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"MACHINE ROTATIVE GENERATRICE OU RECEPTRICE .
La présente invention se rapporte à une maohine rotative génératrice ou réceptrice.
Elle a pour objet une machine de cette espèce permettant, non seulement de combiner les avantages des machines à mouvement de rotation continu à ceux des machines à piston, mais aussi d'obvier aux inconvénients connus des machines de chacune de ces catégories, en réalisant en même temps une construction simple,légère,robuste et parfaitement étanche au fluide dont il est fait usage en vue de production de force motrice ou de travail.
Dans ce but,la machine selon la présente invention comporte une capacité torique dans laquelle sont logés des pistons en seg- ment de tore,reliés à un arbre et des cloisons qui partagent la dite capacité en tronçons consécutifs formant cylindres dans les- quels est admis un fluide,ces cloisons étant susceptibles de s'ef-
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-facer pour permettre à un piston de passer successivement d'un oylindre dans un autre,de manière à ce que les pistons puissent effectuer un mouvement de rotation continu, ce qui permet, par exemple, à un piston d'aspirer dans le cylindre dans lequel il se meut, une certaine quantité de fluide qui sera comprimée ou re- foulée par le piston suivant pénétrant dans de même cylindre.Pour établir une circulation de ce fluide, pendant laquelle son état,
sa pression et d'autres caractéristiques.peuvent être modifiés par l'action du ou des pistons,les différents cylindres de la capacité torique susdite sont reliés entr'eux de manière à ce que le fluide se dirige d'un cylindre dans l'autre. Pour augmenter le rendement de la machine et obtenir des avantages spéciaux dans certains cas de son application,dans une forme de réalisation de l'invention la machine comporte deux ou plusieurs capacités toriques concentriques ou coaxiales communiquant entr'elles de manière à ce que le fluide admis dans la machine parcourt successivement un cylindre de cha- cune de ces capacités.
Dans ce but,cette communication est établie de manière à ce que le fluide se trouvant devant un piston logé dans une capacité torique se dirige derrière un piston logé dans une autre capacité torique, A cet effet, les pistons des cylindres consécutifs for- mant le circuit du fluide dans la machine ,peuvent être décalés l'un par rapport à l'autre dans le sens de la rotation de la machi- ne,ou bien les cloisons délimitant ces cylindres peuvent être dé- calées dans le sens inverse à celui de la rotation, ou bien encore, les deux moyens peuvent être utilisés à la fois.
Pour relier les pistons logés à l'intérieur des capacités toriques à l'arbre de la machine, selon l'invention.chaque piston est fixé par un point de sa surface torique à un bras rigide fai- sant partie d'un organe solidaire de l'arbre de la machine,une fente angulaire étant réalisée dans la paroi de chaque capacité torique de manière à permettre le déplacement de ces bras pendant la rotation des pistons.
Afin de réaliser l'étanchéité nécessaire malgré la présence
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de cette fente, selon l'invention, celle-oi est obturée d'une ma- nière étanche par un anneau relié par des bras à l'arbre de la machine, Dans une forme de réalisation avantageuse, tous les pis- tons logés dans une capacité torique, sont rigidement reliés entr eux par l'anneau obturant la fente susdite.
Pour permettre aux cloisons susdites de quitter la ou les capacités toriques, selon l'invention, qhaque cloison est mobile dans la capacité dans laquelle elle est logée, et commandée par un dispositif approprié contrôlé par la rotation de l'arbre de la ma- chine de manière à ce que cette cloison soit retirée de cette ca- pacité torique et y réintroduite au moment requis.
Moyennant l'adjonction de dispositifs de distribution appro- priés à la nature du fluide admis dans la machine selon l'invention, celle-ci peut fonctionner comme moteur à combustion interne à deux ou quatre temps ou comme machine à vapeur à multiple expansion-elle peut être également utilisée comme compresseur ou pompe,ou bien une de ses oapaoités peut être utilisée poux produire de la force et l'autre pour produire du travail.
Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse de la présente invention,comportant deux capacités toriques et utilisée comme moteur à combustion interne, la compression du mé- lange gazeux ou d'air est réalisée dans un cylindre d'une capacité torique,et l'explosion suivie de la détente des gaz,dans un autre cylindre de la même capacité ou bien dans un cylindre de la seconde capacité.ce lui présente de nombreux avantages spécifiés plus loin, D'autres caractéristiques de la présente invention et ses avantages ressortiront de la description des dessins ci-annelés qui représentent schématiquement à titre d'exemple non limitatif un moteur à explosion réalisé sous formee de la machine selon l'in- vention et comportant deux capacités toriques concentriques.
Dans ces dessins : Fig.1 est une coupe médiane passant par les centres des pistons.
Fig. 2 est une coupe du moteur selon la ligne I-I' de la
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Fig.l.et dans laquelle oertains détails constructifs ont été sup- primés pour la clarté du dessin.
Fig.3 est une coupe d'un piston de la machine, Fig,4 et 5 sont des vues du dispositif de commande d'une cloison mobile.
La machine rotative selon la présente invention (Fig,l et 2) comporte deux capacités toriques concentriques 1 et 2 dans les- quelles sont logés des pistons 3 et 3', 4 et 4t en forme de segment de tore munis de segments dtétanchéité. Les pistons logés dans une même capacité sont placés à 1800 et reliés par des tiges rigides 5 parallèles à l'arbre 6 à un plateau 7 calé sur le dit arbre, de ma- nière à ce que tous les pistons de la machine forment un ensemble rigide pouvant se déplacer avec la vitesse angulaire de l'arbre 6.
Ce plateau 7 peut également faire office de volant régulateur et ou de ventilateur de refroidissement. Dans chacune des capacités 1 et 2 sont placées également à 180 deux cloisons-8 et 8' dans la capacité 1 et 9 et 9' dans la capacité 2- ces cloisons ayan pour , but de partager chaque capacité en deux cylindres consécutifs..
Pour permettre le mouvement de rotation continu des pistons, ces cloisons sont susceptibles de s'effacer pour permettre à un piston de passer d'un cylindre dans l'autre. Les cylindres 10 et lot formant la capacité 1 du plus petit diamètre sont pourvus chacun d'une lumière 11 et 11' par laquelle le mélange carburant appro- prié est aspiré dans le moteur. Le cylindre 10 de la capacité 1 communique aveo le cylindre 13t de la capacité 2 et lecylindre10' avec le cylindre 13, de manière à ce que le mélange carburant puisse parcourir successivement deux cylindres appartenant chaoun à une capacité torique différente.
Selon l'invention, le fluide venant,par exemple, de l'es- pace se trouvant devant le piston 3' du cylindre 10 se dirige der- rière le piston 4' du cylindre 13' par l'orifice 12. A cet effet, les pistons 4 et 4' sont décalés dans le sens de la rotation in- diqué par la flêche. par rapport aux p [istons 3 et 3' et les cloi- sons 9 et 9t sont.par contre, décalées en sens inverse de la ro- tation des pistons, par rapport aux cloisons 8 et 8', de manière
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à ce que les lumières 12 se trouvent entre deux- cloisons voisi- nes appartenant ehacune à une autre capacité.
Pour permettre le déplacement des pistons dans les oapaci- tés 1 et 2, chacune d'elles comporte une fente annulaire 14 dans ' laquelle peuvent se déplacer les bras 5 des pistons d'une même capacité torique, et,pour assurer l'étanchéité nécessaire,chaque fente 14 est obturée d'une manière étanohe par un anneau 15 au- quel sont reliés tous les pistons logés dans une même capacité.
Afin d'assurer le déplacement des cloisons 8, 8',9 et 9', qui rend possible le mouvement de rotation oontinu des pistons, chaque cloison est mobile dans le plan de la section normale de la capacité torique dans laquelle elle est logée. Elle est commandée, à cet effet,par l'arbre de la machine à l'aide d'un dispositif ap- proprié (Fig.4 et 5) réalisant un système desmodromique tel,par exemple,un plateau 16 calé sur l'arbre 6 et portant un chemin double 17 de haateur variable qui déplaoe par suite de la rotation de l'arbre 6 le chariot 18 auquel est reliée par un système de le- viers 19 une tige 20 solidaire d'une cloison mobile de manière à, provoquer au moment requis, le déplacement nécessaire de celle-ci,
Pour éviter toute fuite à l'endroit des cloisons celles-ci sont solidaires des pistons 21 munis des segments d'étanchéité et lo- gés dans les cylindres 22. Il va de soi, que les dites cloisons mobiles peuvent être de forme plate,ovale ou toute autre et pour- vues et pourvues d'autres dispositifs d'étanchéité appropriés.
Selon l'invention, la oompression du mélange oarburant as- piré dans la machine, .'effectue dans la capacité 1, tandis que son explosion suivie de la détente à lieu dans la capacité 2,que les gaz brûlés quittent par les lumières d'échappement 23des cy- lindres 13 et 13'.
Le moteur à explosion selon l'invention, fonctionne de la manière suivante visible spécialement dans la Fig.l :
Le piston 31 qui,au moment considéré, se déplace dans le cylindre 10 de la capacité 1 dans le sens de la flèche pénètre dans le cylindre 10' et,aussitôt qu'il a découvert la lumière d'admission ll', reliée à un carburateur ou analogue, aspire du
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mélange oarburant dans le cylindre 10'. Cette aspiration con- tinue sous dépression constante pendant toute la course du piston 3' dans ce cylindre, de manière que lorsque le piston 3 suivant le piston 3' pénétrera à son tour dans ce cylindre 10',il le trouvera rempli de mélange carburant que sa face avant oomprimera pendant la vanoement du piston.
Lorsque le degré de compression requis est atteint,une soupape 24 contrôlant la communication entre le cylin- dre 10'et le cylindre 13 s'ouvre en permettant au mélange carbu- rant comprimé de passer dans le dit cylindre 13. Le mélange com- primé y entre sous pression constante par suite du mouvement du pisont 3 et occupe l'espace compris entre la cloison 9 fermée à ce moment,et la face arrière du piston 4. La bougie '26 placée sur le trajet du mélange carburant comprimé provoque l'allumage de ce der- nier, et,partant, l'explosion des gaz qui exercent une impulsion motrice sur le piston 4 et se détendent jusque ce que ce piston 4 ait découvert dans sa course la lumière d'échappement 25 par la- quelle s'effectue l'évacuation des gaz brûlés.
Lorsque le piston 4 arrive aux environs de la cloison mo- bile 9' celle-ci s'efface à son tour et le dit piston pénètre dans le cylindre 13' où sa face avant balaie, s'il y a lieu ,les gaz brûlés provenant de l'explosion précédente dans ce même cylindre, tandis que sa face arrière ayant dépassé la lumière d'admission 12, dont la soupape 24 s'ouvre à ce moment, reçoit le mélange car@ bruant déjà comprimé par le piston 3 de même cylindre, l'explosion de ces gaz.
On remarque à l'examen de la Fig.l qu'avec deux pistons dans chaque capacité tirique, le moteur selon la présente inven- tion réalise quatre explosions par tour de rotation de l'arbre, o,à,d, le même effet qu'un moteur à pistons alternatifs à qua- tre temps comportant huit cylindres; un moteur à 3 pistons pourra remplacer, par conséquent, un moteur à 18 cylindres etc.. ce qui présente des grands avantages, entr'autres au point de vue d'encombrement . de poids et de rendement thermique.
Grâce à la liaison rigide des pistons à l'arbre du moteur, les mécanismes de transformation d'un mouvement alternatif rec
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-tiligne en un mouvement de rotation continu, utilisés dans les moteurs à pistons alternatifs sont supprimée,ce qui rend la cons truction du moteur très simple, L'absence d'efforts alternatifs supprime, d'autre part, les vibrations habituelles des moteurs connus.
Le rendement thermique du moteur selon l'invention est é- galement supérieur à celui des moteurs connus à ce jour. En effet, l'utilisation des pistons animés d'un mouvement de rotation conti- nu et pouvant dès lors atteindre des grandes vitesses circonféten- tielles permet de réaliser une détente de gaz longue dans l'espa- ce et courte dans le temps, une des conditions nécessaires pour augmenter le rendement d'un moteur thermique; cette longue détente permet de transformer en travail utile la plus grande partie de l'énergie calorique contenue dans les gaz, d'où diminution de la consommation du carburant; la rapidité même de cette détente té- duit l'influence néfaste des parois à son minimum.
La oompression du mélange carburant ne se faisant pas dans la même capacité torique que son explosion, le mélange gazeux peut être comprimé plus fortement, car tout danger d'explosion sponta- née est également réduit au minimum. Le refroidissement du moteur de même que de l'intérieur de ses pistons peut être assuré par tout moyen approprié et,par exemple, par des conduits 25-26 dé- bouchant à la surface du plateau 7 fixé à l'arbre 6 (Fig.3).
Malgré la détente très poussée le moteur selon l'invention n'exige pas de balayage par air frais fréquemment nécessaire dans les moteurs à combustion interne connus, car les gaz brûlés pou- vant encore se trouver dans un cylindre de la capacité 2 derrière un piston, sont refoulés dans l'atmosphère par la face avant du piston suivant,
La compression isothermique dans la capacité 1 et la déten- te pouvant être considérée comme adiabatique réalisée dans la ca- paoité 2, la pression constante de l'explosion pendant une car- taine fraction de la course des pistons, de même que l'allumage multiple des gaz contribuent à augmenter la puissance du moteur et à réaliser une économie de combustible.
D'autre part,les gaz étant obligés de changer de direction pour passer du cylindre de
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compression dans celui d'explosion, leur turbulence est plus grande que même dans les culasses spécialement conçues à cet ef- fet.
Il y a lieu de remarquer que parallèlement aux avantages au point de vue du rendement thermique, la présente invention permet de réaliser des avantages constructifs et de résoudre le problème de la création d'une machine à pistons rotatifs, simple, robuste, économique et légère, sans que ces pistons exercent une influence défavorable sur les parois des cylindres.
Selon l'invention, la machine rotative peut également être utilisée comme moteur Diesel ou semi-Diesel, auquel cas, les pis- tons de la capacité 1 sont utilisés à aspirer et à comprimer de l'air comburant, et des dispositifs appropriés disposés dans la capacité 2 injectent le combustible dans le courant d'air oompri- mé venant de la capacité 1. L'injection du combustible solide combinée avec le passage de l'air rendra la turbulence et, par la suite, la combustion parfaites.
Une machine à vapeur sous forme de machine rotative selon la présente invention, comportant deux ou plusieurs capacités toriques permet d'obtenir une détente en plusieurs étages de la vapeur admise dans la plus petite capacité torique et s'échappant de la plus grande. Dans ce cas, selon l'invention,la section trans versale des capacités toriques parcourues successivement par de la vapeur peut augmenter depuis le centre de la machine vers sa périphérie proportionnellement à la chute de pression de la va- peur, de manière à ce que la vapeur plus détendue agisse sur un piston de plus grand diamètre. De même cette vapeur peut agir sur un piston de même diamètre, mais logé dans une capacité tori- que plus grande, le bras de levier de ce piston étant plus grand; les caractéristiques susdites peuvent également être combinées à la fois.
Lorsque la machine selon l'invention fonctionne comme com- presseur ou pompe à plusieurs capacités toriques,le circuit du fluide est limité à un seul cylindre de la machine, raison pour laquelle, selon l'invention,la section des capacités conoentri- ques diminue, par contre, dans ce cas depuis le centre vers la
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périphérie de la machine, de manière à ce que tous les oylin- dres débitent la même quantité de fluide comprimé ou refoulé.
Il va de soi que la présente invention n'est nullement limitée aux formes de réalisations décrites ci-dessus ou re- présentées dans les dessins ci-annexée, ni aux usages mention- nés ci-dessus. La machine rotative, selon l'invention peut être modifiée dans ses détails de construction selon les exigenoes de la pratique on suivant l'usage auquel elle pourrait être desti- née, sans se départir de ce fait du domaine de la présente in- vention.
REVENDICATIONS.
1. Maohine rotative génératrioe ou réceptrice comportant une capacité torique dans laquelle sont logés des pistons en seg- ment de tore reliés à un arbre et des cloisons qui partagent la dite capacité en tronçons consécutifs formant cylindres dans les- quels est admis un fluide, ces cloisons étant susceptibles de s'effaoer pour permettre à un piston de passer successivement d'un cylindre dans un autre.