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BREVET D'INTENTION.
" Perfectionnements apportés aux moteurs à combustion interne à pistons, notamment à ceux dont les pistons se déplacent dans des capacités toriques".
L'invention est relative aux moteurs à combustion interne à pistons ; elle concerne plus particulièrement (parce que c'est en leur cas que son application semble devoir offrir le plus d'intérêt), mais non exclusivement, parmi ces moteurs, ceux dont les pistons se déplacent dans des capacités toriques.
Elle a pour but, surtout, de rendre tels, ces moteurs, qu'ils répondent, mieux que jusqu'à présent, aux desiderata de la pratique.
Elle consiste, principalement, à agencer, de manière telle, les moteurs du genre en question,que la surpression mo- trice, due à une explosion ou à une combustion, se produise dans l'intérieur même des pistons, établis sous forme de corps oreux, comportant un dispositif propre à permettre, en temps opportun, la sortie des gaz brûlés du côté de l'une des faces terminales de ces mêmes pistons.
Elle consiste, mise à part cette disposition princi-
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pale, en certaines autres dispositions qui s'utilisent de pré- férence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après.
Elle vise plus particulièrement un certain mode d'ap- plication (celui où on l'applique aux moteurs à combustion in- terne à pistons à capacités toriques), ainsi que certains modes de réalisation (ceux qui vont être indiqués ci-après), desdites dispositions; et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les objets du genre en question comportant application de ces mêmes dispositions, les éléments spéciaux propres à leur établissement, ainsi que les installations, fixes ou mobiles, notamment les véhicules automobiles, aériens ou marins, comportant de semblables moteurs.
Et, elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que du des- sin ci-annexé, lesquels complément et dessin sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication.
Les fig. 1 et 2, de ce dessin, montrent, respective- ment en coupes verticale et horizon-tale axiales, un moteur à combustion interne dont les pistons se déplacent dans une oapa- cité torique, ledit moteur étant établi conformément à l'in- vention.
Selon'l'invention, et plus particulièrement selon ce- lui de ses modes d'application, ainsi que ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant d'établir un moteur dont les pistons se déplacent dans une capacité torique, on s'y prend comme suit, ou de façon analogue.
On constitue le moteur, comme à l'ordinaire, par un stator a et un rotor b.
Pour ce qui est du stator, on l'obtient lui-même par assemblage de quatre pièces a1,a2, a3, a4, semblables deux à deux, que l'on dispose 'symétriquement entre elles, comme l'in- dique clairement la partie gauche de la fig. 2, le tout étant tel que le bâti ainsi réalisé présente, d'une part, une oapa-
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cité torique c, à axe horizontal, d'autre part, deux demi- ohambres latérales substantiellement cylindriques d1 et d2 et, d'autre part enfin, une cavité verticale, de même axe que la capacité c, entre les faces en regard des pièces a1 et a2.
Pour ce qui est du rotor b, on le constitue par un arbre e, coaxial avec la capacité torique c, par un plateau f, disposé dans la susdite cavité verticale et solidaire dudit arbre e, et enfin, par deux pistons fil, g2, propres à se dépla- cer dans la capacité torique c, et solidaires dudit plateau f, en des points apposés.
Concernant lesdits pistons, au lieu de les établir d'une façon usuelle quelconque, on les agence, de manière telle, que la surpression mo- trice, due à une explosion ou à une combustion, se produise dans l'intérieur même de ces pistons, que l'on établit, à cet effet, sous forme de corps creux, auxquels on fait comporter un dispositif propre à permettre, en temps opportun, la sortie des gaz brûlés du côté de l'une des faces terminales de ces mêmes pistons.
Pour cela, par exemple, on a recours au mode de réa- lisation représenté sur les figures du dessin, et selon lequel on procède comma suit
On choisit les pistons g1, g2 creux, de façon que du mélange combustible puisse y être accumulé en pé- nétrant par des orifices d'entrée, que l'on ménage, de préfé- rence, sur la face avant du piston (se donnant pour cela un sens de rotation du rotor, par exemple celui du sens des ai- guilles d'une montre sur la fig. 2) et que l'on constitue, par exemple, par une simple soupape automatique hl, et que le susdit mélange, pour produire sa surpression mo- trice, par explosion ou par combustion, trouve un orifice de sortie que l'on dispose sur la face arrière du piston et que l'on constitue également, par exemple, par une soupape h2.
On prévoit toutefois des moyens pour prolonger pendant
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un temps donné l'ouverture de cette soupape, une fois qu'elle a été ouverte automatiquement, ce pourquoi, par exemple, on rend la tige h20 de ladite soupape, propre à être actionnée par un levier h3, lorsque ce dernier est commandé par un pous-. soir h4, reposant, par un siège, sur la paroi du piston et pou- vant coulisser radialement dans l'épaisseur du plateau f, lors- que subissant l'action d'une came il, portée par un bout d'ar- bre i, disposé selon l'axe horizontal de la capacité ±,du côté opposé à celui où se trouvé l'arbre e, et fixe,mais pouvant cependant être déplacé angulairement.
On ménage des orifices pour l'entrée,dans la capaci- té c, de partie au moins de la charge combustible et pour la sortie,de ladite capacité, des gaz brûlés; à cet effet, on éta- blit, en un endroit convenable de la périphérie de la capaci- té c, une tubulure d'admission j, en amont de laquelle on dis- pose, par exemple, un carburateur ou une prise d'air, ladite tubulure débouchant, dans la capacité c, par des lumières j , et on dispose, en un autre endroit judicieux, à. la périphérie' de la capacité c, une tubulure d'échappement k.
On divise la capacité c en deux demi-tores c1 et c2, en découpant, dans ladite capacité, deux tronçons horizontaux, et on sépére les deux capacités ainsi créées., en disposant deux disques il 12, tournante autour d'axes verticaux 110 et 120, à l'intérieur des susdites chambres d1, d2, ces disques formant cloison de séparation entre les deux demiètores c1 et c2 de la capacité c.
On ménage, naturellement, dans chacun des disques' 11 et 12, un orifice 1 pour livrer passage aux pistons g1 g2, quand ceux-ci seront animés d'un mouvement de rotation dans la capacité c, cet orifice, auquel on donne une forme de haricot, ne s'étendant pas sur plus d'une demi-circonférence de chaque disque, étant tel qu'ils* établisse la communication entre les deux demi-tores de la capacité c,que durant l'instant que cha- que piston met à franchir l'épaisseur même de ces disques.
On entraîne ces disques de toute façon désirable,
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par exemple en solidarisant l'extrémité de l'arbre e d'un pi- gnon el, lequel, par l'intermédiaire d'un renvoi d'angle et de deux trains d'engrenages e2 et e3, peut transmettre son mouve- ment à deux pignons clavetés à la base des axes 110 et 120, qui sont évidemment montés sur des roulements à billes, et on choisit ces transmissions de façon que les disques 11 et 12 puissent tourner deux fois plus vite que l'arbre e, puisque, pour un tour de ce dernier, les deux pistons .6..6. doivent "tra- verser" chaque disque.
On fait comporter, à l'ensemble ainsi établi, un dis- positif pour provoquer, en temps opportun, l'explosion de la combustion du mélange admis dans les pistons, ce pourquoi, on fore, dans la paroi de chaque piston et dans le plateau f, un conduit m1, en relation avec une rainure périphérique m2, ladite rainure devant,être amenée, lors de la rotation du ro- tor b, en regard d'une ouverture latérale m , que l'on ménage dans la pièce a1, et dans laquelle on visse, par exemple, une bougie dans le cas d'un moteur à explosions, ou un injecteur dans le cas d'un moteur Diésel.
On prévoit, bien entendu, des dispositifs d'étanchéi- té entre parties fixes et parties mobiles de certains organes, voire même entre parties mobiles entre elles.
C'est ainsi que, pour que les disques 11 et 12 obtu- rent parfaitement les orifices terminaux des deux demi-tores c1 et c2, on creuse, dans le bâti constitué par les quatre élé- ments a1 a2 a3 a4, et autour de chaque orifice, une rainure an- nulaire au fond de laquelle on place des petits éléments élastiques n1,par exemple de simples ressorts à boudin, sur lesquels on rapporte des segments n, s'appliquant sur le dis- que en regard, ces segments étant, bien entendu, soutenus, de préférence par de simples petits ergots, en dehors de leur portion située au voisinage des axes 110 et 120, puisque, à un certain moment,les disques s'effacent et les deux demi-tores sont réunis par l'orifice 1 .
On munit également chacun des disques 1 1 12, à sa
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périphérie, d'un segment o, pour assurer l'étanchéité dans les chambres d1 et d2 et sur le plateau f, entre les deux demi- tores c1 et ±2, segment que l'on interrompt sur les bords de l'orifice 1 , où on le fixe par des ergots ou semblables 0
Pour ce qui est du plateau!, on lui fait comporter des rainures-guides po, sur lesquelles s'appliquent, sous l'ac- tion d'éléments élastiques , des segments d'étanchéité p.
Concernant les segments à faire comporter aux pis- tons 2, il y a lieu de les prévoir d'un genre particulier, puisque, lorsque les pistons franchiront un demi-tore pour passer dans un autre, ils ne seront plus du tout guidés. Pour cela, par exemple, on établit des gorges ordinaires dans cha- que piston, on engage dans chacune d'elles, d'abord un pre- mier segment q1, de section en forme de trapèze rectangle, la grande base, disposée vers l'intérieur, ayant une dimension moindre que la hauteur de la gorge, et on rapporte ensuite un second segment q2, de section également en forme de trapèze rectangle, mais d'acuité moindre, dont on dispose la grande base à l'extérieur, et on visse ce sedond segment. La diffé- rence d'acuité permet de légers débattements du second segment et l'empêche cependant de s'échapper de sa gorge.
On rapporte, le montage des segments effectué, des éléments q pour les soutenir sur la rainure périphérique du tore c.
Pour empêcher enfin la propagation de l'explosion ou de la combustion au delà des endroits ou elle doit se produire, on dispose avantageusement, en des points opposés, des petites lamelles d'étanchéité r, du genre de celles utilisées dans certaines pompes, et dans lesquelles des Eléments élastiques les appliquent contre les surfaces, en assurant l'obturation requise.
On prévoit également un système de refroidissement du moteur ainsi établi, ce pourquoi on fait comporter des che- mises d'eau s au bâti de l'appareil, autour de la capacité to- rique c, autour des chambres d1 et d2, etc..
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Avantageusement, on dispose un pignon t pour l'en- traînement de la pompe à huile et on agence le dispositif de graissage de toute façon jugée désirable.
On interpose des roulements à billes u entre le bâti du moteur et l'arbre e, entre le bâti et le prolongement dudit arbre qui le relie au pignon el et, d'une façon générale, en tous endroits que l'on juge désirable.
On peut également prévoir un entraînement pour une pompe à eau, munir les chemises d'ailettes de refooidisse- ment.
En suite de quoi, et si les dimensions et les dispo- sitions des divers éléments ont été convenablement établies, on a réalisé un moteur dont le fonctionnement est le suivant.
On comnence par entraîner soit à la main, soit élec- triquement, soit de tout autre manière, le rotor, dans le sens plus haut indiqué, pour faire démarrer le moteur.
Supposons qu'au début du mouvement, le piston g1 se trouve dans le demi-tore inférieur c2, recouvrant les lumières d'admission j .
Si l'on poursuit le mouvement d'entraînement, le piston g1 découvre les susdites lumières, cependant que l'ori- fice 1 du disque 1 2 qui s'était présenté pour livrer passage audit piston, s'efface progressivement, le disque 12 lui-même séparant les deux demi-tores 2.1 et c2,et une étanchéité com- plète, grâce aux segments prévus, étant réalisée.
Le piston gl,continuant son mouvement, aspire der- rière lui, par la tubulure 1 et les lumières j , le mélange oombustible (ou de l'air si le moteur doit fonctionner suivant le cycle Diésel), qui s'emmagasine dans le demi-tore inférieur c2. C'est le temps d'admission.
Le piston passe ensuite, par l'orifice 1 du disque 11, dans le demi-tore supérieur 2.1 et) en même temps. le piston g2 passe du demi-tore c1 dans le demi-tore c2, l'étanchéité étant, immédiatement après ces passages, parfaitement réalisée.
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Le piston ± 2 trouve donc, dans le demi-tore 0 2, le mélange aspiré par le piston g1 et il comprime ce mélange de- vant lui, cependant que, sitôt qu'il a découvert les lumières 1 , il aspire derrière lui pour le piston g1. C'est le temps de compression.
Quand le piston g2 a comprimé devant lui, au delà d'une certaine pression, le mélange admis, la soupape hl s'ou- vre et le mélange pénètre dans l'intérieur dudit piston. Dès que l'orifice 1 se présente devant ledtt piston, le mélange situé devant ce piston se détend dans le demi-tore c 2 et la soupape h1 se ferme à nouveau.
Le piston passe alors, par l'orifice 1 ), dans le demi- tore supérieur c1, et l'obturation, entre les deux demi-tores est à. nouveau réalisée par le disque 1 1 (pour la partie gauche de la figure).
A un moment que l'on peut rendre variable en action- nant le bout d'arbre i, une étincelle éclate entre les pointes , de la bougie vissée dans l'ouverture 1 et le mélange situé dans la rainure m2 et le conduit m1 s'enflamme, ce qui fait exploser le mélange contenu dans le piston; la soupape h2 s'ou- vre automatiquement, sous l'effet de la détente des gaz enflam= més et, étant donné de plus que le disque 11 réalise une par- faite étanchéité, le piston g2 est actionné dans le demi-tore c1. C'est le temps moteur.
Si le moteur est agencé en moteur Diesel, au lieu que ce soit l'étincelle qui éclate, c'est naturellement l'injection du combustible qui s'effectue, à ce moment, à l'intérieur du piston, pour produire la combustion, engendrant la surpression motrice.
Pour être bien sûr que les gaz brûlés s'échappent de façon convenable de dedans le piston g2, on maintient positive- ment l'ouverture de la soupape h2, par la came il, le poussoir h4 et le levier h3, une fois que cette ouverture a été réalisée par l'explosion ou la combustion du mélange admis.
Le piston découvre bientôt la tubulure k par où les
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gaz brûlés s'échappent. C'est le temps d'échappement.
A ce moment (ou au bout de quelques tours) le moteur se trouve lancé, et supposons le régime permanent atteint.
Le piston g2 franchit le disque ¯1 2, passe dans le demi-tore c2, comprime devant lui le mélange admis par le pis- ton g1 et aspire derrière lui pour ce dernier piston.
Pendant le temps ce piston g1 a, comme expliqué plus haut, pénétré dans le demi-tore inférieur, comprimé devant lui le mélange, emmagasiné celui-ci dans son intérieur, franchi le disque 11, pénétré dans le demi-tore supérieur, et été actionné par explosion ou combustion.
Mais le piston, en pénétrant dans le demi-tore supé- rieur, a trouvé devant lui des gaz brûlés, evacués du piston g2, et qui ne s'étaient pas échappés. Le piston g1 va alors chasser devant lui ce résidu de gaz et les évacuer par la tubulure k.
C'est le temps de balayage.
Il convient également de noter que le piston g2, qui avant de pénétrer dans le demi-tore supérieur avait, au mbment où sa soupape h1 s'était fermée, laissé entre lui et le disque
11, un résidu de mélange combustible, a poussé ce mélange immé- diatement devant lui, pendant son parcours dans le demi-tore supérieur ; ce mélange s'est très peu échappé par la tubulure k et il se trouve comprimé dès que le piston a franchi la lumière de ladite tubulure, le disque 1 2 ne s'étant pas encore effacé.
Quand l'ouverture 1 se présente, ce mélange se détend dans le demi-tore inférieur et vient se mélanger au mélange frais aspiré par le piston g1. Il y a , en quelque sorte, surcompression, et aucune perte de mélange combustible n'est pratiquement à enre- gistrer.
, On conçoit, enfin, que les diverses opérations se ré- pètent semblablement à tous les tours, temps moteurs se pro- duisant par tour du rotor, ce qui rend ce moteur équivalent à
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,-un moteurAt-oylindrique, à mouvement alternatif.
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En fin de quoi, on a établi un moteur rotatif qui présente surtout, entre autres avantages, sur les moteurs usuels, celui d'être rationnel, puisque aucun organe ne se trouve en mouvement alternatif,et celui d'utiliser au mieux la détente des gaz, puisque les pistons fonctionnent à la fois comme pistons-fusées et comme pistons-moteurs.
Comme il va de soi, et comme il ressort d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite aucunement à celui/de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des mo- des de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement indiqués; elle en embrasse au contraire toutes les variantes, notamment celles où, pour favoriser le remplissage des pistons, on commanderait positivement les soupapes d'entrée h1, celles où les soupapes hl, h2 seraient remplacées par tous autres dispositifs d'obturation appropriés, tels clapets, -ron- delles, boisseaux, lumières efaçables, etc..