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BREVET D'INVENTION Moteur à explosion et à rotation
Interne à piston.
Le moteur à explosion et à rotation Interne à piston était déjà l'objet de nombreux brevets. Mais malgré les solu- tions très variées que contient ces brevets, ils n'envisagent qu'un seul problème: remplacer le mouvement alternatif du pis- ton par le mouvement circulaire.
Or, un moteur à explosion est avant tout "Un instrument à l'aide duquel on transforme la chaleur en travail."
Ce problème n'était abordé par aucun de ces inventeurs.
Cependant il est de toute évidence que sans résoudre certains problèmes thermiques inhérents au moteur à explosion on rend stérile les combinaisons les plus ingénieuses de la mécanique.
C' est ce qui est arrivé aux auteurs de tous ces brevets pris jusqu'à présent sur le moteur à explosion et rotation Interne à piston..
Parmi leurs nombreux défauts organiques nous n'
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3Y-< l4%> ici qu'un seul. Mais ce défaut, commun à tous ces hre-
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vets, est si important qu'il rend irréalisable tous ces moteurs brevetés.
Pour la clarté de l'exposé nous citerons ici l'e principe de ce moteur:
Un cylindre circulaire est divisé en deux ou en plusieurs parties, par des cloisons mobiles qui, en s'effaçant laissent passer les pistons et, en fermant ensuite le cylindre font un obstacle aux gaz après l'explosion. Ce principe est cominun à tous .les moteurs de l' espèce.
La chambre à explosion est formée donc par la cloison, l'es parois du cylindre et le piston. Mais avant que l'admis- sion d'air carburé soit faite il faut que la cloison ferme le cylindre. Cette fermeture ne peut commencer que lorsque le piston l'ait déjà dépassé. Pendant cette fermeture le piston continue à avancer. Lorsque la cloison ferme enfin le cylindre il y a déjà une trop grande distance entre cette cloison et le piston. En plus il se produit forcément un vide. En sonséquence, lors de l'admission il se produit une grande détente qui provo- que la formation des gouttelettes et empêche l'inflammation de se produire.
Le défaut précité entraîne plusieurs autres inconvénients . aussi graves que ceux cités ci-dessus: diminution exagérée de la course utile du piston; affaiblissement considérable de la pression lors de l'explosion, le cylindre trop petit, etc.
L'ensemble des conséquences de ces défauts rend ces mo- teurs brevetés pratiquement irréalisables.
Pour rendre plus clair et plus évident le but de la présente invention nous examinerons ici le problème du rende- ment thermique des moteurs existants ordinaires, de même que les c,auses qui déterminent ce rendement.
Le rendement thermique des moteurs à explosion existants est environ de 25 pour cent. Les 75 pour cent restants de la
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chaleur sont perdus de la façon suivante:
1) 25 pour cent environ sont rejetés dans l'atmosphère par l'échappement.
La cause de cette perte est due à ce que les moteurs ac- tuels ne font qu'une détente partielle des gaz. La pression sur le piston au moment où commence l'échappement est de 6 à 7 kg, par cm2.
En faisant la détente complète des gaz on peut récupérer environ 75 pour cent de la chaleur perdue par l'échappement.
2) 25 pour cent environ passent dans l'eau de refroidis- -sèment.
La cause de cette perte est due à ce fait que pendant l'explosion la température des gaz est portée à 1.800 ou même 2.000 . La mince pellicule des parois intérieurs du cylindre prend immédiatement cette température.Et comme les parois extérieurs du cylindre ne sont portés qu'à 80-90 , il s'éta- blit une grande différence des potentiels thermiques de deux surfaces correspondantes, ce qui produit un courant intense de la chaleur vers les parois extérieurs du cylindre.
Les moteurs existants ne possèdent aucun moyen pour empêcher ce courant à se produire.
L'injection d'eau dans le cylindre au moment précis de l'explosion permettrait de récupérer de 50 à 60 pour cent de cette chaleur perdue.
3) Les 25 pour cent restants sont dépenses pour vaincre l'ensemble de résistances mécaniques.
A cela il faut ajouter que l'impossibilité d'injecter dans les cylindres des moteurs existants de l'air de balayage diminue considérablement la quantité totale de la chaleur dé- veloppée pendant l'explosion.
L'injection énergique dans le cylindre de l'air de ba- layage peut augmenter de 10 pour ment la quantité de la chaleur
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développée.'pendant l'explosion.
Le but de la présente invention est donc le suivant:
Tout en supprimant les défauts des moteurs à rotation Interne à piston brevetés jusqu'à présent, résoudre les pro- blèmes thermiques que le moteur à explosion existant n'a pas su résoudre. Et de cette façon obtenir le rendement thermique supérieur à celui de ce dernier.
D'autres particularités de l'invention apparaîtront dans la description du moteur et de son fonctionnement que nous allons en donner ci-après en nous aidant des figures jointes au présent mémoire.
La fig. 1. représente l'ensemble du Moteur.en élévation . (coupe verticale) et en plan. (P1. 1).
La fig. 2. représente le schéma du fonctionnement du Moteur. (P1. 11).
La fig. 3. représente le piston du Moteur en coupe lon- gitudinale et transversale. (Pl. 111).
La fig. 4. représente le schéma du fonctionnement du com presseur et l'agencement des fonda tournants F et F'. (p1. III)
La fig. 5. représente le fond tournant F (Pl. IV).
La fig. 6. représente le fond t.ournant F' (Pl. IV).
La fig. 7 représente la coupe horizontale de l'ensem- ble du Moteur (Pl. VI) .
Les figures 8, 9,10, 11 et 12 représentent différentes positions respectives que prennent les fonds tournants F et F' pendant une rotation du fond tournant F. (Pl. V).
La fig. 13 représente les plateaux de l'ouverture et de fermeture de l'admission d'air carburé dans le compresseur et dans le moteur proprement dit (P1. VL).
La fig. 14 représente l'injecteur d' eau.
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Pour mieux saisir le principe du Moteur et de son fonc- tionnement il faut commencer par l'examen de la figure 1.
Ce moteur est composé par un ou plusieurs couples de cylindres circulaires montés sur le même axe A, dont un constitue le compresseur d'air carburé et dont l'autre le moteur proprement dit.
Ces cylindres sont divisés en deux ou en plusieurs par- ties égales par un ou plusieurs systèmes des fonds tournant F F' . Le fonctionnement de ce système sera décrit plus loin.
Les plateaux circulaires P sont montés sur l'axd A.
Ces plateaux P, portent les pistons comme le montre la figure 3 (Pl. III), en rentrant dans les rainures pratiquées dans les cylindres et où elles forment en même temps partie des parois de ces cylindres.
;Les plateaux circulaires K et K' sont montés sur l'axe A. Ces plateaux K et K' servent pour ouvrir et fermer les tuyaux T d'admission d'air carburé dans le cylindre du com- presseur et celui du moteur proprement dit .
Sur le cylindre du moteur proprement dit sont montés en outre:
1) Les plateaux circulaires que nous appellerons "Cu- @ rateurs". Ces plateaux sont identiques aux fonds tournants F. F'. Ils sont placés au delà des ouvertures d'échappement et ont pour but de fermer le cylindre après le passage dans cet endroit du piston et, formant une sorte de pompe, permettre au piston d'aspirer l'air de balayage qu'il entraîne derrière lui dans la chambre d'explosion, de même qu'il pousse devant lui .
De cette façon on effectuera un balayage énergique du cylindre du moteur, on recroidira les pistons, de même que les fonds tournants F F' et d'autres organes intérieurs.
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2) Les injecteurs d'eau, les appareils, représentéspar la figure 14, sont destinés pour injecter de l'eau dans le cylindre immédiatement après l'explosion, pour empêcher une quantité q. de la chaleur de passer dans l' eau de refroidis- sement. Cette quantité Q. de la chaleur sera employée pour 'évoporiser l'eau injectée. La tension dinamique du vapeur
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De cette façon cette quantité q. de la chaleur sera transfor- mée en travail.
L'injecteur d'eau, figure 14, fonctionne de la façon suivante: ' Le piston P. est monté sur l'axe A qui a la forme car- rée entre deux fonds F S et F I. De cette façon le piston P, en tournant, sera forcé de glisser le long de l'axe A et de faire le va et vient. Il agira donc comme le piston d'une pompe. En montant il aspire l'eau par le tuyau T pratiqué dans l'axe A et aboutissant à un réservoir E. Lors de sa descente le. tuyau T n'estplus en communication avec E etil est obturé par un obstacle (qui n'est pas figuré sur le dessin).
De-cette façon l'eau est refoulée dans le cylindre du moteur.
La plaque. 0, montée sur l'axe A, laisse passer l'eau et obture le canal lors de la montée du piston pour empêcher l'aspiration des gaz.
Pour mieux saisir le fonctionnement du moteur il faut examiner séparément le fonctionnement du compresseur, celui du moteur proprement dit et celui des fonds tournants.
1) Le fonctionnement du compresseur:
La figure 4 montre que lorsque le piston P.I. dépasse les fonds tournants F F' qui ferment le cylindre derrière lui, il commence à aspirer l'air carburé. Lorsque le piston P. 2. dépasse les fonds tournants FI. F I'. le piston P.I. commence à comprimer l'air carburé aspiré par le piston P.2. Lorsque
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l'air carburé est suffisamment comprimé la plaque tournante K (figure 1) ouvre le passage et l'air carburé est refoulé dans le cylindre du moteur proprement dit. Comme l'ouverture des fonds tournants commence à se faire avant que le piston les approche il reste donc dans le compresseur une petite partie d'air carburé comprimé. Avant que les fonds tournants F I.
F I' commencent à ouvrir le cylindre les plaques tour- nantes K K' ferment les tuyaux correspondants pour isoler le cylindre du moteur et le carb urateur. Dans ces conditions la petite partie d'air carburé comprimé qui restait dans le com- presseur s'ajoutera à l'air carburé aspiré par le piston P.2. dans le compartiment suivant. La plaque tournante K' n'ouvre le tuyau d'admission que lorsque le piston P.I. dépasse déjà l'ouverture d'admission. Les pistons P.2 et P.3 font les mê- mes cycles.
2. Le fonctionnement du Moteur proprement dit,
La fig. 2 montre que lorsque le piston P.I. dépasse les fonds tournants qui ferment le cylindre, l'admission d'air carburé comprimé commence. Dès que cette admission est terminée la pla.que tournante K ferme le tuyau T et l'explosion se pro- duit. Immédiatement après l'explosion il se produit l'injec- tion d'eau. La détente de gaz commencera. Lorsque le piston P.I. arrive à la position V l'ouverture d'échappement s'ouvre et les gaz s'échappent. Lorsque le piston P.I. dépasse le "Curateur I". ce dernier ferme le cylindre en isolant ainsi la partie du cylindre en avant, des gaz brûlés. D'un autre coté il permet au piston P.I. d'aspirer l'air de balayage. Etant donné que les fonds tournants F.
F' sont fermés lorsque le piston P.I. se trouve entre le curateur I et ces derniers il comprime à degré voulu l'air se trouvant devait lui et lors de l'ouverture des fonds tournants F. F'. cet air comprimé produira un balayage énergique de la chambre à explosion. En plus le piston P.I. amènera derrière lui de l'air frais.
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Dans ces conditions le balayage du cylindre du moteur sera radicale de même que le refroidissement du piston.
Les pistons P. 2 et P.3. font les mêmes cycles.
3,-Fonctionnement des fondstournants.
Le fond tournant F F' est composé de deux disques en- @ castrés l'un dans l'autre, tournants dans le même sens ou les sens. différents, avec des vitesses égales ou différentes (Fig. 5 et 6 Pl. IV).
En traçant les plans joints au présent mémoire nous avons envisagé que la'vitesse de rotation de F' est quatre fois plus grande que celle de F. et qu'ils tournent dans le même sens.
La combinaison de, deux disques dans le fond tournant a les buts suivants:
1) De pouvoir ouvrir et fermer très rapidement, le cylin- .dre lors du passage du piston et supprimer ainsi les défauts cités dans l'introduction.
2) Permettre à effectuer la détente complète des gaz .
3) Permettre à effectuer le degré voulu et précis de la détente des gaz.
En effet, la figure12, Pl. V, montre les positions respectives des disques F et F' au moment précis où le cylin- dre commence à s'ouvrir. En ce moment le disque F a ouvert le cylindre presque complètement', Il lui reste à parcourir un an- gle V. C'est le disque F' qui ferme le cylindre. Comme ce dis- que tourne quatre fois plus vite que le disque F, les ouvertu- res et les fermetures du cylindre se feront cinq fois plus ra- pidement que si le disque F était seul.
Dans ces conditions l'admission dans le cylindre d'air carburé comprimé se fera sans détente.
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.Détente complète des gaz. Pendant que le piston P.I. tourne d'un angle de 120 le disque F fait une rotation complè- te. La longueur de la course du piston est proportionnelle à l'arc A.B.C. du fond tournant qui est égale à 360 - (L + B) (voir la fig, 12.)
Le degré de la détente des gaz dans notre moteur dépend de la longueur de la course utile du piston dans le moteur pro- prement dit et de celle de la course du piston dans le compres- seur, en admettant que les diamètres des deux cylindres sont égaux,
Pour réaliser la détente complète il faut que:
La course utile du Moteur La course utile du com- presseur. On peut réaliser cela en variant le raport des vites- ses des fonds tournants F F' dans le moteur et ceux du compres- seur.
Comme les disques F du moteur et F du compresseur tour- nent avec la même vitesse il faut moditier les vitesses des disques F' du moteur et F' du compresseur.
Admettons que la vitesse V de F' du moteur = N V du disque F' du compresseur nous aurons:
La course du Moteur K (360 - (L + B)
La course du compresseur = K (360 -L + NE)
K est un facteur de proprtionalité,
Dans ces conditions:
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360 - (L + B) 360 - ( L +'1B)'a:=:=yrr': .'r't¯;n.,;,-.;r:, 1;:; ;'l ... ;,.;<j'j.?ja.....±."t":é=1
Le coefficient N sera choisit de telles façon que la' détente des gaz soit complète.
Il va de soi que le choix convenable du coefficient N permettra de faire un degré voulu et précis de la détente.