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Machine motrice tournante ou machine à compression; procédé et agencement pour son fonctionnement comme moteur à explosion.
La présente invention se rapporte a un moteur tournant dont le rotor est muni de canaux pour le passage du fluide moteur ou d'aubes, et consiste en ce que les lignes de courant principal des canaux ou des chambres qui se trouvent entre les aubes sont des courbes dans l'espace, La forme des parois des canaux ou des aubes, est,en pratique, très peu différente de celle-là, de sorte que cette caractéristique de la ligne de courant principal,.dans ce qu'elle a d'essentielles! valable aussi pour les lignes de courant sur les parois des canaux.
Avec cette forme de canaux, il est possible de donner à ceux-ci une grande longueur, avec un agencement compact sur la roue motrice, et d'utiliser largement,.en outre de l'énergie cinétique du fluide moteur, son énergie potentielleo
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Les machines de ce. genre conviennent spécialement pour fonctionner comme moteurs à explosion avec dtautres fluides aussi ( gaz comprimé, matières explosibles fluides et solides, vapeurs,liquides). Elles réunissent les avantages du moteur tournant direct avec rendement relativement ..grand et pdids très faible,de sorte qu'elles ne servant pas seulement comme. moteurs fixe et moteurs d'automobiles .mais particulièrement comme moteurs d'avions, pour actionner aussi les torpilles aériennes et les projectiles.
Un exemple d'application de l'invention est représenté sur les dessins ci-annexés qui indiquent: fig.l et 2,un moteur tournante en coupe longitudinale et en coupe transversale; fig.3 et 4,une section du canal et une section de palette; fig.5 à 8, des formes de canaux; fig.9 et 10,deux rotors de formes.-différentes, en coupe; fig.ll et 12,un rotor étoilé,vu en coupe transversale et par bout; fig.13 et 14,des sections de rotor avec leurs appareils. directeurs; fig.15, un rotor avec refroidisseur, en coupe transversale; fig.l6,un coupe transversale de deux rotors dans la commande a chaîne; fig.17 à 19,des rotors en coupe transversale ; fig.20, la forme de la paroi intérieure d'un canal; fig.21 at 22,deux rotors pour roues tangentes;
fig.23 à 25un rotor vu par côté, avec. deux formes d'exé- cution de l'agencement des canaux dans le développement du pourtour de la roue; fig.26 et 2?,deux rotors en coupa transversale; figo28,la combinaison des deux systèmes de canaux.
Suivant les figures 1 et 2, il y ,dans une boite cylin- drique 1, des roues motrices 2, 3, 4 qui sont fixées sur un même arbre moteur 5. L'étanchéité des roues motrices en forme de disque? peut ,suivant la manière usuelle, être réalisée sur la
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surface de pourtour (roue 2) ou sur les surfaces latérales par des nervures 6 de l'enveloppe de la boite,comme cela est indi- qué pour la roue 4.Ce dernier mode de joint à l'avantage de diminuer l'usure et de réduire les frottements.Naturellement, la machine peut avoir plus de trois ou moins de trois roues motrices; elle peut même,au besoin.nten avoir qu'une.
Les roues motrices contiennent des canaux 7 qui conduisent d'une surface latérale à l'autre et sont rangés en cercle autour de l'axe de la roue.Les canaux peuvent,éventuellement,être éta- blis de facon que les tangentes de la ligne de courant principal de chaque canal se trouvent dans une même surface réglée,de sorte que les tangentes aux points,correspondant entr'eux,des lignes de courant principal de tous les canaux puissent se trouver éga- lement chacune dans une surface réglée.Par surface réglée,il faut entendre le lieu géométrique de toutes les droites qui cou- pent trois courbes données dans l'aspace.Les axes centraux des canaux forment un groupe de courbes dont les tangentes sont si- tuées dans la surface d'un hyperbololde ou d'une surface ana- logue.
Ces formes de canaux donnent la possibilité de conformer les conditions de courant 1 la nature du fluide employé. Comma celui-ci arrive par pulsations successives au canal,et que l' explosion a lieu juste avant l'entrée dans le canal,il se pro- duit,un effet de pulsation, puis,par expansion du gaz,un effet de réaction,Il dépend principalement de la nature de fluide moteur,si.les canaux sont formés de manière telle que la courant dans le canal soit entretenu par la force centrifuge, ou que cette force réagisse centre ce courante ou que l'un de ces effets ait lieu dans la première partie du canal, et que l'autre ait lieu dans la seconde partie,,
afin d'augmenter seulement par re- foulement l'effet de réaction et de chasser alors rapidement du canal le fluide moteur.Pour tous ces modes de fonctionnement,la présente invention permet d'employer des canaux appropriés.
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On obtient une espèce particulière de canaux ou de chambres de travail,en formant avec les lignes de courant principal,des li- gnes géodétiques sur des surfaces réglées ou sur des surfaces de second degré,ou des projections de ces lignes sur leurs plans tan- gemts.Cette forme des canaux donne, pour des conditions données d'entrée et de sortie du courant,,le minimum de longueur, donc le minimum de résistance par frottement,en sorte qu'on a toujours la faculté de choisir l'angle d'entrée ou de sortie de courant le mieux approprié pour le but envisagé et la courbure continue du canal,
Le cylindre 1 est muni d'une chambre à explosion 8 avec orifi- ces 9,10 pour l'allumage et pour l'introduction du fluide moteur.
Les couronnes de canaux des roues motrices peuvent,dans le sens de la direction du courant du fluide moteur,avoir un diamètre croîs+ sant à mesure de l'abaissement de la tension, de sorte que toutes les roues agissent sur l'arbre avec le même moment tournant.Il est possible aussi de maintenir les couronnes de canaux au même diamè- tre,d'augmenter toutefois la section totale des canaux du second étage et des suivants, en augmentant le nombre des canaux ou leur section.Les gaz dégagés dans la chambre 8 exercent,à la traversée des canaux.une pression sur leur paroi,dont la direction,dans tous les canaux, croise l'axe dans le même sens,de sorte que la roue se met à tourner.
Comme fluide moteur.on peut employer.,non seulement l'essence ou l'huile brute,mais aussi le nitrite d'ammonium, le chlorate, la naphtaline, le picrate, etc. La machine peut aussi éventuellement travailler sans appareil directeur.La fluide moteur agit,de la cham-
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bre d'explosionexgênéral sur tous les canaux en même temps, car il pénètre en même temps dans tous et agit à partir du centre vers toutes les directions.
Les roues directeurs peuvent ne pas exister,parce que le propor- tionnement a lieu par réglage des explosions ou de leur nombre par unité de temps.
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La section des canaux est calculée de facon que,par rapport au sens de rotation du rotor,elle présente plus de parties super- ficielles concaves que de convexes,afin que le rendement du fluide moteur soit le plus élevé possible.Quelques-unes des formes les plus favorables à donner à la section transversale sont représentées sur la figure 3, dans laquelle le sens de la rotation est indiqué par une flèche.pour que, quand on emploi des roues a aubes, on ait aussi des chambres de travail de formation semblable, les aubes sont courbées dans le. sens transversal .aux lignes de courant, comme on le voit sur la figure 4.
Pour agrandir la surface de travail,,on peut aussi,sur les canaux 7, brancher des canaux latéraux.
Suivant les figures 5 à 8,chaque canal ? fait plus d'un tour autour de l'axe de rotation et se développe suivant une hélice à diamètre constant ou variable. Le pas de l'hélice peut même être nul, de manière qu'en changeant le diamètre d'enroulement,l'hélice devienne une-spiral 0.
Dans cette forme des canaux le trajet ondulatoire que le fluide parcourir dans les turbines connues à plusieurs étages,à travers les roues directrice et les roues motrices,s'effectue dans un canal unique,de sorte que le rotor comportant de tels canaux, remplisse aussi le râle de la roua directrice,,puisque chaque élé- ment du canal forme le canal directeur pour l'élément suivant.
Les canaux peuvent être formés de façon que leur section trans- versale soit partout la même ou qu'elle aille en augmentant ou en diminuant dans le sens du courant. Il peut y avoir aussi inté- rêt à ce que les sections diminuent ou augmentent de l'intérieur du canal vers les deux bouts.
La figura 9 représentent une roue motrice présentant une cavité 17 dans son axe central,pour servir de chambre d'aspiration ou d'explosion. La roue motrice est faite en deux parties 18, 19 avec rainures qui en s'appliquant l'une,contre l'autre forment les canaux 7.Ces canaux sont disposés en forme étoilée d'une méduse, @u en forme d'une cloche.
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On arrive ainsi à pouvoir donner aux canaux la forme qu'on veut, de manière que ces canaux soient toujours appropriés aux .'conditions de service-'ou aux fluides employés; en particulieron peut faire des canaux courbes de grande longueur et groupés en grand nombre sous une forme compacte,Les formes cloche ont pour limite la forme conique et la forme cylindrique*
Suivant la figure 10,la roue motrice 20 est relicée constam- ment à l'arbre 5 avec lequel elle constitue une seule et même pièce, la chambre d'aspiration ou d'explosion 21 étant formée par un. agrandissement de la cavité de l'arbre.
Suivant les figures 11 et 12,la roue motrice n'est pas un disque plein;elle est formée par des tubes 11 disposés en étoile et façonnés, par ailleurs, comme les canaux 7. Ces tuyaux tiennent au corps creux 12 adapté à l'arbre et servant de chambre d'explosion. Le corps creux et l'arbre ne constituent qu'une seule pièce, de sorte que l'explosion a lieu a l'intérieur.,de l'arbre,Sous cette formelle dispositif n'a pas bé- soin de logement; toutefois, il est bon qu'il y en ait =,,parce qu'il facilite le refroidissement.
La partie 13 par. laquelle l'arbre se raccorde au corps creux 12, est tubulaire et tourne autour d'un pivot creux 14 enfoncé dans cette partie 13 et contenant la tuyère 15 et la soupape de retenue 160
La machine peut aussi être munie dtappareils directeurs.Suivant la figure 13, ce qui sert d'appareil directeur est un corps creux annulaire 22 qui,par plusieurs conduits 2.3!se relie à la chambre d'aspiration et d'explosion 24 et se termina par des tuyères 25 qui amènent le fluide moteur aux canaux 7*La bague peut être divi- sée par des parois radiales.
Sur -la figure 14.,le corps creux 24 servant de chambre d'as- piration ou d'explosion est à l'intérieur du rotor 20 et accouplé avec lui. Ses tuyères 25 arrivant dans les orifices d'entrée des ca- naux 7.Le tuyau d'admission 26 du corps creux 24 est relié à la conduite fixe 27 du fluide mateur¯ au. moyen d'un. joint qui permet un mouvement de rotation.La chambre d'explosion peut aussi se trouver
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a l'extérieur du logement et communiquer avec une chambre d'accès 'au rotor,plus petite que la chambre d'explosion.
La figure 15 représente l'agencement pour refroidir le rotor.
Celui-ci comporte des canaux de réfrigeration 28,29 qui sont paral- lèles aux canaux 7 et disposés sur les deux côtés de chacun de ceux- ci.Ils débouchent dans des canaux annulaires 30, 31, 32, 33 dont les deux premiers sont reliés par des canaux radiaux 34,35 à la ca- vité de l'arbre 5 et à une boite collectrice 36,de sorte que le cir- cuit du fluide réfrigérant peut être établi dans les sens de la flèche ou dans le sens opposé.Les canaux réfrigérants peuvent aussi affec- ter la forme d'une hélice-deux de ces canaux ont des diamètres de spire différents,entre lesquels se trouvent les canaux de tra- vail.
La machine peut comporter plusieurs rotors disposés en chai- ne, de manière que le fluide moteur produise son effet successive- ment dans chacun d'eux.
Sur la figure 16, il y a deux rotors concentriques 3738 en- tre lesquels se trouve la chambre de transfert 39.
Il est possible aussi d'accoupler ensembre deux ou plusieurs rotors mûs indépendamment les uns des autres,Cela offre l'avanta- ge de permettre d'amener la fluide moteur aux canaux de travail des divers rotors alternativement.ce qui diminue la vitesse de mouvement des organes de mesurage.Les deux genres de montage peuvent aussi être combinés.
Dans les machines décrites jusqu'ici les gaz venus d'une cavité formée, dans l'axe de rotation passent par les canaux aboutissant au- dehors,de sorte que le courant est,éventuellement,entretenu par la force centrifuge.Dans l'exemple de la figure 17,la courant a un trajet en sens contraire.Les gaz arrivant de la chambre d'aspira- tion- ou d'explosion 8 entrent par les extrémités extérieures des canaux 41 formés dans le rotor 40.Ces canaux débouchent dans un collecteur commun 42 d'ou se fait l'évacuation.Dans ce cas.,il con-
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vientle plus souvent,que les canaux aient une section allant a n s'élargissant afin.
de diminuer l'accumulation des gaz dans les canaux.Sur la figure 18, on voit une machine analogue avec chambre d'explosion 24 et distributeur annulaire 22 à l'extérieur de l' enveloppe de la machine:
Les roues à aubes connues jusqu'ici qui tournent dans une boite fixe ont leur rendement diminué par des pertes par éjection. Ces per- tes n'existent pas avec des rotors a canaux,toutefois,il y a des surfaces tournantes gui font obsta@le au fluide moteurce sont les parties de la paroi intérieure des canaux qui se trouvent vis-à-vis de la partie soumise à l'action du fluide.On a obtenu des résultats favorables, comme rendement.,par la combinaison des deux systèmes.
Suivant la figure 19,les canaux 43 présentent, à l'entrée,une fente 44 et tourhent avec cette partie dans une boite fixe 45.
Les figures 21 et 22 représentent des moteurs tournants qui, contrairement à ceux décrits jusqu'ici.ne sont pas des turbines axiales,mais des roues radiales ou tangentes. Suivant la figure 21, les canaux 4? du rotor 48 sont disposés de manière que leurs extrémités,côté entrée et côté sortie,se trouvent sur la surfa- ce de pourtour de la roue,Celle--ci est enfermée hermétiquement dans un logement 49 avec conduit d'entrée 50 et conduit de sortie 51.Il peut y avoir aussi plusieurs passages d'admission et d'é- vacuation pour le fluide.Il convient que les canaux soient for- més de façon que la tangents., son extrémité entrée 52,au pourtour de la roue,
soit plus abrupte que celle de l'extrémité sortie* 53* Ces canaux se trouvant dans un plan perpendiculaire à l'axe de ro- tation; ils peuvent toutefois aussi, comme l'indique la figure 22, être en ,de sorte que les extrémités 52 ( entrée) et 53 (sor tie) soient dans des plans différents. La rotor 48 peut aussi être, non pas cylindrique, mais, par exemple, conique, les extrémités des canaus,côté entrée ou côté sortie, pouvant être situés sur le grand diamètre du rotor.
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Sur la figure 23, au pourtour de la roue 54 qui tourne égale- ment dans un logement 49 avec passages d'entrée et de sortie,on voit des canaux 55 disposés les une derrière les autres.Ces ca- naux peuvent être situés dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation (figure 24); chaque canal forme la buse du suivant, jusqu'à ce que le fluide arrive à la sortie;mais ils peuvent aussi croiser ltaxe de rotation (figure 25).
La figure 26 représente schématiquement une partie de la machi- ne dont les passages pour le fluide moteur suivant la figure 5 sont en forme d'hélice.Toutefois,.ils sont formés,non par des canaux fermés de toute part,mais par des nervures 56 qui sont recouvertes par la paroi 57 du logement fixe.
Quand les canaux formés suivant des courbes dans l'espace ont une grande longuenr,la fabrication peut présenter des -difficultés., en particulier parce que dans la plupart des cas,la paroi des ca-- naux doit être polie mécaniquement. Pour faciliter le travail,le rotor,suivant la figure 27,est fait en plusieurs parties 57 à 60 ; chaque partie constitue une portion courte du canal qu'on peut fa- cilement travailler.Mis à la suiteles uns des autres,ces canaux parfaitement finis ont une assez grande longueur et ne nécessitent pas de roues directrices fixes.
La figure 28 représente la combinaison de deux systèmes de canaux,dont l'un comprend des canaux 62 allant d'une cavité (chambre d'explosion) 61 à l'extérieur,et dont l'autre présente des canaux 64 débouchant en sens contraire dans un collecteur 63 et se raccordant aux premiers par des conduits 65.Cette disposition convient, en particulier.pour des fluides moteurs se condensant rapidement).par exemple le mercur.Elle empêche,en outre,les gaz de se dégager librement dans l'atmosphère et évite les empois- sonnements et les pertes en matières de consommation.
Dans les moteurs à explosion connus,notamment dans les ma- chines à piston,tous les mouvements nécessaires pour utiliser le fluide employé,s'effectuent pendant un tour,que l'appareil fonc-
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tionne a deux, à trois ou à quatre temps.Les turbines à explosion fonctionnent suivant le même principe quand leur construction n'est pas analogue a celle des turbines à vapeur et à e au, le gaz produit dans una chambre d'explosion étant amené aux roues sans interruption. Il est évident que ce mode de fonctionnement exclue la possibilité d'une rotation à grande vitesse,car,d'une part,les divers mouvements dans chaque période ne peuvent pas être écourtés a volonté et,d'autre part,les effets d'inertie des organes fonctionnant a grande vitesse constituent un obstacle.
Dans le dispositif de l'invention, ces inconvénients n'existent pas:les explosions se produisent dans des temps plus longs que la durcée d'un tour du rotor, et en pratique elles ont lieu plu- s&eurs fois pendant la durcéed'un tour.
Si une explosion est capable de faira tourner un rotor et, par suite,de produire un travail.le travail d'une explosion peut suffire à fournir un grand nombre de tours.Cependant,comma la vitesse angulaire de la roue tend constamment a diminuer à cause des résistances,le fonctionnement finit par s'arrêter après un certain nombre de tours.Mais si l'inertie du rotor-soit que l'on ait choisi un moment d'inertie assez élevé, soit que l'on emploie un volant régulateur- est assez grande pour que les explo- sions qui se succèdent suffisent a entretenir le mouvement de rota- tion du rotor,il peut arriver que ce rotor, dans un espace de temps d'une durée quelconque,
marche à une vitesse angulaire prati- quement à -peu près constante.Evidemment cette vitesse de rotation n'est pas, théoriquement, absolument uniforme,mais elle comporte des périodes avec diagrammes de vitesse sensiblement égaux, et ce mouvement,surtout aux grandes vitesses,ne s'écartera guère, en moyenne, d'une rotation uniforme.
Si l'explosion produit par exemple 10,000 tours dans la première minute, et si au bout d'un certain temps la vitesse du rotor tombe à 5000 tours, après quoi l'explosion suivante commu - nique à la roue une nouvelle énergie, le rotor arrive à faire en
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moyenne 6.000 à 70000 tours.de sorte que les oscillations sont relativement petites.Dans ces conditions une série d'explosions produites à d'assez grands intervalles de temps produisent sur le rotor une action à peu près uniforme,et le nombre des explosions est sensiblement plus petit que le nombre de tours,si,par exemple
100 à chaque explosion correspondent en moyenne/tours par seconde, ce nombre étant supposé représenter la vitesse moyenne du diagram- me,il arrivera que,
pour la même charge de la machine,les 60 ex- plosions qui peuvent avoir lieu en une minute.produiront 6.000 tours.
Avec une machine établie soit comme turbine! aubes ou à canaux soit sous une autre forme, l'emploi du nouveau procédé a pour avan- tage que malgré la vitesse de rotation élevée,les périodes dans lesquelles s'effectue l'ensemble des opérations ou mouvements né- cessaires pour utiliser le fluide employé durent assez longtemps pour permettre l'accomplissement régulier de ces opérations:re-
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froidissement,,compression.arrivée d'air.,expulsion des gaz brû- lés et allumage.
Autre avantage:les organes de commande et les organes régula- teurs n'ont évidemment pas une rotation (vitesse de mouvement) rapide, et malgré le nombra très élevé de tours du rotor,ils n'atteignent même pas les vitesses de mouvement qui peuvent être pratiquées au- jourd'hui sans danger avec les machines à soupapes et à ,tiroirs.
Il convient aussi qu'entre l'explosion d'une période et l'as- piration de la période suivante, de l'air de purge soit aspiré,ce qui permet l'emploi du procédé décrit,de sorte que: l'emploi d'eau de réfrigération peut être évité dans beaucoup de cas,ou qu'une 'réfrigération moins intense peut suffire.
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Rotating drive machine or compression machine; method and arrangement for its operation as an internal combustion engine.
The present invention relates to a rotating motor, the rotor of which is provided with channels for the passage of the working fluid or blades, and consists in that the main current lines of the channels or of the chambers which are located between the blades are curves in space. The shape of the walls of the channels or of the vanes is, in practice, very little different from this one, so that this characteristic of the main current line, in what it has of essential! also valid for the current lines on the walls of the channels.
With this form of channels, it is possible to give them a great length, with a compact arrangement on the driving wheel, and to use widely, in addition to the kinetic energy of the driving fluid, its potential energy.
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The machines of this. These kind are especially suitable for functioning as internal combustion engines with other fluids as well (compressed gas, fluid and solid explosives, vapors, liquids). They combine the advantages of the direct running motor with relatively large efficiency and very low pdids, so that they do not only serve as. stationary engines and automobile engines, but particularly as aircraft engines, also for operating aerial torpedoes and projectiles.
An example of application of the invention is shown in the accompanying drawings which show: fig.l and 2, a rotary motor in longitudinal section and in transverse section; fig.3 and 4, a section of the channel and a section of the pallet; fig. 5 to 8, shapes of channels; fig. 9 and 10, two rotors of different shapes, in section; fig.ll and 12, a star rotor, seen in cross section and end; fig. 13 and 14, rotor sections with their devices. directors; fig. 15, a rotor with cooler, in cross section; fig.l6, a cross section of two rotors in the chain drive; Figs. 17 to 19, rotors in cross section; fig.20, the shape of the inner wall of a channel; fig. 21 to 22, two rotors for tangent wheels;
fig. 23 to 25a rotor seen from the side, with. two embodiments of the arrangement of the channels in the development of the circumference of the wheel; fig. 26 and 2?, two rotors in cross section; figo28, the combination of the two channel systems.
According to Figures 1 and 2, there, in a cylindrical gearbox 1, drive wheels 2, 3, 4 which are fixed on the same drive shaft 5. The sealing of the drive wheels in the form of a disc? can, in the usual way, be carried out on the
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peripheral surface (wheel 2) or on the side surfaces by ribs 6 of the casing of the gearbox, as indicated for wheel 4. This last seal method has the advantage of reducing wear and reduce friction.Naturally, the machine can have more than three or less than three driving wheels; it can even, if necessary.nten have only one.
The driving wheels contain channels 7 which lead from one side surface to the other and are arranged in a circle around the axis of the wheel. The channels can, if necessary, be established in such a way that the tangents of the line of the main stream of each channel lie in the same ruled surface, so that the tangents to the points, corresponding to each other, of the main stream lines of all the channels can each lie equally in a ruled surface. regulated, we must understand the geometrical locus of all the straight lines which intersect three given curves in the space. The central axes of the channels form a group of curves whose tangents are located in the surface of a hyperbololde or d 'an analogous surface.
These shapes of channels make it possible to conform the current conditions 1 to the nature of the fluid employed. As the latter arrives by successive pulsations at the channel, and the explosion takes place just before entering the channel, a pulsation effect occurs, then, by expansion of the gas, a reaction effect, It depends mainly on the nature of the working fluid, whether the channels are formed in such a way that the current in the channel is maintained by centrifugal force, or whether this force reacts to this current or whether one of these effects takes place. in the first part of the channel, and the other takes place in the second part,
in order to increase the reaction effect only by backflow and to then rapidly expel the working fluid from the channel. For all these modes of operation, the present invention allows the use of suitable channels.
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A special kind of canals or working chambers is obtained by forming with the main current lines, geodetic lines on ruled surfaces or on quadratic surfaces, or projections of these lines on their tangible planes. This shape of the channels gives, for given conditions of input and output of the current, the minimum length, therefore the minimum resistance by friction, so that we always have the option of choosing the angle d current inlet or outlet best suited for the intended purpose and the continuous curvature of the channel,
The cylinder 1 is provided with an explosion chamber 8 with orifices 9,10 for ignition and for the introduction of the driving fluid.
The channel rings of the driving wheels can, in the direction of the flow direction of the working fluid, have an increasing diameter as the tension is lowered, so that all the wheels act on the shaft with the same turning moment.It is also possible to keep the crowns of channels at the same diameter, but to increase the total section of the channels of the second stage and of the following ones, by increasing the number of channels or their cross-section. chamber 8 exert, when passing through the channels, a pressure on their wall, the direction of which, in all the channels, crosses the axis in the same direction, so that the wheel begins to turn.
As the motor fluid, not only gasoline or crude oil can be used, but also ammonium nitrite, chlorate, naphthalene, picrate, etc. The machine can optionally also work without a steering device. The driving fluid acts, from the chamber
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general explosion on all the channels at the same time, because it penetrates at the same time in all and acts from the center towards all directions.
The steering wheels may not exist, because the proportioning takes place by adjusting the explosions or their number per unit of time.
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The cross section of the channels is calculated in such a way that, in relation to the direction of rotation of the rotor, it has more concave than convex surface parts, so that the efficiency of the working fluid is as high as possible. the most favorable to give to the cross-section are shown in figure 3, in which the direction of rotation is indicated by an arrow. so that, when using paddle wheels, there are also working chambers of similar formation , the vanes are curved in the. transverse direction. to the current lines, as seen in figure 4.
To enlarge the work surface, it is also possible, on channels 7, to connect side channels.
According to Figures 5 to 8, each channel? makes more than one turn around the axis of rotation and develops along a constant or variable diameter helix. The pitch of the helix can even be zero, so that by changing the winding diameter, the helix becomes a 0-hairspring.
In this form of the channels the undulating path which the fluid travels in known multistage turbines, through the steering wheels and the driving wheels, takes place in a single channel, so that the rotor having such channels also fills the rale of the directing wheel, since each element of the channel forms the directing channel for the following element.
The channels can be formed so that their cross-section is the same everywhere or that they increase or decrease in the direction of the current. It may also be of interest for the sections to decrease or increase from the inside of the channel to both ends.
Figure 9 represent a drive wheel having a cavity 17 in its central axis, to serve as a suction or explosion chamber. The drive wheel is made in two parts 18, 19 with grooves which, by pressing against each other, form the channels 7. These channels are arranged in the star shape of a jellyfish, @ or in the shape of a Bell.
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It is thus possible to give the channels the shape that one wants, so that these channels are always appropriate to the conditions of service or to the fluids used; in particular we can make curved canals of great length and grouped in large numbers in a compact form, The bell forms are limited to the conical shape and the cylindrical shape *
According to FIG. 10, the driving wheel 20 is constantly connected to the shaft 5 with which it constitutes one and the same part, the suction or explosion chamber 21 being formed by one. enlargement of the shaft cavity.
According to Figures 11 and 12, the drive wheel is not a solid disc, it is formed by tubes 11 arranged in a star and shaped, moreover, like the channels 7. These pipes are attached to the hollow body 12 adapted to the tree and serving as an explosion chamber. The hollow body and the shaft constitute a single piece, so that the explosion takes place inside the shaft. Under this formal device, there is no need for accommodation; however, it is good that there is = ,, because it facilitates cooling.
Part 13 para. which the shaft connects to the hollow body 12, is tubular and rotates around a hollow pivot 14 pressed into this part 13 and containing the nozzle 15 and the check valve 160
The machine can also be provided with directing devices. According to figure 13, what serves as directing device is an annular hollow body 22 which, by several conduits 2.3! Connects to the suction and explosion chamber 24 and terminates by nozzles 25 which supply the working fluid to the channels 7. The ring may be divided by radial walls.
In FIG. 14, the hollow body 24 serving as an aspiration or explosion chamber is inside the rotor 20 and coupled with it. Its nozzles 25 arriving in the inlet orifices of the channels 7. The inlet pipe 26 of the hollow body 24 is connected to the fixed pipe 27 of the matting fluid. means of one. seal which allows a rotational movement. The explosion chamber can also be
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outside the housing and communicate with an access chamber 'to the rotor, smaller than the explosion chamber.
Fig. 15 shows the arrangement for cooling the rotor.
This comprises refrigeration channels 28, 29 which are parallel to the channels 7 and arranged on both sides of each of them. They open out into annular channels 30, 31, 32, 33, the first two of which are connected by radial channels 34, 35 to the cavity of the shaft 5 and to a collector box 36, so that the circuit of the refrigerant fluid can be established in the directions of the arrow or in the opposite direction. The cooling channels can also take the form of a helix - two of these channels have different coil diameters, between which are the working channels.
The machine may include several rotors arranged in a chain, so that the working fluid produces its effect in each of them successively.
In Fig. 16 there are two concentric rotors 3738 between which the transfer chamber 39 is located.
It is also possible to couple together two or more rotors driven independently of each other. This offers the advantage of allowing the working fluid to be brought to the working channels of the various rotors alternately. This decreases the speed of movement. measuring devices The two types of assembly can also be combined.
In the machines described so far, the gases coming from a cavity formed, in the axis of rotation, pass through the channels leading to the outside, so that the current is possibly maintained by centrifugal force. of Fig. 17, the current has a path in the opposite direction. The gases arriving from the suction or explosion chamber 8 enter through the outer ends of the channels 41 formed in the rotor 40. These channels open into a common collector 42 from which the evacuation takes place. In this case, it con-
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most often, that the channels have a section going to n widening so.
to reduce the accumulation of gases in the channels. In figure 18, we see a similar machine with explosion chamber 24 and annular distributor 22 outside the casing of the machine:
The hitherto known paddle wheels which rotate in a fixed box have their efficiency reduced by losses by ejection. These losses do not exist with channel rotors, however, there are rotating surfaces which obstruct the working fluid. These are the parts of the inner wall of the channels which are opposite the part. subjected to the action of the fluid. Favorable results have been obtained, as efficiency, by the combination of the two systems.
According to Figure 19, the channels 43 have, at the entrance, a slot 44 and tourhent with this part in a fixed box 45.
Figures 21 and 22 show rotating motors which, unlike those described so far, are not axial turbines, but radial or tangent wheels. According to figure 21, channels 4? rotor 48 are arranged so that their ends, inlet side and outlet side, are on the peripheral surface of the wheel, the latter is hermetically enclosed in a housing 49 with inlet duct 50 and pressure duct. outlet 51. There may also be several inlet and outlet passages for the fluid. The channels should be formed so that the tangent., its inlet end 52, around the periphery of the wheel,
either steeper than that of the extended end * 53 * These channels lying in a plane perpendicular to the axis of rotation; however, they can also, as shown in Figure 22, be in, so that the ends 52 (entry) and 53 (exit) are in different planes. The rotor 48 may also be, not cylindrical, but, for example, conical, the ends of the channels, on the inlet side or on the outlet side, being able to be situated on the large diameter of the rotor.
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In figure 23, around the wheel 54 which also rotates in a housing 49 with inlet and outlet passages, we see channels 55 arranged one behind the other. These channels can be located in a plane perpendicular to the axis of rotation (figure 24); each channel forms the nozzle of the next, until the fluid arrives at the outlet; but they can also cross the axis of rotation (figure 25).
Figure 26 shows schematically a part of the machine whose passages for the working fluid according to figure 5 are in the form of a helix. However, they are formed, not by channels closed on all sides, but by ribs 56 which are covered by the wall 57 of the fixed housing.
When the channels formed in curves in space are of great length, the fabrication can present difficulties, in particular because in most cases the wall of the channels must be mechanically polished. To facilitate the work, the rotor, according to figure 27, is made in several parts 57 to 60; each part constitutes a short portion of the channel that can be easily worked. Placed in line with each other, these perfectly finished channels are quite long and do not require fixed steerable wheels.
FIG. 28 represents the combination of two channel systems, one of which comprises channels 62 going from a cavity (explosion chamber) 61 to the outside, and the other of which has channels 64 opening in the opposite direction in a manifold 63 and connecting to the former by conduits 65. This arrangement is suitable, in particular, for motive fluids which condense quickly). for example mercury. It also prevents the gases from being released freely in the atmosphere and avoid poisoning and loss of consumables.
In the known internal combustion engines, in particular in piston machines, all the movements necessary to use the fluid employed, take place during one revolution, while the apparatus is running.
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two-, three- or four-stroke combustion turbines operate on the same principle when their construction is not analogous to that of steam and gas turbines, the gas produced in an explosion chamber being fed to the wheels without interruption. It is evident that this mode of operation excludes the possibility of a high speed rotation, because, on the one hand, the various movements in each period cannot be shortened at will and, on the other hand, the effects of inertia of organs operating at high speed constitute an obstacle.
In the device of the invention, these drawbacks do not exist: the explosions occur in times longer than the hardening of a revolution of the rotor, and in practice they take place several times during the hardening of a revolution. .
If an explosion is capable of causing a rotor to turn and hence of producing work, the work of an explosion may be sufficient to provide a large number of revolutions. However, as the angular speed of the wheel tends constantly to decrease at Due to the resistances, the operation ends up stopping after a certain number of revolutions. But if the inertia of the rotor - either a sufficiently high moment of inertia has been chosen, or a regulating flywheel is used - is large enough for the successive explosions to be sufficient to maintain the rotational movement of the rotor, it may happen that this rotor, in a space of time of any duration,
walking at an angular speed that is almost constant. Obviously this speed of rotation is not, theoretically, absolutely uniform, but it includes periods with approximately equal speed diagrams, and this movement, especially at high speeds, will hardly deviate, on average, from a uniform rotation.
If, for example, the explosion produces 10,000 revolutions in the first minute, and if after a certain time the speed of the rotor drops to 5000 revolutions, after which the following explosion communicates new energy to the wheel, the rotor manages to do in
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average 6,000 to 70,000 revolutions. so that the oscillations are relatively small. Under these conditions a series of explosions produced at rather large intervals of time produce on the rotor an almost uniform action, and the number of explosions is appreciably less than the number of turns, if, for example
100 to each explosion correspond on average / revolutions per second, this number being supposed to represent the average speed of the diagram, it will happen that,
for the same machine load, the 60 explosions which can take place in one minute will produce 6,000 revolutions.
With an established machine either as a turbine! blades or channels either in another form, the use of the new process has the advantage that, despite the high speed of rotation, the periods in which all the operations or movements necessary to use the fluid are carried out. employees last long enough to allow the regular accomplishment of these operations:
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cooling, compression, air intake, expulsion of burnt gases and ignition.
Another advantage: the actuators and regulators obviously do not have a rapid rotation (speed of movement), and despite the very high number of rotors of the rotor, they do not even reach the speeds of movement which can be achieved. to be practiced today without danger with machines with valves and spools.
It is also appropriate that between the explosion of one period and the aspiration of the following period, purge air is sucked in, which allows the use of the method described, so that: the use refrigeration water can be avoided in many cases, or less intense refrigeration may suffice.
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B E V B N D I C A T 1 0 N S.
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