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Moteur rotatif à explosions. à refroidissement par @ air, sans cylindres, sans, pistons. sans soupapes, sans distribution, vilebrequin à un seul coude, quatre explosions par tour.
La présente invention a pour objet un moteur rotatif explosion$, du. cycle dit à quatre temps, et dans lequel les fonctions d'alimentation et de travail sont assurées par la rotation de l'enveloppe , combinée avec les mouve- ments des organes internes déterminant un cloisonnement variable de la capacité.
Le fonctionnement schématique du moteur est indiqué par les figures 1 à 6. Les figures de 1 à 4 indiquent les diverses phases du cycle gazeux. les figures 5 et 6, la transmission des mouvements internes aux organes extérieurs.
La figure 7 représente une coupe schématique de l'élévation.
Les autres figures, représentant le détail des pièces en- trant dans la composition due moteur, ainsi qu'un outil
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spécial pour la fabrication, seront mentionnées au cours de la présente description.
Soit une sphère creuse , représentée dans les figures en coupe médiane : la sphère est mobile autour d'un axe creux 0, (fig.l à 4) autour duquel @@articulent deux disques P1 et P2 tels que les déterminerait la section d'une sphère, égale à la première par deux plans parallèles au plan médian
Pour l'observateur placé en face du moteur en mouvement, la sphère tourne d'un mouvement continu dans le sens des flè -ches. Les deux disques intérieurs à la sphère ne tournent pas avec celle-ci.
Ils sont animés d'un mouvement alternatif (mouvement de oiseaux) qui rapproche ou éloigne les Laces en regard et tel que les disques occupent successivement les positions des figures 1 et 2 ou 3 et 4 qui sont leur répé- tition. Sur la paroi de la sphère sont pratiquées les ouver- tures A et B, devant être reliées par leurs tuyauteries, aux organes d'aspiration ou d'alimentation A, et aux organes d' échappement ou d'évacuation E. En B est figuré l'emplacement de la bougie d'allumage .
La. disposition des disques dans la sphère partage celle *01' en quatre capacités ou ohambres. Dans chaque chambre,les gaz sont à l'une des phases du cycle à quatre temps, et cha- que chambre aura passé par les quatre phases, lorsque la sphèreaura fait un tour. Dans les figures 1 à 4, chaque cham -bre est représentée au début de sa phase et désignée par A (aspiration).C (compression) v D (détente), E (échappement).
Dans la figure 1, les deux disques vont commencer à s'écarter de la bissectrice verticale. L'ouverture A de la sphère va parcourir cette chambre qui est à l'aspiration.
Fig.2:cette chambre A a pris la forme C. L'aspiration est finie. Leà deux disques vont revenir en sens inverse pour comprimer les gaz contenus entre leurs faces. La chambre C
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va commencer la compression'. Pîg.$ t la compression est finie dans cette chambre devenue D. La bougie, amende a ce point par la rotation de 14 aphbeee va 'allumer le mélan- go et provoquer la ddtente des gaz qui écartent violemment les deux demi"disques en regard. C'est le temps moteur.
La. attente achevée, fig.4. l'ouverture @ de la sphère arri -ve devant la chambre qu'elle va évacuer pendant toute la.
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course des disques en regard, on peut raisonne1". de même des trois autres chambres, dont les stades, indiques par, les lettres, s'échelonnent en sens inverse de la rotation de la sphère. et qui passent par les quatre stades dans un tour de la sphère. Il y'a donc quatre explosions ou. temps moteurs par tour de la sphère.
Aucune ouverture ne se trou -vant d'avant les chambres aux stades de compression et de détente, il n'y a aucune soupape , aucun clapet d'obtura-
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tion, celle-ci devant être assurée par la traiiohe des dis"- ques, de profil sphérique par conséquent. Il n'y a donc aucun mécanisme de distribution.
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Les figures 5 et 6 représentent oohématïquenient la transmission du mouvement des disques L la sphère et à l'arbre d'utilisation. Les deux disques sont montés sur deux axes concentriques diamétraux qui sortent de la sphère
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en el. PZ. Sur ces axes sont fixes les bras B, BI sur les- quels sont articuldeo les bielles b b'. Oes bielles actioN)- nent la coulisse 0# laquelle porte un manchon M,actionnant la biellette Il chargée de faire tourner l'ambre intemne- diaire H. Cet arbre porte l'engrenage B qui transmet son mouvement à la couronne dentée D, fixée à la sphère. Le rapport des engrenages étant 1 à 2, l'arbre intermédiaire aura fait deux tours pour un tour de la sphère, oorrespon -dant à quatre impulsions des disques intérieurs.
La figure 7 représente une coupe verticale'de l'élé- vation schématique;, les mêmes lettres représentant les
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mêmes pièces. On voit que le mouvement à l'arbre moteur peut être indifféremment communiqué par l'arbre creux de lasphère ou par l'arbre intermédiaire H. Cet arbre tournant deux fois moins vite que la sphère , la magnéto 'allumage y sera fixée directement et donnera ainsi quatre étincelles par tour de la sphère. Pour les avions, l'hélice pourra être montée directement sur l'axe creux de la sphère , ce qui aura le double avantage de réduire la vitesse de rotation de 1'hélice et de permettre le tir à travers le moyeu.
Toutes les fonctions sont assurées par les deux engre- nages moteurs, les seuls existant, et le moteur présente ainsi sur les moteurs ordinaires les avantages suivants . pas de cylindres rapportés, pas de pistons avec leurs axes et leurs bielles, pas de soupapes, absence de tout mécanis- me de distribution; une seule bougie pouvant être jumelée par précaution; vilebrequin à un seul mane@on en bout ; mon- tage de toutes les parties extérieures sur roulements à billes ou à rouleaux; équivalence avec un 4-cylindres, cha- que demi-tour de l'arbre se faisant sur un temps moteur.
Réalisation.- L'enveloppe extérieure du moteur est constituée de deux hémisphères, dont celui portant les bras de manoeuvre est représenté en coupe suivant l'axe, fig.8, et vu face à l'axe, fig.9. Chaque hémisphère a son pole pro- longe par un manchon creux servant de support de roulement et à l'intérieur duquel passent les deux axes concentriques des disques. En outre , sur l'un des deux axes-manchons sera montée la tuyauterie spéciale d'alimentation et d'échap pement, A et E, fig.8 et 9, ainsi que celle de graissage Gr
L'hémisphère, en fonte spéciale ou en acier, sera ob- tenu par coulée. Il portera à l'extérieur des ailettes de re -frodissement hélicoïdales en vue de créer une chasse d'air vers l'arrière.
Chaque hémisphère est dressé au tour sur les deux faces perpendiculaires à l'axe. Sur le tour également
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est pratiquée la rainure d'étanchéité (mâle et femelle) r, et la collerette d'assemblage o. De même les manchons sont tour- nés et alésés aux cotes définitives. La collerette est percée pour le passage des boulons d'assemblage, qui seront de préfé -renée noyés dans la masse des ailettes de refroidissement.
Les deux hémisphères une fois dressés, sont montés sur un outil spécial destina à tourner la capacité sphérique intéri- eure. Cet outil est représenté en coupe longitudinale suivant l'axe , (fig.16), et en coupe perpendiculaire à l'axe, (fig.17, soit un mandrin M tourné au diamètre de l'alésage des manchons polaires des hémisphères, de façon à permettre la rotation à frottement doux de ceux-ci sur le mandrin. En a b est percé un trou perpendiculaire à l'axe du mandrin. Dans ce trou pour -va tourner librement l'axe 0 de la pièce porte-outil B.
L'axe 0 est denté en D, à l'intérieur du mandrin. Cette den- turc est tangente à l'âme A (fig.17), peroée parallèlement à l'axe du mandrin et excentriquement à celui-ci. Dans ce canal est logée une tige T tournant à frottement doux et portant à son extrémité une vis sans fin engrenant avec la denture D.
En. E, le canal est alésé à un plus grand diamètre ou bien le mandrin est tourné à un diamètre plus faible, et une fenêtre est pratiquée sur le mandrin. Par cette fenêtre émergera la. denture d'un engrenage monté sur la tige T. En.' ce point, entre' deux flasques F tournant sur le mandrin, est montée une cou- ronne C dentée extérieurement et intérieurement. La denture intérieure est en prise avec l'engrenage de commande de la tige T.
Voici le fonctionnement : lies deux hémisphères sont en- gagés sur le mandrin de part et d'autre du porte-outil. Le mandrin est monté entre pointes sur le tour. L'axe 0 est cen- tré dans les deux plans, vertical et horizontal. L'outil est réglé de façon à décrire autour de 0 un cercle de rayon égal à celui de la cavité sphérique que l'on veut obtenir. L'hémi- sphère de gauche est alors réglé sur le mandrin, de façon à '
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faire coïncider son centre avec l'axe 0 et le centre de é- volution de l'outil. On fixe alors l'hémisphère par son man -ohon sur le plateau du tour. L'autre hémisphère est amené au contact et assemblé avec le premier. Le mandrin est fixé à la contre-pointe de façon 4 ne pouvoir tourner.
L'outil ayant été amené le plus près possible de l'axe de la sphère (un méplat peut être pratiqué sur le mandrin à cet effet sur le Mandrin), le tour est mis en mouvement. La sphère tourne autour du mandrin immobile. L'outil est actionna en agissant sur la couronne dentée C, qui se trouve hors de la sphère, soit à la main, soit par une tige crémaillère mon- tée sur le chariot transversal et engrenant avec la denture extérieure de C. L'outil intérieur, décrivant un demi-cercle perpendiculaire au plan, de cotation de la sphère, tourne ainsi la capacité sphérique totale. La surface interne de chaque hémisphère peut être ensuite rodée à la potée d'émeri sur une calotte en acier ou en bronze, tournée et rectifiée extérieurement.
Disques-palettes.- Les disques-palettes, animés d'un mouvement alternatif à, l'intérieur de la sphère, remplissent l'office de pistons. Leur bord doit être tourné sphérique pour épouser la forme intérieure de la sphère. Leurs axes étant concentriques, l'un sera d'une seule pièce, comme re- présenté en plan fig.10 et en coupe perpendiculaire à l'axe fig.ll. L'axe est creux pour permettre à l'intérieur une active circulation d'air contribuant au refroidissement. L' autre sera en deux pièces comme représenté en plan fig.12 et en coupe fig.13. Les deux bouts et'axe du premier seront inté -rieurs et concentriques aux bouts d'axe du second.
Ces der- niers sont assemblas hors de la sphère par brides, ou comme les chapeaux de pieds de bielles, ou par le bras B qui y eau fixé. Chaque bras peut être fixé à son axe par emboîtement
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hexagonal, cannelures ou de toute autre façon. Sur la péri- phérie des disques seront logés des segments sphériques éga ..lament (s,fig.11 et 13). Comme on ne peut mettre que des fractions de segments, des ressorts seront loges dans l'épaisseur de la palette et appliqueront les segments contre la paroi intérieure de la sphère. D'ailleurs, la for -ce centrifuge aura pour effet d'ajouter à l'action des res -sorts.
Les extrémités des segments, bien dressées, seront logées librement dans des cavités, 'bien dressées également, pratiquées dans les garnitures d'étanchéité.
Garnitures d'étanchéité.- Toutes les-surfaces mobiles en contact seront munies de garnitures en fonte douce ou en bronze, étudiées pour assurer. par leur profil conique, l'é- tanchéité nécessaire. De Inexécution de cas garnitures dé- pend tout la fonctionnement du moteur. Ces garnitures, faites au gabarit et rodées à part, offriront un double avantage : d'être réglables avec rattrapage de jeu et de pouvoir être changées sans que les parties constitutives du moteur aient subi la moindre usure, aucune portée de roule- ment'ne tournant sans garniture .
La figure 8 montre en coupe suivant l'axe , le détail des garnitures 'ou bagues logées dans le manchon-axe d'une demi-sphère. L'autre est identique . Les pièces animées d'un même mouvement et ne tournant pas l'une sur l'autre sont figurées goupillées. La portée extérieure de la sphères tourne sur roulement à billes non figure. De S en allant vers le centre du manchon, on voit sur la figure : la garni -ture 1, bague intérieure devant tourner avec la sphère sur la garniture 2 qui enveloppe l'axe du premier disque p1.
Cette garniture 1 se termine en 01 en cône femelle emboîtant le cone mâle de la garniture 2. La garniture 2, de forme spéciale, continue la surface interne de la sphère et stem- boîte dans l'échancrure pratiquée sur l'axe du demi-disque
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et représentée en e, fig.14, sur la vue perspective du demi disque. La garniture 3, fixée également à l'axe du disque P1, mais à l'intérieur et suivant tout son diamètre, tourne avec celui-ci sur la garniture 4 qui elle, fait corps avec l'axe du deuxième disque P2. Cette garniture 3 est logée dans une rainure pratiquée à l'intérieur de l'axe P1, comme représenté en coupe fig.13.
C'est elle qui assure 1'étanché- ité de l'intersection des deux disques et par conséquent des chambres entre elles. Pour pouvoir donner à cette étan- ohéité la valeur nécessaire , une des deux dispositions sui- vantes sera adoptée : la surface de contact des garnitures 3 et 4 sera légèrement conique , ou bien, la surface restant cylindrique, le logement de la garniture 3 dans P1 sera fraisé légèrement inoliné sur l'axe du demi-disque (fig.12).
Dans ces conditions, en faisant coulisser la garniture 3 dans son logement, on assure un contact plus parfait entre les garnitures 3 et 4. Ce coulissement, commandé de l'exté- rieur par une bague vissée ou par un ressort, sert aussi de rattrapage de jeu au fur et à mesure de l'usuredes surfaces en contact.
La garniture 5, en cône femelle à l'extraite, assure l'étanohéité de l'axe du disque intérieur 12 tournant dans l'axe du disque extérieur. A cet effet, l'axe de P2 porte la garniture 6, qui présente une partie en cône mâle sur la- quelle est réglée la garniture 5. Des bagues b1, b2, b3 per- mettent de régler de l'extérieur la pression des garnitures entre elles et de rattraper le jeu .
Dans ce montage , on voit que l'axe P1 tourne dans l'a- xe de la sphère entre les points C1 C1, l'étanchéité étant assurée dans l'axe-manchon par la portée conique, Clans la sphère par les segments du disque. L'axe P2 tourne entre les points C2 C2. L'étanchéité de son roulement est assurée dans l'axe P1 par sa portée conique également. Le disque qu'il porte a son étanohéité assurée dans la sphère par les seg-
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monte qui appuient sur/ la surface interne de celle-ci, et à l'intérieur C1 C2 de la. garniture sphérique C'est pour- quoi celle-ci est la continuation de la paroi sphérique de la sphère et devra être particulièrement soignée quant au rodage et à la mise en place.
Graissage.- Le graissage des portées se fera par le conduit Gr, tore partagé en deux pitiés concentriques dont 'l'une est fixée à la sphère et tourne aveq elle et 1'autre,' immobile , fixe en bâti est en communiction avec la oana- lisation d'amende d'huile. Dans la partie fixée à la sphère, des ouvertures émanent l'huile le long des portées, jusqu'à la garniture 3 qui porte une rainure sur toute la longueur de la surface en contact avec la garniture 4. Cette rainure permet ainsi la lubrification de toute la surfase d'in- tersection des disques.
La surface intérieure de la sphère est graissée par amenée d'huile soit dans l'épaisseur même du disque jusqu'à la tranche de celui-ci, soit par petite canalisation extérieure venant déboucher uniquement dans la partie de la sphère correspondant à l'aspiration.
Alimentation.- L'alimentation se fait comme le graissage par conduits annulaires A et E, dont la partie interne est fixée au manchon-axe de la sphère. De ces conduits partent les tuyauteries aboutissant aux ouvertures pratiquées sur la paroi de la sphère et communiquant avec la capacité in- térieure. Mais les parties toroïdales fixes et mobiles ne sont pas unies à frottement doux comme celles du graissage.
Elles sont à joints en'chicane, sans contact, ce qui évite toute crainte de griffage et tout souci de lubrification.
A est l'aspiration, intérieure à l'échappement E. Ce dernier est ainsi refroidi extérieurement par la rotation de la sphè- re et intérieurement par l'aspiration qui se trouve réchauf- fée.
Allumage.- La bougie est logée sur la paroi extérieure de la sphère , dans un évidement pratiqua dans la sur épais-
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@ seur d'une ailette de refrodissement. Il faut que l'extré- mité de la bougie ne dépasse pas à l'intérieur de la sphère afin de ne pas venir buter contre les disques pendant la ro -tation. L'axe de la'bougie est incliné sur le rayon du plan sécant, la pointe à l'opposé du sens de rotation, de telle sorte que la force centrifuge contìuue à chasser les impuretés et l'huile pouvant se loger dans la bougie.
L'amenée du- courant se fera par bagne fixe reliée à la mag- néto et bague tournante fixée à l'axe-manchon, ae la sphère.
En procédé de disrupture se faisant entre un index fixé à la bague tournante et quatre repères marqués sur la bague fixe permettra de contrôler et de régler les positions d'al .lumage par stroboscopie.
Transmission du mouvement.- Les bras D B' sont fixés aux axes concentriques des disques par collier, emboîtement hexagonal ou cannelures. Les extrémités portant les bielles b b' sont équipées à roulements à billes ou à rouleaux. La coulisse C (fig.5, 6, 7) assure l'écartement égal des biel- les et le guidage de la biellette F destinée à assurer le mouvement de l'ambre intermédiaire H. Si l'on veut réaliser une bielle infinie , l'axe de la biellette peut être monté sur une deuxième coulisse perpendiculaire à la première , corme dans le petit-cheval Thirion, utilisé pour l'alimen- tation des chaudières à vapeur.
Le maneton en bout de l'ar- bre intermédiaire N peut être en porte-à-faux et équipé à roulements à billes ou à rouleaux, ou bien former un coude complet tournant sur double portée. La simplicité de l'arbre intermédiaire, vilebrequin du moteur, très court et n'ayant qu'un seul maneton en bout, est à remarquer, comparée aux vilebrequins de moteurs polycylindriques actuels, pièces très difficultueuses à établir et par conséquent très chères.
Par le bout oppose -au. Maneton est introduit l'engrenage E, claveté sur l'arbre. La couronne dentée D, destinée à en- traîner la sphère, est de même olavetée directement sur
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l'axe-manchon de celle-ci. A remarquer que ces deux engre>., nages peuvent être fixés à l'autre extrémité de l'arbre et de la sphère pour ne pas être gênés par les organes d'ali- mentation. Coulisse , bielles et engrenages peuvent être enfermés dans un carter assurant la protection et le grais- sage .
R é s u m é.
La présente invention concerne un moteur à explosions à quatre temps, constitué par une capacité sphérique ( ou cylindrique, ou bitronconique ou ayant la forme de tout autre solide de révolution). dans laquelle deux plans se coupent par le milieu, déterminant de cette façon quatre chambres destinées à assurer les quatre phases des cylin- dres à quatre temps. Le mouvement de rotation continue de la capacité qui comporte les tuyauteries et les ouvertures d'aspiration et d'échappement, ainsi que la bougie d'alluma- ge assurent toutes les fonctions d'alimentation de moteur.
Pendant le mouvement alternatif des plans ou palettes inté -rieurs les angles d'intersection opposés par le sommet. augmentent ou diminuent en même temps de quantité égale de part et d'autre des deux bissectrices perpendiculaires (mouvement de oiseaux). La transmission du mouvement se fait par bielles articulées d'une part aux deux axes diamé -traux des plans intérieurs (axes concentriques et sortant par un bout de l'axe de la capacité) et d'autre part à une coulisse perpendiculaire à l'axe de rotation de la capacité.
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