Moteur thermique.
La présente invention a pour objet un moteur thermique dans lequel le mouvement alternatif des bielle et pistons, tel qu'il se produit dans les moteurs ordinaires, est remplacé par un mouvement circulaire continu, comme dans les turbines, et dans lequel il est possible d'obtenir, sous un faible encombrement, pour chaque tour de l'arbre moteur, un nombre de temps moteurs beaucoup plus grand que dans les moteurs connus.
Ce moteur est essentiellement constitué par un
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se déplacer des pistons de forme appropriée, entre les extrémités opposées desquels sont ménagés des intervalles constituant des chambres de travail venant successivement en relation avec des orifices d'admission et d'échappement pratiqués dans la paroi du tore, lesdits pistons étant reliés à l'arbre moteur, dont l'axe coïncide avec celui du tore, par l'inter-médiaire d'organes leur laissant la faculté d'un certain mouvement angulaire par rapport à cet arbre, un système de cames étant prévu pour accélérer périodiquement la vitesse
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deux pistons adjacents afin de produire un travail de com- pression dans la chambre située devant lui et une aspiration dans la chambre située derrière lui, et un dispositif de verrouillage permettant, pendant le travail de détente qui se produit dans chaque chambre, de rendre le piston antérieur strictement solidaire de l'arbre et d'éviter le retour en arrière du piston postérieur.
Ce moteur offre en regard des moteurs connus des avantages considérables.
En premier lieu, le remplacement du mouvement al- ternatif par un 'mouvement . circulaire continu permet d'éviter les points morts et les à-coups dans le fonctionnement.
D'autre part, en disposant convenablement sur les parois du tore les lumières d'admission et d'échappement et grâce aux mouvements relatifs des pistons, on peut réaliser
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On conçoit, en outre, que ce système de moteur offre la possibilité d'obtenir, pour chaque chambre de travail, plusieurs cycles.moteurs par tour de l'arbre. Il suf-, fit pour cela de prévoir à des intervalles réguliers sur la circonférence du tore, autant de dispositifs d'alimentation, d'allumage et d'échappement que l'on veut obtenir de cycles moteurs par tour de l'arbre. Ainsi qu'il a été dit plus haut, il en résulte pour chaque tour de l'arbre, sous un faible encombrement, un nombre'de temps moteurs beaucoup plus grands que dans les moteurs ordinaires.
Ces diverses particularités assurent donc au moteur faisant l'objet de l'invention à la fois un meilleur rendement mécanique, thermique et massique.
Ce moteur peut fonctionner indifféremment soit en moteur à explosions, avec alimentation à l'essence et allumage électro-magnétique, soit en Diésel avec injection d'huile lourde et compression préalable.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, un moteur construit suivant l'invention et fonctionnant en moteur à explosions.
La fig.l est une vue en élévation du moteur, l'une des moitiés du tore étant enlevée.
La fig.2 est une coupe horizontale suivant 2-2, fig.l.
La fig.3 est une coupe à plus grande échelle passant par le plan d'axe vertical de l'un des pistons.
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Les figs.5,6,7 montrent l'une des bielles de liaison des pistons à l'arbre moteur.
La fig.8 est une figure schématique montrant le fonctionnement du dispositif d'accélération et de verrouil-
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Dans l'exemple représenté, le tore 1 dont la génératrice est un cercle, est constitué par deux demi-coquilles la et lb, assemblées par boulons ou autrement, et entourées d'une seconde paroi 2 formant enveloppe pour la circulation de l'eau de refroidissement. Cette paroi est prolongée de chaque coté vers l'axe du tore, par des toiles 3a et 3b dans lesquelles sont montés des roulements à billes 4a,4b, portant l'arbre moteur 5 cbnt l'axe coïncide avec celui du tore 1.
Dans le tore 1 sont montés les pistons 6, qui sont ici au nombre de sept. La longueur moyenne de ces pistons est calculée de telle sorte que des intervalles suffisants soient ménagés entre eux pour former des chambres de travail de
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assurée par des bielles 7, articulées aux pistons par des axes 8 et pourvues â leur extrémité opposée de pivots 9 au
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solidaires de l'arbre 5 par un emmanchement hexagonal et ils sont maintenus séparés par une collerette 5a formée sur cet
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Chacun des pistons 6 est susceptible d'un certain mouvement angulaire par rapport à l'arbre 5, par oscillation autour du pivot 9. Pour permettre l'élongation de la bielle 7 lorsque l'axe 8 du piston s'écarte du plan passant par l'axe ; de l'arbre 5 et par l'axe du pivot 9, un jeu est prévu entre l'axe 8 et le pied de bielle. A cet effet (figs.3 et 4) l'axe. 8 présente une section carrée et il est monté dans une bague
11 autour de laquelle tourne le pied 7a de la bielle 7; cette bague 11 comporte un trou Ils. ovalisé vers l'extrémité de
la bielle,.afin de permettre le coulissement de l'axe 8 dans
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En raison du jeu qui existe ainsi dans le montage des pistons 6 sur les pieds de bielles, ces pistons tendraient, sous l'action de la force centrifuge qui s'exerce librement sur eux, à produire une friction excessive sur la périphérie du tore, d'où résulterait, une' usure prématurée de .celui-ci et de la partie correspondante des pistons. Pour parer à cet inconvénient, à l'intérieur de chaque piston - qui est creux et fermé par un fond vissé 6a - est monté un compensateur centripète destiné à équilibrer l'action de la force centrifuge. Ce dispositif comporte une masselotte 12, coulissant sur le pied de la bielle 7 et avec laquelle viennent en contact les becs de deux leviers oscillants 13a, 13b montés à pivot sur le pied de bielle 7a au moyen d'axes 14a, 14b. Ces leviers prennent appui d'autre part sur l'axe 8.
On conçoit que sous l'action de la force centrifuge, la masselotte 12 tend à se déplacer vers la, périphérie du tore 1 et elle exerce une pression sur les becs des leviers 13a, 13b qui tendent à pivoter sur leurs axes et à exercer une pression en sens contraire sur l'axe 8. Si la masse de masselotte 12 est dans un certain rapport avec la masse du piston 6 (1/3 par exemple) et que les bras des leviers 13a, 13b soient dans un rapport inverse (3/1), l'action centripète exercée par ces leviers sur l'axe 8 sera donc pratiquement équivalente à l'action centrifuge subie par le piston et annihilera les effets de celle-ci.
Les bielles 7 (figs.5 à 7) comportent, du côté de
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leur permettant de s'emboîter les unes dans les autres, et sur les branches duquel sont montés respectivement deux galets 15a, 15b et deux galets 16a, 16b excentrés par rapport
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le tore 1 deux couronnes 17a, 17b pourvues de rainures 18a,
18b dans lesquelles sont engagés les galets 15a, 16a et 15b,
16b. Le bord externe 19 de chaque rainure (fig.8) offre un contour général circulaire mais présente à des intervalles réguliers des rampes 20 de profil spécial et qui sont ici au nombre de trois. Le bord interne 21 de chaque rainure offre également un contour circulaire concentrique au bord 19, avec "des évidements 22 de profil spécial correspondant aux rampes
20. Les deux cames 19 et 21 ainsi formées dans chacune des couronnes 17a,et 17b servent de chemins de roulement, l'une aux galets 15a, 15b et l'autre aux galets 16a, 16b et sont prévues, ainsi, qu'il sera explique plus loin, pour assurer la réalisation de trois cycles moteurs pour chaque chambre de -travail formée entre deux pistons consécutifs, par tour de l'arbre 5.
Sur la paroi du tore 1 sont ménagées trois lumières 23, disposées à 130[deg.] les unes des autres et servant à l'introduction du mélange combustible et sur la périphérie 'dudit torè sont formés, aux emplacements convenables, trois conduits d'échappement 24. En outre, sont montées, à la périphérie, trois bougies d'allumage 25.
L'étanchéité des chambres de travail à l'intérieur du tore est assurée par des segments élastiques 26 montés de la manière habituelle sur chaque piston. En outre, dans la
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des bielles 7, sont prévus des joints 27 intercalés entre les bielles. Ces joints sont constitués par des segments de tore
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sont évidés et,portant dans.leur partie médiane une cloison
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sur celles-ci. Ces ressorts 28.maintiennent le joint 27 dans l'axe de l'intervalle existant entre deux bielles consécutives tout en permettant les mouvements oscillatoires de ces bielles. L'élasticité des joints 27 est assurée par une
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'Le fonctionnement du moteur ainsi construit est
le suivant, :
En fin d'aspiration chaque chambre de travail présente son volume maximum. Si l'on suppose que le moteur tourne dans le sens indiqué par la flèche F, le piston qui limite cette chambre à l'arrière. -est alors dans sa position moyenne, c'est-à-dire que son axe 8, 1 axe 9 de la tête de bielle et
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et 16a, 16b de la bielle 7 de ce piston roulent à ce moment sur la partie circulaire des cames 19 et 21. Lorsque ces galets arrivent aux rampes 20,22, une oscillation est imprimée à la bielle 7 autour de son axe 9 dans le sens de la flèche f et le mouvement du piston considéré est accéléré. Ce piston se rapproche donc du piston qui le précède immédiatement en comprimant le mélange combustible renfermé dans la chambre de travail située devant lui et en provoquant une aspiration dans la chambre située derrière lui. La fin de la compression se produit sensiblement lorsque les galets 15a, 15b et 16a,
16b sont arrivés au sommet des rampes 20 et 22. A ce moment la chambre de travail est au droit de l'une des bougies 25, l'allumage et l'explosion se produisent. Une telle position est représentée pour les pistons 6A et 6B sur la fig.l du dessin.
Sous l'effet de la détente, le piston antérieur 6B est poussé dans le sens de la rotation de l'arbre moteur. Comme les galets 15a, 15b et 16a, 16b de sa bielle 7 sont engagés à ce moment sur la partie circulaire des cames 19 et
21, ce piston ne peut subir aucun déplacement relatif par rapport à l'arbre 5 et il transmet à celui-ci tout son effort moteur. Le piston postérieur 6A est dans une position telle que les galets de sa bielle sont engagés sur le second versant des rampes 20 et 22 qui s'opposent à son retour en arrière sous l'effet de la réaction. L'effet de cette réaction tend d'ailleurs à faire basculer la bielle 7 du piston 6A autour des galets 15a, 15b et 16a, 16b, de sorte que la réaction de la tête de bielle 9 s'exerce sur l'arbre 5 dans le sens du mouvement moteur.
Sous l'effet de la compression qui s'exerce à ce moment dans la chambre située derrière lui, le piston 6A poursuit son mouvement vers l'avant et les galets de sa bielle arrivent dans la partie circulaire de
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position occupée précédemment par le piston 6B, c'est-à-dire qu'il est prêt à transmettre un effort moteur à l'arbre 5 sous l'action de la détente qui va se produire derrière lui;
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même occupait précédemment, ayant accompli un travail de
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estvalors au droit de la bougie 25 et les phénomènes qui viennent d'être décrits se renouvellent.
Ces phénomènes se produisent successivement pour .chaque chambre de. travail, devant chacune des bougies .25, de sorte que dans l'exemple représenté il se produit au total <EMI ID=21.1>
moteurs. Il.suffira d'établir le profil des cames 19,21 de telle sorte que les mouvements des. pistons déterminent dans: chaque chambre de travail les-phases convenablement réglées du cycle à quatre temps.
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serait possible de varier la construction du moteur en prévoyant un nombre différent de pistons et un nombre différent , d'appareils d'allumage, d'orifices d'alimentation et d'échappement sur la périphérie du tore. Le profil des cames dépendra évidemment de ces données. On conçoit d'ailleurs que dans tous les cas on obtiendra un synchronisme absolu en répartissant, les cycles suivant des angles au centre égaux.
Bien entendu aussi, le moteur pourra être fixe ou rotatif, c'est-à-dire que le tore pourra être immobilisé, l'arbre étant entrainé en rotation, ou au contraire l'arbre maintenu fixe, le\ tore, tournant autour de cet arbre.
D'autre part on pourra, de manière facile à imagi-ner, grouper sur un même arbre plusieurs tores pouvant avoir des dimensions, un nombre de pistons 'et de cycles par tour identiques ou différents.
Enfin, l'invention pourra donner lieu dans sa cons, truction, en ce qui concerne la forme des organes concourant à sa réalisation, à toute variante jugée convenable. En particulier, la génératrice du tore pourra être constituée
par une ligne fermée quelconque.
<EMI ID=23.1> 1- Moteur thermique caractérisé par un corps en forme de tore creux, à l'intérieur duquel peuvent se déplacer des pistons de forme appropriée, entre les extrémités opposées desquels sont ménagés des intervalles constituant des chambres de travail venant successivement en relation avec des orifices d'admission et d'échappement pratiqués dans la paroi du tore, lesdits pistons étant reliés à l'arbre moteur dont l'axe coi'ncide avec celui du tore, par l'intermédiaire d'organes leur laissant la faculté d'un certain mouvement angulaire par rapport à cet arbre, un système de cames étant prévu pour.accélérer périodiquement la vitesse circonférencielle de chaque piston par rapport
à celle des deux pistons adjacemts afin de produire un travail de compression dans la chambre située devant lui et une aspiration dans la chambre située derrière lui, et un dispositif de verrouillage permettant, pendant le travail de détente qui se produit dans chaque chambre, de rendre le piston antérieur strictement solidaire de l'arbre et d'éviter le retour en arrière du piston postérieur.
Thermal motor.
The present invention relates to a heat engine in which the reciprocating movement of the connecting rod and pistons, such as occurs in ordinary engines, is replaced by a continuous circular movement, as in turbines, and in which it is possible to 'obtain, in a small footprint, for each revolution of the motor shaft, a number of motor times much greater than in known motors.
This engine is essentially constituted by a
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move pistons of suitable shape, between the opposite ends of which are formed intervals constituting working chambers successively coming into relation with the intake and exhaust ports made in the wall of the torus, said pistons being connected to the motor shaft, the axis of which coincides with that of the torus, through the intermediary of members allowing them the faculty of a certain angular movement with respect to this shaft, a cam system being provided to periodically accelerate the speed
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two adjacent pistons in order to produce a work of compression in the chamber situated in front of it and a suction in the chamber situated behind it, and a locking device allowing, during the expansion work which occurs in each chamber, to return the front piston strictly integral with the shaft and to prevent the rear piston from moving backwards.
This engine offers considerable advantages compared to known engines.
In the first place, the replacement of the alternative movement by a movement. continuous circular prevents dead spots and jerks in operation.
On the other hand, by properly arranging the intake and exhaust ports on the walls of the torus and thanks to the relative movements of the pistons, it is possible to achieve
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It is further appreciated that this motor system offers the possibility of obtaining, for each working chamber, several motor cycles per revolution of the shaft. It suffices for this to provide at regular intervals on the circumference of the torus, as many supply, ignition and exhaust devices as one wishes to obtain engine cycles per revolution of the shaft. As has been said above, this results for each revolution of the shaft, under a small footprint, a number of engine times much greater than in ordinary engines.
These various features therefore ensure that the motor forming the subject of the invention simultaneously improves mechanical, thermal and mass efficiency.
This engine can operate either as an explosion engine, with fuel supply and electro-magnetic ignition, or as a Diesel with heavy oil injection and prior compression.
The appended drawing represents, by way of example, an engine constructed according to the invention and operating as an explosion engine.
Fig.l is an elevational view of the motor with one of the toroid halves removed.
Fig.2 is a horizontal section along 2-2, fig.l.
Fig.3 is a section on a larger scale passing through the vertical axis plane of one of the pistons.
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Figs. 5,6,7 show one of the connecting rods of the pistons to the motor shaft.
Fig. 8 is a schematic figure showing the operation of the acceleration and locking device.
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In the example shown, the torus 1, the generator of which is a circle, is formed by two half-shells la and lb, assembled by bolts or otherwise, and surrounded by a second wall 2 forming an envelope for the circulation of water. cooling. This wall is extended on each side towards the axis of the torus, by webs 3a and 3b in which are mounted ball bearings 4a, 4b, carrying the motor shaft 5 cbnt the axis coincides with that of the torus 1.
In the torus 1 are mounted the pistons 6, which are here seven in number. The average length of these pistons is calculated so that sufficient intervals are formed between them to form working chambers of
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provided by connecting rods 7, articulated to the pistons by pins 8 and provided at their opposite end with pivots 9 at the
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integral with the shaft 5 by a hexagonal fitting and they are kept separate by a flange 5a formed on this
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Each of the pistons 6 is capable of a certain angular movement with respect to the shaft 5, by oscillation around the pivot 9. To allow the elongation of the connecting rod 7 when the axis 8 of the piston deviates from the plane passing through the axis; of the shaft 5 and by the axis of the pivot 9, a clearance is provided between the axis 8 and the small end. For this purpose (figs. 3 and 4) the axis. 8 has a square section and is mounted in a ring
11 around which the foot 7a of the connecting rod 7 rotates; this ring 11 has a hole They. oval towards the end of
the connecting rod,. in order to allow the sliding of the axis 8 in
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Because of the play which thus exists in the assembly of the pistons 6 on the connecting rod small ends, these pistons would tend, under the action of the centrifugal force which is freely exerted on them, to produce excessive friction on the periphery of the torus, this would result in premature wear of it and of the corresponding part of the pistons. To overcome this drawback, inside each piston - which is hollow and closed by a screwed bottom 6a - is mounted a centripetal compensator intended to balance the action of the centrifugal force. This device comprises a weight 12, sliding on the foot of the connecting rod 7 and with which the jaws of two rocking levers 13a, 13b come into contact with a pivot on the connecting rod end 7a by means of pins 14a, 14b. These levers are supported on the other hand on axis 8.
It can be seen that under the action of centrifugal force, the weight 12 tends to move towards the periphery of the torus 1 and it exerts pressure on the nozzles of the levers 13a, 13b which tend to pivot on their axes and to exert a pressure. pressure in the opposite direction on the axis 8. If the mass of the weight 12 is in a certain relation with the mass of the piston 6 (1/3 for example) and that the arms of the levers 13a, 13b are in an inverse ratio (3 / 1), the centripetal action exerted by these levers on the axis 8 will therefore be practically equivalent to the centrifugal action undergone by the piston and will annihilate the effects thereof.
The connecting rods 7 (figs. 5 to 7) comprise, on the side of
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allowing them to fit into each other, and on the branches of which are respectively mounted two rollers 15a, 15b and two rollers 16a, 16b eccentric relative
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the torus 1 two crowns 17a, 17b provided with grooves 18a,
18b in which the rollers 15a, 16a and 15b are engaged,
16b. The outer edge 19 of each groove (FIG. 8) has a general circular outline but has ramps 20 of special profile at regular intervals, which here are three in number. The internal edge 21 of each groove also offers a circular contour concentric with the edge 19, with "recesses 22 of special profile corresponding to the ramps.
20. The two cams 19 and 21 thus formed in each of the rings 17a, and 17b serve as raceways, one for the rollers 15a, 15b and the other for the rollers 16a, 16b and are provided, thus, that it will be explained later, to ensure the realization of three engine cycles for each working chamber formed between two consecutive pistons, per revolution of the shaft 5.
On the wall of the torus 1 are formed three openings 23, arranged at 130 [deg.] From each other and serving for the introduction of the combustible mixture and on the periphery 'of said torè are formed, at suitable locations, three conduits of exhaust 24. In addition, three spark plugs 25 are mounted on the periphery.
The sealing of the working chambers inside the torus is ensured by elastic segments 26 mounted in the usual manner on each piston. In addition, in the
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connecting rods 7, there are provided seals 27 interposed between the connecting rods. These seals are formed by toroid segments
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are hollowed out and, carrying in their middle part a partition
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on these. These springs 28. maintain the seal 27 in the axis of the gap existing between two consecutive rods while allowing the oscillatory movements of these rods. The elasticity of the joints 27 is ensured by a
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'The operation of the engine thus constructed is
the following, :
At the end of the suction, each working chamber has its maximum volume. If we assume that the engine rotates in the direction indicated by the arrow F, the piston which limits this chamber to the rear. -is then in its middle position, that is to say that its axis 8, 1 axis 9 of the big end and
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and 16a, 16b of the connecting rod 7 of this piston roll at this time on the circular part of the cams 19 and 21. When these rollers arrive at the ramps 20,22, an oscillation is imparted to the connecting rod 7 around its axis 9 in the direction of the arrow f and the movement of the piston considered is accelerated. This piston therefore approaches the piston which immediately precedes it by compressing the combustible mixture contained in the working chamber situated in front of it and by causing suction in the chamber situated behind it. The end of the compression occurs substantially when the rollers 15a, 15b and 16a,
16b have reached the top of the ramps 20 and 22. At this time the working chamber is in line with one of the spark plugs 25, ignition and explosion occur. Such a position is shown for the pistons 6A and 6B in fig.l of the drawing.
Under the effect of the expansion, the front piston 6B is pushed in the direction of rotation of the motor shaft. As the rollers 15a, 15b and 16a, 16b of its connecting rod 7 are engaged at this time on the circular part of the cams 19 and
21, this piston cannot undergo any relative displacement with respect to the shaft 5 and it transmits to the latter all its driving force. The rear piston 6A is in a position such that the rollers of its connecting rod are engaged on the second slope of the ramps 20 and 22 which oppose its return back under the effect of the reaction. The effect of this reaction also tends to cause the connecting rod 7 of the piston 6A to tilt around the rollers 15a, 15b and 16a, 16b, so that the reaction of the big end 9 is exerted on the shaft 5 in the direction of motor movement.
Under the effect of the compression which is exerted at this moment in the chamber located behind it, the piston 6A continues its forward movement and the rollers of its connecting rod arrive in the circular part of
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position previously occupied by the piston 6B, that is to say that it is ready to transmit a driving force to the shaft 5 under the action of the expansion which will occur behind it;
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even previously occupied, having completed
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estvalors to the right of the candle 25 and the phenomena which have just been described are renewed.
These phenomena occur successively for each chamber of. work, in front of each of the .25 candles, so that in the example shown there is a total of <EMI ID = 21.1>
engines. It will suffice to establish the profile of the cams 19,21 so that the movements of. pistons determine in: each working chamber the suitably regulated phases of the four-stroke cycle.
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It would be possible to vary the construction of the engine by providing a different number of pistons and a different number of ignition devices, supply and exhaust ports on the periphery of the torus. The profile of the cams will obviously depend on these data. It can be seen, moreover, that in all cases absolute synchronism will be obtained by distributing the cycles following equal angles at the center.
Of course also, the motor can be fixed or rotary, that is to say that the torus can be immobilized, the shaft being driven in rotation, or on the contrary the shaft kept fixed, the \ torus, rotating around this tree.
On the other hand we can, easily imagi-ner, group on the same shaft several tori which may have dimensions, a number of pistons' and cycles per revolution identical or different.
Finally, the invention may give rise in its construction, with regard to the shape of the organs contributing to its realization, to any variant deemed suitable. In particular, the generator of the torus can be formed
by any closed line.
<EMI ID = 23.1> 1- Heat engine characterized by a body in the form of a hollow torus, inside which can move pistons of suitable shape, between the opposite ends of which intervals are formed constituting working chambers successively coming from in connection with the intake and exhaust ports made in the wall of the torus, said pistons being connected to the motor shaft whose axis coincides with that of the torus, by means of members leaving them the faculty of a certain angular movement with respect to this shaft, a cam system being provided to periodically accelerate the circumferential speed of each piston with respect to
to that of the two adjacent pistons in order to produce a compression work in the chamber situated in front of it and a suction in the chamber situated behind it, and a locking device allowing, during the expansion work which occurs in each chamber, to make the front piston strictly integral with the shaft and to prevent the rear piston from rolling back.