FR2861801A1 - Moteur rotatif a pression de fluide - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un moteur rotatif (2) à pression de fluide et un procédé d'actionnement d'un tel moteur. Il contient un rotor (9) muni d'un axe central (10) solidaire d'au moins une barre (12) sensiblement en forme de L dont les branches forment un angle obtus. La barre est munie à son extrémité, d'un piston articulé (16) propre à se déplacer dans une chambre (17) de cylindre (18) correspondante de réception d'un gaz comprimé. Le cylindre (18) est solidaire d'un roulement (20) mobile en rotation sur un chemin de roulement (21) circulaire ou sensiblement circulaire de forme prédéterminée centré autour d'un axe (11) dit axe de roulement, et des moyens (22) d'admission et d'échappement du gaz comprimé dans les chambres des cylindres. La forme prédéterminée du roulement, la position relative de l'axe de roulement par rapport à l'axe du rotor, l'angle des barres en L sont agencés pour entraîner la rotation des cylindres le long du chemin de roulement de sorte que l'axe du rotor est ainsi lui même entraîné en rotation.
Description
MOTEUR ROTATIF A PRESSION DE FLUIDE
La présente invention concerne un moteur rotatif à s pression de fluide comprenant un carter cylindrique contenant un rotor.
Elle concerne également un procédé d'actionnement d'un axe rotatif pour moteur à gaz comprimé, du type air comprimé.
Elle trouve une application particulièrement importante bien que non exclusive dans le domaine de la fourniture facile en zone non urbaine de courant électrique, et/ou de mouvements rotatifs (par exemple pour pomper de l'eau à partir d'air comprimé).
On connaît déjà des pompes ou des dispositifs de type rotatif.
La plupart de ces moteurs sont des structures complexes et présentent un rendement limité.
De plus de tels moteurs sont en général à explosion, génèrent des problèmes de connectique avec l'axe rotatif, des problèmes d'échappement et des problèmes de pollution liés aux difficultés que peuvent engendrer les gaz explosifs.
La présente invention vise à fournir un moteur et un procédé d'actionnement d'un axe rotatif répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique notamment en ce qu'elle va permettre de façon autonome de fonctionner sans créer de chaleur puisque le moteur est refroidi par le fluide en compression, et ce sans nécessiter de vérifications intempestives, sans utilisation de carburant fossile ce qui limite donc la pollution par émission de gaz, et ce avec un excellent rendement notamment au niveau de la démultiplication des forces développées sur l'axe.
Dans ce but l'invention propose essentiellement un moteur rotatif à pression de fluide comprenant un carter contenant un rotor muni d'un axe central solidaire d'au moins une barre sensiblement en forme de L dont les branches forment un angle obtus, ladite barre étant munie à son extrémité, d'un piston articulé propre à se déplacer dans une chambre de Io cylindre correspondante de réception d'un gaz comprimé, ledit cylindre étant solidaire d'un roulement mobile en rotation sur un chemin de roulement circulaire ou sensiblement circulaire centré autour d'un axe dit axe de roulement et de forme prédéterminée, ledit chemin de roulement étant solidaire du carter, et des moyens d'admission et d'échappement du gaz comprimé dans les chambres des cylindres, la forme prédéterminée dudit roulement, la position de l'axe central du rotor par rapport à l'axe de roulement et l'angle de la barre en L étant agencés pour entraîner la rotation du ou des cylindres le long du chemin de roulement de sorte que l'axe est ainsi lui même entraîné en rotation.
Il est de ce fait engendré un déséquilibre entre le piston et sa chambre correspondante, qui permet la mise en rotation.
Dans des modes de réalisation avantageux on a de plus recours à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes.
- le rotor comporte au moins trois barres réparties angulairement autour de l'axe dudit rotor, ce qui rend la mouvement de rotation encore plus fluide; - le rotor comporte six barres réparties angulairement autour de l'axe dudit rotor; - le fluide utilisé est de l'air comprimé ; - les moyens d'admission sont formés par des canaux intérieurs et par une came d'actionnement de poussoirs formant valves; - l'axe central du rotor est excentré par rapport à l'axe de roulement; - le chemin de roulement est circulaire; io - le chemin de roulement est formé d'arcs de cercle de rayons différents reliés les uns aux autres, chaque arc de cercle correspondant à un temps déterminé du cycle de fonctionnement du piston; le moteur comporte de plus un système d'assèchement du fluide comprimé ; le moteur comporte de plus des moyens de récupération de l'échappement en retour du fluide comprimé.
L'invention propose également un procédé d'actionnement par gaz comprimé, du type air comprimé, d'un axe rotatif de rotor placé dans un carter de moteur, caractérisé en ce que on injecte du gaz comprimé dans au moins une chambre de cylindre mobile en rotation sur un chemin de roulement circulaire ou sensiblement circulaire centré autour d'un axe dit axe de roulement et de forme prédéterminée, le gaz comprimé actionnant un piston solidaire d'une barre sensiblement en forme de L dont les branches forment un angle obtus, ladite barre étant solidaire de l'axe du rotor situé dans une position déterminée par rapport à l'axe de roulement, la forme prédéterminée dudit roulement, la position respective de l'axe du rotor par rapport à l'axe de roulement et l'angle de la barre en L étant agencé pour entraîner la rotation du ou des cylindres le long du chemin de roulement de sorte que l'axe du rotor est ainsi lui même entraîné en rotation.
Avantageusement on injecte du gaz comprimé dans au moins trois chambres de cylindres agencées pour coopérer avec trois pistons correspondant respectivement solidaires des trois barres réparties angulairement.
Dans un mode de réalisation avantageux le chemin de roulement est circulaire et l'axe du rotor est excentré par rapport à l'axe de roulement.
Dans un autre mode de réalisation, le chemin de roulement est formé d'arcs de cercle de rayons différents, les axes du rotor et de roulement étant confondus.
Avantageusement le procédé est caractérisé en ce que on récupère le fluide d'échappement que l'on réinjecte dans le circuit.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation données à titre d'exemples non limitatifs.
La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent dans lesquels: La figure 1 est une vue schématique d'un système utilisant un moteur selon un mode de réalisation de l'invention.
La figure 2 est une vue en coupe latérale d'un moteur selon le mode de réalisation de l'invention 30 plus particulièrement décrit ici.
La figure 3 est une vue agrandie d'une partie du moteur de la figure 2 permettant de mieux apprécier certains composants du système.
La figure 4 est une vue agrandie et plus détaillée d'une barre de la figure 3 montrant le circuit d'admission.
La figure 5 est une vue en coupe du dispositif de 5 connexion entre le tuyau d'admission/échappement d'un cylindre et l'alimentation en air comprimé.
Les figures 6 et 7 sont des vues respectivement en perspective et de dessus, du chemin de roulement du moteur selon le mode de réalisation de l'invention plus particulièrement décrit ici.
La figure 1 montre un système 1 comprenant un moteur rotatif 2 à pression de fluide (flèche 3).
En plus du moteur rotatif, le système comprend une source 4 d'alimentation de gaz comprimé, par exemple une bouteille d'air comprimé, un dispositif assècheur 5 et des moyens 6 de récupération de l'échappement du fluide avec filtre et circuit 7 de remise en compression de type connus.
Le système 1 comprend un carter cylindrique 8 (voir également figure 2) contenant un rotor 9, par exemple en acier, muni d'un axe central 10 confondu avec l'axe du carter, solidaire de six barres identiques 12 sensiblement en forme de L, dont les branches 13, 14, forment entre elles un angle obtus, entre de l'ordre de 100 et de l'ordre de 170 , par exemple 120 , la petite branche 13 du L étant raccordée à l'axe central 10, qui permet l'entraînement (flèche 15) d'un mécanisme quelconque (alternateur, pompe, etc...) non représenté.
Les barres en L sont par exemple d'une longueur de 160 mm fixées en étoile sur un axe de 30 mm de diamètre. L'excentrement est par exemple compris entre le 1/20ème et le 1/10ème de la valeur du rayon, par exemple 1/25ème, et va être optimisé avec l'angle des barres et la longueur des branches d'une façon qui sera détaillée par la suite en référence à la figure 3.
s Les barres 12 sont réparties angulairement et régulièrement autour de l'axe sur lequel elles sont fixées de façon amovible, connue en elle-même.
Chaque barre comporte à son extrémité libre un piston articulé 16 par exemple cylindrique coopérant Io à glissement avec une chambre 17 de cylindre 18, de réception des gaz comprimés.
Les cylindres sont par exemple en aluminium, d'un diamètre externe de 50 cm et d'une hauteur externe de 13 cm.
Chaque cylindre 18 comporte une patte 19 triangulaire solidaire d'un roulement 20 mobile en rotation sur un chemin de roulement 21 sensiblement circulaire de forme prédéterminée et dont l'axe équivalent dit axe de roulement 11 est excentré par rapport à l'axe 10 du rotor confondu avec celui du carter.
Les roulements 20 sont par exemple en appui sur la face interne du chemin de roulement en forme d'anneau.
Plus précisément les pistons en aluminium sont maintenus de façon mobile en rotation à l'extrémité des six barres coudées par un axe de pivotement amovible. Une partie supérieure cylindrique mesure par exemple 18 mm d'épaisseur pour un diamètre de 80 mm. Plusieurs formes peuvent être envisagées pour les pistons, la forme de section ovale étant également avantageuse.
Une autre partie inférieure mesure 15 mm d'épaisseur. Elle est percée par l'axe de pivotement qui maintient le piston sur la barre.
Dans la suite, les mêmes numéros de référence sont 5 utilisés pour désigner les mêmes éléments ou des éléments similaires.
Le moteur 2 comprend également (cf. figure 4 et 5) des moyens 22 d'admission et d'échappement du gaz comprimé dans les chambres, formés pour chacun des pistons d'un passage 23 cylindrique de diamètre 4 mm, traversant toute l'épaisseur du piston pour permettre l'admission d'air et l'échappement dans la chambre et d'un flexible 24 avec raccords rapides 25, 26 de raccordement du flexible, d'un côté au passage 23 et de l'autre côté à une pièce cylindrique 27 centrale, de même axe que le rotor, de distribution de l'air comprimé.
Plus précisément et en référence à la figure 5, la pièce 27 est par exemple en acier, usinée de façon à présenter six éléments 27' comprenant chacun deux canaux 28 et 29, permettant l'admission et la vidange de l'air comprimé de chaque chambre via la flexible 24 correspondant.
Une came (non représentée) permet au moyen de deux doigts poussoirs 30, 31 servant de valves, de contrôler l'admission de l'air via le sas 32 et le canal 33 en liaison avec le canal 28 lorsque le doigt est effacé, ou la vidange de l'air de la chambre via le canal 34 de vidange, avantageusement connecté au circuit de récupération 6, lorsque le doigt 31 s'efface, le doigt 30 venant alors obturer l'arrivée d'air via le sas 32.
En d'autres termes, après l'admission d'air dans les chambres, les doigts coupent l'arrivée d'air afin de permettre ensuite aux cylindres de se vider.
Chaque chambre de cylindre est mobile en rotation.
Elle présente par exemple un diamètre extérieur de 90 cm et un débattant intérieur de 50 cm. Plus précisément chaque cylindre est fixé par exemple par quatre vis sur un support en aluminium de forme carré qui emprisonne le piston. Sur ce support ont été placés deux roulements par exemple de 32 mm de diamètre, reliés entre eux par un axe et séparés l'un de l'autre de 90 mm, ces roulements coopérant avec la face interne du chemin de roulement 21, de même largeur que cet espacement. Ces roulements sont les seuls points de fixation des chemises.
Celles-ci prennent donc simplement appui, avec leurs roulements sur le, ou si l'on préfère à l'intérieur du, chemin de roulement 21 sur lequel elles exercent une poussée dirigée vers l'extérieur du carter, pour positionner le piston et exercer une force sur celui-ci afin de mettre en rotation l'axe 10, par exemple en acier.
L'axe 11 de roulement du chemin de roulement (cf.figure 3) est dans le mode de réalisation plus 25 particulièrement décrit ici, excentrée de 20 mm par rapport à l'axe 10 du rotor.
L'axe 10 est par ailleurs couplé à une structure à actionner qui peut être un générateur de courant, des roues motrices de véhicule, un générateur de chauffage d'habitation, un groupe compresseur, une moto- pompe etc...
Le chemin de roulement 21 est quant-à-lui et par exemple en aluminium.
Dans le mode de réalisation plus particulièrement décrit ici (cf. figure 6 et 7), il est formé de deux anneaux 35, 36 constitués de différents arcs de cercle excentrés, dans le prolongement les uns des autres, qui servent de guide aux roulements fixés aux cylindres.
Chaque arc de cercle correspond à un temps déterminé. Le premier (37) au temps moteur, le deuxième (38) au temps neutre et le troisième (39) au temps échappement. La forme du chemin de roulement détermine la vitesse et la puissance des mouvements et est calculé en fonction des spécifications prévues pour le moteur et son fonctionnement.
On va maintenant décrire ci-après le 15 fonctionnement du moteur selon l'invention.
Le piston/cylindre se présente au point mort haut 40 du chemin de roulement (position de la chemise la plus rapprochée de l'axe du rotor facilité par le galbe du chemin de roulement). L'air comprimé est injecté dans ce piston/cylindre via le raccord fixé sous le piston.
Le piston cylindre étant solidaire, se trouve en perte d'équilibre et glisse naturellement sur le chemin de roulement. La forme de celui-ci est désaxée, donc le volume au-dessus du cylindre augmente car la chemise est attirée vers l'extérieur, le piston, lui, restant fixe au bout de la barre coudée 12.
L'ensemble piston cylindre parcourt ainsi à peu 30 près 1/3 (un tiers) du périmètre.
Le cylindre atteint alors son point le plus haut 41, le volume étant à son maximum (portion d'arc de cercle la plus éloignée du rotor). i0
Le temps moteur 37 se fait donc pendant cette période.
Une fois le piston à cette position il y reste jusqu'au point mort bas 42 (point où la chemise est s le plus éloignée de l'axe du rotor).
C'est le temps neutre 38.
A ce stade, la came du distributeur appuie sur le poussoir et coupe l'arrivée d'air.
Une partie de l'air se trouvant dans la chemise se io vide alors. C'est le temps échappement 39, qui se produit sur la moitié du périmètre car le dessin du chemin de roulement attire progressivement le cylindre vers le bas.
L'ensemble piston/cylindre se retrouve au point 15 mort haut 40 (minimum de volume dans la chemise) et a effectué un tour complet.
Le mouvement se continue ainsi créant une rotation de l'axe moteur optimisée.
La présente invention présente de nombreux 20 avantages et notamment: Le moteur ne chauffe pas car il est refroidi par l'air comprimé.
Les frottements ne se font qu'au niveau des cylindres à l'intérieur de la chambre, sinon tout se fait par glissement sur le chemin de roulement avec une surface portante de l'ordre de 0,10 mm.
Le rotor est solidaire de l'axe ce qui supprime les embiellages et les vilebrequins.
Les branches ou barres coudées agissent comme des 30 leviers, ce qui multiplie la force développée sur l'axe.
Il n'y a aucune utilisation de carburant fossile.
Il n'y a pas de pollution car pas d'émission de gaz.
Le moteur présente son couple nominal dès le départ (à l'injection d'air).
Il ne doit pas attendre de montée en régime comme c'est le cas pour les moteurs à explosion.
Une petite quantité d'huile seulement est prévue pour lubrifier le rotor dans le carter.
Comme il va de soi et comme il résulte également io de ce qui précède, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation plus particulièrement décrits. Elle en embrasse au contraire toutes les variantes et notamment celles où on utilise un autre gaz que l'air comprimé et/ou celles où le nombre de barres est différent, par exemple trois ou cinq.
Claims (14)
1. Moteur rotatif (2) à pression de fluide comprenant un carter (8) contenant un rotor (9) muni d'un axe central (10) solidaire d'au moins une barre (12) sensiblement en forme de L dont les branches forment un angle obtus, ladite barre étant munie à son extrémité, d'un piston articulé (16) propre à se déplacer dans une chambre (17) de cylindre (18) correspondante de réception d'un gaz comprimé, ledit cylindre (18) étant solidaire d'un roulement (20) mobile en rotation sur un chemin de roulement (21) circulaire ou sensiblement circulaire de forme prédéterminée centré autour d'un axe (11) dit axe de roulement, solidaire du carter (8), et des moyens (22) d'admission et d'échappement du gaz comprimé dans les chambres des cylindres, la forme prédéterminée dudit roulement, la position relative de l'axe de roulement par rapport à l'axe du rotor, l'angle des barres en L étant agencés pour entraîner la rotation des cylindres le long du chemin de roulement de sorte que l'axe du rotor est ainsi lui même entraîné en rotation.
2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rotor comporte au moins trois barres réparties angulairement autour de l'axe (10).
3. Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le rotor comporte six barres (12) réparties angulairement autour de l'axe (10).
4. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide utilisé est de l'air comprimé.
5. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (22) d'admission sont formés par des canaux intérieurs et par une came d'actionnement de poussoirs formant valves.
6. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'axe central du rotor est excentré par rapport à l'axe de roulement.
7. Moteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le chemin de roulement est circulaire.
8. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le chemin de roulement (21) est formé d'arcs de cercle reliés les uns aux autres, chaque arc de cercle correspondant à un temps déterminé du cycle de fonctionnement du piston.
9. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que il comporte de plus un système (5) d'assèchement du fluide comprimé.
10. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que il comporte de plus des moyens (6) de récupération de l'échappement en retour du fluide comprimé.
11. Procédé d'actionnement par gaz comprimé du type air comprimé d'un axe rotatif de rotor, caractérisé en ce que on injecte du gaz comprimé dans au moins une chambre (17) de cylindre (18) mobile en rotation sur un chemin de roulement (21) circulaire ou sensiblement circulaire de forme prédéterminée centré autour d'un axe (11) dit axe de roulement, le gaz comprimé actionnant un piston (16) solidaire 2861801 14 d'une barre (14) sensiblement en forme de L dont les branches forment un angle obtus, ladite barre étant solidaire de l'axe (10) d'un rotor (9) situé dans une position déterminée par rapport à l'axe de roulement, la forme prédéterminée dudit roulement, la position respective de l'axe du rotor par rapport à l'axe de roulement et l'angle de la barres en L étant agencés pour entraîner la rotation du ou des cylindres le long du chemin de roulement de sorte que l'axe du Io rotor est ainsi lui même entraîné en rotation.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le chemin de roulement est circulaire et l'axe du rotor est excentré par rapport à l'axe du roulement.
13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le chemin de roulement est formé d'arcs de cercle de rayons différents, les axes du rotor et de roulement étant confondus.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que on récupère le fluide d'échappement que l'on réinjecte dans le circuit.
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| EP3460291A1 (fr) * | 2017-09-21 | 2019-03-27 | Attrezzeria Universal S.r.l. | Appareil rotatif qui convertit une partie de la force centrifuge en couple |
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Legal Events
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| RN | Application for restoration | ||
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20110801 |
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| IC | Decision of the director general to declare irreceivable or to reject an appeal |
Effective date: 20120827 |