fin (1A, 1B) and forms a sealed articulation between the outer zone and the zone interior of the articulated ring. Rotor selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens d’articulation (16A, 16B, 6A, 6B) comprennent, pour chacune desdites au moins deux ailettes :
- un guide de support cylindrique (16A, 16B) de la partie arrière (14A, 14B) d’ailette parallèle à l’axe de la première roue d’engrenage (30) et mobile en pivotement autour de l’axe dudit guide,
- un bras (6A, 6B) reliant solidairement le guide de support (16A, 16B) à la première roue d’engrenage (30).
Rotor according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the second articulation means (16A, 16B, 6A, 6B) comprise, for each of said at least two fins:
- a cylindrical support guide (16A, 16B) of the rear portion (14A, 14B) of the fin parallel to the axis of the first gear wheel (30) and pivotally movable about the axis of said guide,
- an arm (6A, 6B) integrally connecting the support guide (16A, 16B) to the first gear wheel (30).
Rotor selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les troisièmes moyens d’articulation (7A, 17A, 20A, 7B, 17B, 20B) comprennent, pour chacune desdites au moins deux ailettes :
- un bras (7A; 7B) reliant solidairement la deuxième roue d’engrenage (20) à la partie avant (12A, 12B) d’ailette,
- un premier guide de support cylindrique du bras (7A, 7B) parallèle à l’axe de la deuxième roue d’engrenage et mobile en pivotement autour de l’axe dudit premier guide reliant une première extrémité du bras à un doigt (20A ; 20B) de la deuxième roue d’engrenage (20),
- un deuxième guide de support cylindrique de la partie avant d’ailette (17A, 17B) parallèle à l’axe de la deuxième roue d’engrenage, mobile en pivotement autour de l’axe dudit deuxième guide et reliant une deuxième extrémité du bras (7A, 7B) à la partie avant d’ailette.
Rotor according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the third articulation means (7A, 17A, 20A, 7B, 17B, 20B) comprise, for each of said at least two fins:
- an arm (7A; 7B) integrally connecting the second gear wheel (20) to the front portion (12A, 12B) of the fin,
- a first cylindrical support guide for the arm (7A, 7B) parallel to the axis of the second gear wheel and movable in pivoting around the axis of said first guide connecting a first end of the arm to a finger (20A; 20B) of the second gear wheel (20),
- a second cylindrical support guide of the fin front part (17A, 17B) parallel to the axis of the second gear wheel, movable in pivoting around the axis of said second guide and connecting a second end of the arm (7A, 7B) to the front fin part.
Rotor selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chacune desdites au moins deux ailettes (1A, 1B) présente une section radiale en forme de trapèze à flanc curviligne dont la grande base est la partie arrière d’ailette (14A, 14B) et la petite base est la partie avant d’ailette (12A, 12B).Rotor according to any one of claims 1 to 5, characterized in that each of said at least two fins (1A, 1B) has a radial section in the form of a trapezoid with a curvilinear flank, the large base of which is the rear fin part ( 14A, 14B) and the small base is the front fin part (12A, 12B). Rotor selon la revendication 6, caractérisé en ce que chacune desdites au moins deux ailettes (1A, 1B) comporte un flanc supérieur (11A, 11B) de surface curviligne entre la partie avant (12A, 12B) et la partie arrière (14A, 14B) d’ailette orienté en opposition à la première roue d’engrenage (30), et dont la forme est prévue pour épouser la paroi interne du stator du moteur sur toute la surface du flanc supérieur.Rotor according to Claim 6, characterized in that each of said at least two fins (1A, 1B) has an upper flank (11A, 11B) of curvilinear surface between the front part (12A, 12B) and the rear part (14A, 14B) ) fin oriented in opposition to the first gear wheel (30), and the shape of which is designed to match the internal wall of the stator of the motor over the entire surface of the upper flank. Rotor selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’il comporte cinq ailettes (1A, 1B, 1C, 1D, 1E) reliées solidairement les unes aux autres en chaine par les parties arrières et les parties avant de manière à former l’anneau articulé.Rotor according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it comprises five fins (1A, 1B, 1C, 1D, 1E) integrally connected to each other in a chain by the rear parts and the front parts so to form the articulated ring. Rotor selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l’axe de rotation (X3) de la première roue d’engrenage (30) et l’axe de rotation (X2) de la deuxième roue d’engrenage (20) sont désaxés l’un par rapport à l’autre.Rotor according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the axis of rotation (X3) of the first gear wheel (30) and the axis of rotation (X2) of the second gear wheel (20) are offset with respect to each other. Moteur rotatif (500) à combustion interne comprenant un arbre moteur (400), un stator (40), et au moins un rotor (110) mobile en rotation dans au moins un compartiment (511) de stator apte à entrainer en rotation l’arbre moteur (400) durant un cycle de rotation du rotor, une chambre de combustion (506) à volume constant, un canal de détente des gaz de combustion depuis la chambre de combustion (506) vers le compartiment de stator (511), le compartiment de stator (511) comprenant une lumière d’admission et une lumière d’échappement des gaz de combustion, le moteur étant caractérisé en ce que :
- le rotor (110) est selon l’une quelconque des revendications 1 à 9,
- la partie arrière de chacune des ailettes est en contact constant et étanche avec la paroi interne du compartiment de stator (511),
- la partie avant de chacune des ailettes pivote par rapport à la partie arrière entre une position basse et une position haute de sorte que la surface extérieure de l’anneau articulé délimite lors d’un cycle de rotation du rotor (110) une chambre de détente en communication cycliquement avec la lumière d’admission et la lumière d’échappement.
Rotary internal combustion engine (500) comprising a drive shaft (400), a stator (40), and at least one rotor (110) movable in rotation in at least one compartment (511) of the stator capable of rotating the stator. motor shaft (400) during a cycle of rotation of the rotor, a combustion chamber (506) at constant volume, a combustion gas expansion channel from the combustion chamber (506) to the stator compartment (511), the stator compartment (511) comprising an intake port and an exhaust port for combustion gases, the engine being characterized in that:
- the rotor (110) is according to any one of claims 1 to 9,
- the rear part of each of the fins is in constant and sealed contact with the internal wall of the stator compartment (511),
- the front part of each of the fins pivots with respect to the rear part between a low position and a high position so that the outer surface of the articulated ring defines during a cycle of rotation of the rotor (110) a chamber of expansion in communication cyclically with the intake port and the exhaust port.
Moteur rotatif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu’il comporte cinq compartiments de stator individuels (511, 512, 513, 514, 515) distribués successivement selon l’axe de rotation de l’arbre moteur, cinq rotors (110, 120, 130, 140, 150) et des canaux de circulation des gaz de combustion entre les compartiments de stator, chacun des rotors (110, 120, 130, 140, 150) étant monté mobile en rotation à l’intérieur d’un compartiment de stator individuel, chaque compartiment (511, 512, 513, 514, 515) étant muni d’une lumière d’admission et d’une lumière d’échappement, les canaux de circulation et les dites lumières d’admission et d’échappement étant agencés de manière que les gaz de combustion circulent lors de la phase de détente d’un premier compartiment de stator puis successivement de compartiment à compartiment jusqu’à un canal d’échappement des gaz de combustion du moteur.Rotary motor according to Claim 10, characterized in that it comprises five individual stator compartments (511, 512, 513, 514, 515) distributed successively along the axis of rotation of the motor shaft, five rotors (110, 120 , 130, 140, 150) and channels for the circulation of combustion gases between the stator compartments, each of the rotors (110, 120, 130, 140, 150) being mounted so as to be able to rotate inside a compartment of individual stator, each compartment (511, 512, 513, 514, 515) being provided with an intake port and an exhaust port, the circulation channels and said intake and exhaust ports being arranged so that the combustion gases circulate during the expansion phase of a first stator compartment and then successively from compartment to compartment as far as an exhaust channel for the combustion gases of the engine. Moteur rotatif selon la revendication 11, caractérisé en ce que les rotors (110, 120, 130, 140, 150) et les compartiments de stator (511, 512, 513, 514, 515) ont des largeurs croissantes selon la direction de l’axe moteur dans le sens de circulation des gaz de combustion.Rotary motor according to Claim 11, characterized in that the rotors (110, 120, 130, 140, 150) and the stator compartments (511, 512, 513, 514, 515) have increasing widths according to the direction of the motor shaft in the direction of circulation of the combustion gases. Moteur rotatif selon l’une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce qu’il comporte en outre un compresseur d’air (501, 502) alimenté par un circuit d’admission d’air délivrant un débit d’air comprimé vers la chambre de combustion (506), en ce que le compresseur (501, 502) est un compresseur à piston muni d’un vilebrequin (504) et en ce qu’il comporte en outre des moyens d’engrenages (503, 507) agencés de sorte que l’arbre moteur (400) soit apte à entrainer en rotation le vilebrequin du compresseur.Rotary motor according to any one of claims 10 to 12, characterized in that it further comprises an air compressor (501, 502) supplied by an air intake circuit delivering a flow of compressed air to the combustion chamber (506), in that the compressor (501, 502) is a piston compressor provided with a crankshaft (504) and in that it further comprises gear means (503, 507) arranged so that the motor shaft (400) is able to drive the compressor crankshaft in rotation.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB596541A (en) 1945-07-30 1948-01-06 Edward George Baxter Improvements in rotary sliding vane internal combustion engines
WO1999063206A1 (en) 1998-06-03 1999-12-09 Guy Negre Operating method and device for supplementary compressed air injection engine operating with mono-energy or bi-energy in two or three powering modes
FR2822894A1 (en) 2001-03-28 2002-10-04 Herve Bouret Rotary engine mechanism comprises stator with circular housing in which partitioning blades rotate with rotor to form reception chambers for compressed gas
US20040089251A1 (en) * 2001-04-02 2004-05-13 Talero John Alejandro Sanchez Water cooled rotary internal combustion machine
BE1015563A6 (en) * 2003-06-12 2005-06-07 Oekel Xavier Van Rotary machine has pivoting pistons between rotor and stator that open and close to form working chambers
FR2950926A1 (en) * 2009-10-05 2011-04-08 Pk Enr ROTARY PISTON ENGINE
US20140140879A1 (en) * 2012-11-19 2014-05-22 Kuwait University Rotary mechanism with articulating rotor

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB596541A (en) 1945-07-30 1948-01-06 Edward George Baxter Improvements in rotary sliding vane internal combustion engines
WO1999063206A1 (en) 1998-06-03 1999-12-09 Guy Negre Operating method and device for supplementary compressed air injection engine operating with mono-energy or bi-energy in two or three powering modes
FR2822894A1 (en) 2001-03-28 2002-10-04 Herve Bouret Rotary engine mechanism comprises stator with circular housing in which partitioning blades rotate with rotor to form reception chambers for compressed gas
US20040089251A1 (en) * 2001-04-02 2004-05-13 Talero John Alejandro Sanchez Water cooled rotary internal combustion machine
BE1015563A6 (en) * 2003-06-12 2005-06-07 Oekel Xavier Van Rotary machine has pivoting pistons between rotor and stator that open and close to form working chambers
FR2950926A1 (en) * 2009-10-05 2011-04-08 Pk Enr ROTARY PISTON ENGINE
US20140140879A1 (en) * 2012-11-19 2014-05-22 Kuwait University Rotary mechanism with articulating rotor

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