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BREVET D'INVENTION. " Perfectionnements apportés aux moteura àdeux temps à. bielle et manivelle et à. pompe d'aalimentation d'air, notamment aux. moteurs à. combustion interne ".
L'invention est relative aux moteurs à. deux temps à biel- le et manivelle et à. pompe d'alimentation d'air; et elle concer- ne plus particulièrement (parce que c'est en leur cas que san ap- plication paraît devoir donner le plus d'intérêt), mais non ex- clusivement, parmi ces engins, les moteurs à. combustion interne.
Elle a pour but, surtout, de rendre tels, lesdits en- Sine, qu'ils répondent,mieux que jusqu'à présent, aux divers de- siderata de la pratique.
Elle consiste, principalement, à prévoir, pour la com- mande du piston de la pompe d'alimentation d'air à. faire compor- ter aux moteurs du genre en question un attelage cinématique comportant au moins un organe intermédiaire animé d'un mouvement d'oscillation approprié.
Elle consiste, mise à. part cette disposition principale, en certaines autres dispositions, qui s'utilisent de préférence en même temps, et dont il sera plus explicitement parlé ci-après.
Elle vise plus particulièrement un certain mode d'ap- plication, ainsi que certains, modes de réalisation, desdites dis-
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positions; et elle vise plus particulièrement encore, et ce à,. titre de produits. industriels nouveaux, les moteurs du genre en
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question comportant application desdites dispo-sitions, les élé- mente spéciaux propres à leur établissement, ainsi que les ins- tallations, fixes ou mobiles, comportant de tels moteurs.
Et elle pourra., de toute façon,- âtre bien comprise à
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l'aide du aomplément de description qui suit, ainsi que des des- sins ni-annexés, lesquels complément et dessins sont, bien en-
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tendu, donnés surtout à titre d'indiaation. La fig. le de ces deasinap montre;, en coupe verticale axiale schématique, un moteur à. combustion interne monocylindri-
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que vertical, établi conformément à l'mvention.
Les fig. 2 et 3 montrent, plus achématiquement encore, deux variantes de la disposition densemble de ce même engin.
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Les. fie.> 4 et 5 montrent, de même, la première un-dis- positif pour la commande de la pompe d'mjeation dudit moteur et la seconde un dispositif pour la régulation au.tomatique du débit de cette pompe*
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Les fin. 6e 7 et 8, montrent, toujours achématiquement, trois dispositifs différents pour la'commande de la soupape d'é- chappement de ce même moteur.
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Les fig.. 9 et 10 enfin, sont des vues schématiques, en élévation- et en vue latérale avec portions, coupées ou arrachées, montrant la. circulation de: l'air de refroidissement du système radiateur du moteur en question.
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Selon 1#invention, et plus particulièrement selon ce- lui de ses. moda6., d!'tPpJ.ice..tion,. ainsi que ceux des modes de réa- lisatian. de s.es diverses parties, auxquels il semble quil y ait lieu. désaccorder la préférence, se. proposant, par exemple, d'éta- blir un moteur monocylindrique à. deux temps, à pompe d'alimenta- tion, on s'y prend comme suit, ou de façon analogue.
On agence ce moteur de manière telle qu'il comporte, ainai, que connu, dune part, un cylindre 1. dans lequel coulisse un piston mo-
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teur 2 attaquant par une bielle motrice 3 un vilebrequin 4, et, d'autre part, un corps 5 pour sa pompe d'alimentation d'air, ledit corps étant de préférence disposé concentriquement au cylindre 1 et étant, dans ce cas, propre à recevoir un pis- ton annulaire 6, l'ensemble étant, de préférence, tel que, lorsque le pis- ton 2 se trouve aux environs de son point mort bas, il découvre des lumières 7 faisant communiquer le cylindre 1 avec le corps de pompe 5 et que, lorsque ledit piston 2 se trouve aux- environs de aon point mort haut,
il découvre également ces mêmes lumières 7 faisant alors communiquer le corps de pompe 5 avec la capacité du carter dans lequel on admet de l'air de préférence épuré, mais, au lieu d'assurer la liaison du piston annulaire 6 1$arbre vilebrequin par un dispositif de bielle et manivelle ou excentrique, on a recours, à cet effet, à un attelage ciné- matique comportant un organe intermédiaire animé d'un mouvement d'oscillation approprié, mouvement cinéma.tique que l'on consti- tue, par exemple, par un levier à deux bras 8 propre à osciller autour d'un axe 9, dont un braa 10 est relié au piston 6 par par exemple/au moina une biellette 11 et dont l'autr.e bras 12 eat reliée par exemple aussi par une biellette 13, à un axe 14,
fixe par rapport à la susdite bielle motrice 3.
On agence, de préférence, les divers éléments de cet at- telage cinématique, de manière talle que la remontée du piston annulaire 6 soit assurée en temps utile et avec une vitesse au- périeure à celle dont il est animé lors de sa descente.
A cet effet, par exemple, on matérialise le susdit axe 14 par un tourillon que l'on fait porter latéralement à la tête de la bielle 3.
La projection de cet axe sur un plan lui étant perpendi- culaire décrit alors une aorte d'ellipse A (fig. 1) et ce avec une vitesse légèrement irrégulière.
On dispose de manière telle, par rapport à ladite ellip- se A, l'axe de pivotement Q du levier à deux bras 8 et on donne
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au bras. 12. de. ce levier, ci $une part, et à la biellette 13, d'au- tre part* des longueurs elles-mêmes telles, , que,,-lorsque l'axe 14 décrit l'ellipse A, donc que le levier 8 effectue un aller-re- tour, l'arc d*ellipse correspondant à la course d'aller soit su- périeur à celui correspondant à la course de retour.
Ce résultat s'obtient, en pratique, dans tous les cas, sauf dans certains cas particuliers et, 1'ellipse A étant donnée, on découvrira sans difficulté la solution optimum en traçant plu- sieurs épures avec ¯diverse.3 valeurs pour la longueur du bras 12 et celle de la. biellette 13.
Avantageusement onadopte, en outre, un léger desaxage du cylindre par rapport à l'axe moteur, desaxage qui, entre au- tres avantagea, facilite l'obtention d'une bonne distribution par le passage en temps opportun, des pistons 2 et 6 devant les lu- mières de communication.
On agence de manière telle, l'axe 9 de pivotement.du le- vier 8, ou bien. qu'il soit fixe et alors porté par le bâti de l'en- semble (fig. 1) auquel cas la biellette 11 doit être interposée entre le bras 10 et le piston 6, ou bien qu'il soit susceptible de se déplacer par exemple par glissement, ou mieux, en étant porté et guidé par un support 15 oscillant autour d'un axe 16 dispos.4, lui-même, soit plus loin (fig. 2), soit plus près (fig. 3), de l'axe du vilebrequin que l'axe 9 lui-même, auxquels cas., bien entendu, le bras 10 peut être relié directement au piston 6.
Selon la position de cet axe 16 ainsi que les longueurs respectives des divers bras de levier, on obtiendra, bien. enten - du, des résultats différents en ce qui concerne l'irrégularité cherchée du mouvement du. levier 8 ainsi qu'en ce qui concerne l'instant des passages des piatona 2 et 6 en regard des lumières de communication et on adaptera.la solution la plus satisfaisan- te à ces deux-points de vue.
Grâce à l'irrégularité de mouvement obtenu, on con- çoit que, lorsqu'on aura. relié L'extrémité du. bras. 10 -du le-
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vier 8 au piston annulaire 6, on aura atteint le- résultat dé- siré, savoir une descente lente dudit piston 6 'correspondant au temps d'aspiration de la pompe et une remontée rapide de cet organe correspondant au temps de refoulement.
L'une des solutions paraissant la plus intéressante en pratique dans le cas d'un moteur vertical, est représentée par les dessins.
Selon cette solution, on dispose l'axe 9 latéralement par rapport à l'axe du cylindre 1 et à un niveau supérieur à celui de l'arbre moteur, on donne au levier 8 la forme d'un renvoi de sonnette tournant ses deux bras 10 et 12 vers le bas, le bras 12, relié à l'axe 14 étant celui le plus éloigné du susdit axe, enfin on donne aux divers éléments de l'ensemble des lon- gueurs telles que l'arc décrit par l'extrémité du bras 10 soit de l'ordre de 60 et soit sensiblement symétrique par rapport à l'horizontale passant par l'axe 9.
On conçoit que, grâae,à la remontée rapide du piston 6 on obtient un bon remplissage du cylindre moteur, donc un bon rendement.
Bien entendu, le dispositif d'attelage cinématique venant d'être décrit peut être utilisé quel que soit le cycle (à explosion ou à combustion) selon lequel on désire faire fonctionner le moteur à deux temps à établir.
Cependant, si l'on se propose plus particulièrement d'établir un moteur à combustion interne, il sera possible de le faire de façon fort simple grâce à l'existence dudit dispo- sitif cinématique, dispositif qui pourra contribuer à, l'action- nement, tant de la pompe d'injection 17, que du système d'é- chappement à faire comporter.au moteur à établir.
Pour ce qui est, d'abord, des moyens à utiliser pour l'actionnement de là pompe d'injection, on les constituera, avantageusement, soit par une came oscillante 18 (fig. 1) que l'on rendra
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solidaire du levier 8, attaquant directement le piston de la pompe d'injection grâce à une rampe disposée de manière telle que l'injeation. ait lieu à l'instant désiré,, soit par une bielle ou semblable 19 (fig. 4) reliant au piston de la pompe d'injection- un point de l'attelage cinéma- tique décrivant une courbe présentant, par rapport à la bielle 19, une partie montante (ou descendante) à l'instant où l'in- jection. doit se produire.
En pratique, les divers points de la biellette 13 décrivent de telles courbes. C'est ainsi que, si l'on choisit un point 20 de ladite biellette situé plus près du bras 12 que de l'axe 14, on constate qu'il décrit une courbe B présentant une partie (figurée en trait fort qur la fig. 4) parcourue par le point 20 pendant la période où doit avoir lie l'injection la plus prolongée que l'on ait à envisager (c'est-à-dire allant au moins de depuis un peu avant le point mort haut jusqu'à@un angle de par exemple 30 après ce point), partie qui estas- cendante par rapport à la bielle 19 si on donne à cette bielle une longueur suffisante, donc qui est susceptible de provoquer la remontée du piston, de la pompe, remontée qui, pour l'mne. de ses parties au moins, peut produire le refoulement'.
Quel que soit le mode d'actionnement adopté, le pis- ton de la pompe d'injection aura, pour chaque tour-de moteur, la même course., Il sera cependant, bien entendu, en général utile de prévoir- des. moyens propres à faire varier le.-débit de la pompe afin de pouvoir faire varier le régime de marche ou le maintenir constant pour des charges différentes.
A cet effet on aura, par exemple, recouns a tout dis- positif-approprié., tel que celui, comportant, ainsi que connu, un piston présentant des rampes propres à coagir avec des ori- fices du cylindre, ledit piston pouvant être amené à tourner au tour de son axe afin de faire varier au moins l'un des deux instants du début et d.e la fin. du refoulement, la rotation du piston étant assurée,, soit manuellement, soit par un régulateur centrifuge ou autre.
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Cependant il sera facile de profiter du mouvement alternatif du levier 8 pour établir un régulateur de vitesse particulièrement simple et efficace.
A cet effet, par exemple (fig. 5), on constitue la pompe d'injection 17 de manière telle que, lors de la remontée de son piston, elle assure le refoule- ment tant qu'un conduit 21, débouchant dans la chambre de re- foulement, n'est pas obturé, on prévoit, pour commander ce conduit 21, un tiroir ou semblable 22 que l'on r@éalise avantageusement sous la forme d'un piston coulissant dans un cylindre 23 dans lequel débouche le conduit 21 et propre soit, pour certaihea de ses positions, à @@turer ledit conduit 21, soit, pour ses positions en deçà et au delà des précédentes, à le mettre en communication avec un conduit d'alimentation 24, et, enfin, on prévoit, pour l'actionnement du tiroir 22,
des moyens tels que la vitesse dudit tiroir-au moment où.le susdit piston passe en regard du conduit 21 (donc la durée de l'injection)', puisse varier ainsi que, éventuellement, l'instant @ du milieu de l'injection.
On conçoit que cette disposition est particulièrement avantageuse puisqu'elle permet: d'une part, de disposer le débouché du conduit 21 dans le cylindre de la pompe d'injection au-dessus- de la partie de ce cylindre qui est au contact du piston, donc d'avoir un corps de pompe sans lumières devant être d'une grande dureté, ce qui permet d'établir ledit corps de pompe par exemple en régule ou autre corps analogue ainsi que décrit dans la demande de brevet N 296.022 déposée au même nom que la présente le 21 janvier 1931., d'autre part,de donner au débouché du conduit 21 dans le cylindre 23, la forme d'une rainure annulaire assurant un début et une rupture brusque du débit de la pompe d'injection;
@ d'autre part, enfin, si l'on ferme la partie du cylindre
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23 se trouvant en regard de celle des faces du tiroir 22 qui détermine la fin de l'injection, d'obtenir, si l'on prolonge le mouvement dudit tiroir après ladite fin un effet de succion qui assure une dépression dans le conduit allant à l'inecteur (d'où reaspiration de la petite' goutte de combustible restant l'orifice de l'injecteur à la fin de l'injection) ainsi que le remplissage rapide. de la pompe d'injection; bien entendu, dans ce cas, il faudra prévoir, dans la partie borgne du cy- lindre 23 un clapet *+de retour vers le conduit d'alimenta- tion afin d'assurer l'évacuation de L'huile pendant l'obtura- tion, par le tiroir 22, du conduit 24.
Dans le cas particulier du moteur comportant le dis- poaitif cinématique décrit plus haut, on constitue avantageu - sement-les moyens pour l'actionnement du tiroir 22 de manière telle que ce' tiroir tende à se déplacer plus vite lorsque le mouvement alternatif du levier à deux. bras- 8 devient plus ra- pide. cet effet on relie simplement, par exemple par une bielle 25 ledit tiroir 22 à un point 26 oscillant avec le sus- dit levier 8 et qui se trouve amené à s'éloigner de l'axe de pivotement 9 lorsque la vitesse d'oscillation du levier 8 croit, disposition que l'on réalise, par exemple-ainsi que mon- tré sur.la fig.
5, en ayant recours à une mass.elotte 27 susceptible de cou- lisser dans un guide radial- porté par le bras 12 de préférence vers son extrémité libre, un ressort 28 tendant l'empêcher de s'écarter de l'axe de pivotement 9, en adjoignant à cette masselotte un dispositif dmortis- sement (dash-pot ou semblable) tel que, lorsque le levier 8 oscille, la masselotte ne se déplace que sous l'action de la résultante das.
forces centrifuges instantanées prenant naissan- ce aux- divers instants de l'oscillation (forces centrifuges toujours de même sens mais passant d'une valeur nulle aux deux- extrémités de la course à un maximum intermédiaire),
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en reliant la masselotte 27 par une tige 29 courant par exemple le long du bras 12, à l'une des deux extrémités d'un renvoi de sonnette 30 tel, et articulé de manière elle-même telle autour d'un axe 31 solidaire du levier 8, que, lorsque la susdite extrémité se rapproche du guide de la masselotte 27, l'autre extrémité dudit renvoi de sonnette s'écarte de l'axe de pivotement 9, enfin en prenant, sur cette autre extrémité, le susdit point 26, ce grâce à quoi, lorsque le moteur tend à dépasser la vi- tesse maximum admise,
le point 26 s'écarte de l'axe 9, la vi- tesse du tiroir 22 croît, donc la durée de l'injection décroît, d'où. rétablissement de l'équiliore.
On conçoit que, selon les diverses réalisations entre lesquelles il sera possible de choisir, et:, notamment selon que l'arc de cercle décrit par le point 26 par rapport au levier 8 lors des déplacements de la masselotte sera plus ou moins ra- dial par rapport à l'axe 9, la variation de la durée de l'in- jection s'accompagnera, ou non soit d'une avance, soit d'un re- tard, de tout le temps d'injection.
Pour ce qui est maintenant des moyens à utiliser pour assurer l'échappement des gaz brûlés, on les constitue de tou- te manière appropriée, par exemple de manière à obtenir un échappement à fin de course, ou bien, et mieux, un échappement par au moins une soupape ou semblable 32 disposée à la partie supérieure du cylindre.
Dans ce dernier cas, on a, de préférence recours, pour l'actionnement de ladite soupape, à une commande hydrau- lique comportant un piston moteur 33 et un piston récepteur 34 attaquant la soupape 32.
On utilise alors avantageusement, pour assurer l'ac- tionnement du piston moteur 33, soit une came 35, de préférence oscillante et alors portée par le levier 8 coaxialement avec la susdite came 18 @
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(sur la fig. 1 les cames 18 et 35 ont été représentées côte à cote seulement pour donner plus de clarté au dessin) voire par le support oscillant 15 (fig.
2 et 3), came qui imprime dans tous les cas deux aller-retours au piston 33 par tour du mo- teur, soit un dispositif cinématique attelé en un point décri- vant une courbe telle que la courbe B dont il a été question plus haut, courbe présentant une portion, disposée à l'instant où l'échappement doit se produire (c'est-à-dire allant de de- puis un peu avant le point mort bas juqu'à un angle correspon- dant au retard désiré pour la fermture de l'échappement).
Dans le premier de ces cas, il faudra, bien entendu, prévoir des moyens propres à empêcher le déplacement du piston récepteur 34 pour un aller-retour sur deux du piston 33, ce que l'on pourra réaliaer., soit en ayant recours au dispositif cinématique repré- senté schématiquement fig. 1 et décrit dans la demande de bre- vet N 299.042 déposée au-même nom que la présente, le 24 juin 1931, soit en ayant recours à un dispositif faisant de préfé- rence, lui aussi, intervenir les propriétés des courbes du gen- re de-la courbe B, dispositif que l'on constitue avantageuse- ment (fig. 6) en prévoyant, dans la capacité disposée entr.e les pistons 33 et 34, un orifice 36 propre à être coturé par-un ti- roir 37 ou semblable seulement pendant l'une des courses de la came 35 et, pendant l'autre course, à être mis.
en communi- cation avec une capacité de compensation 38, le tiroir 37 étant alors -attaqué, par l'intermédiaire d'une tige 39, par un point 40 (analogue au sus.dit point 20) de la biellette 13, ce grâce à quoi les positions- moyennes du tiroir 37 sont différentes pour les courses- aller et retour de la came 35 et le résultat' désiré peut être atteint.
Dans le second des susdits cas, on attellera par exemple au même point 40 dont il vient d'être question, lune
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des extrémités d'une tige 41 dont l'autre extrémité 42 se dé- placera alors d'un mouvement alternatif irrégulier que, si le tout est judicieusement établi, présentera une descente accent tuée précisément à l'instant où la soupape d'échappement soit s'ouvrir.
On voit par les dessina que, dans le cas d'un moteur vertical agencé ainsi que décrit plus haut, la courbe B est limitée, tant vers le haut que vera le bas, par des courbes tournant.leur concavité vers le. haut, la courbe inférieure étant plus concave que la courbe supérieure*. On conçoit donc que l'on pourra, si on le désire, -en donnant à la tige 41 une longueur appropriée obtenir un déplacement faible de l'extrémi- té 42 de ladite tige pendant que le point 40 décrira cette courbe supérieure, tandis que ladite extrémité 42 descendra, et remontera rapidementpendant que le point 40 décrira la susdite courbe inférieure*
On attelle alors-, par exemple par un basculeur 43 (fig. 7) ou un culbuteur 44 (fig.
8) cette extrémité 42 au pis- ton moteun qui se trouve ainsi mû dans de bonnes conditions.
Si l'on préfère avoir recours, pour commander le pis- ton récepteur, à un basculeur 43 (fig. 7), on disposera alors de préférence les corps de pompe pour les pistons moteur et - récepteur dans le prolongement l'un de l'autre, ce qui. simpli- fie à l'extrême l'installation et présente de grands avantages en ce qui concerne le bon remplissage du système hydraulique et l'évacuation de l'air hors dudit système.
Si l'on préfère,,par contre, avoir recours à un cul- buteur 44, on utilisera avantageusement, comme point de pivo- tement de ce culbuteur, l'axe 9 lui-même, le corps de pompe mo- teur étant alors relié au corps de pompe récepteur par une tu- bulure appropriée.
Bien entendu et pour avoir une ouverture et une fer- meture brusques de la soupape 32, on n'utilisera, de préféren- ce, pour assurer la levée de cette soupape, qu'une partie de
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la course du piston 33, par exemple celle figurée en trait fort sur lea courbes. B des fig. 7 et 8.
On parviendra facilement à ce résultat en ménageant (fig.
8), dans la paroi du cylindre 45 dans lequel se déplace le piston 33, une lumière 46 par laquelle le liquide refoulé par le piston puisse s'échapper tant que le piston n'a pas. obturé ladite lumiè- re. Au delà de cette position, au contraire, le piston 33 refoule le liquide vers. la piston récepteur, ce qui provoque l'ouverture de la soupape32.
La fermeture a, elle aussi, lieu bruqquement,à. tel point que, éventuellement, on aura avantage à avoir recours, pour adou- cir la retombée de la soupape sur son siège, à un dispositif amortisseur, par exemple dash-pot.
Le moteur ayant été établi de l'une des. manières venant d'ètre indiquées, on le colleté, bien entendu, par un système de refroidissement approprié, par exemple par un radiateur ou condenseur de vapeur communiquant de*façon convenableavec une chemise de:
refroidissement dont on entoure le cylindre*
On constitue avantageusement ce radiateur par deux fais-- ceaux 45 de. tubes ou.,semblables, perpendiculaires à l'axe du vile'* brequin, émargeant horizontalement d'un collecteur de vapeur, 46 disposé à la partie supérieure de la chambre de vapeur comportée, par la- suadita chemise et s'incurvant vers le bas, de part et d'autre du cylindre, jusqu'à la verticale, pour aboutir dans deux collecteurs d*eau. condensés 47 communiquant eux-mêmes avec, la susdite chemise de refroidissements
On recouvre alora le tout d'un capot 48 dana lequel on ménage,à. sa..
partie supérieure des cuies d'aération 49 et qui, ve- nant s'accoler aux- collecteurs 47 et portant des tôles 50 empê- chant les filets d'air de s'écarter, force l'air pénétrant par lesdites ouïes à passer au travers dea susdits faisceaux.
Avantageusement on prévoit, pour régler. le déoit de l'air de refroidissement; un registre au semblable 51 et, pour assurer la circulation de l'air, un ventilateur,, de préférence porté par le volant 52, aspirant, par sa pontion centrale, l'air ayant traversé: les faisceaux refroidisseurs puis ayant été ca-
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naliaé par le capot 48, ce ventilateur étant de préférence agence, ainsi que décrit dans la demande de brevet de perfec- tionnement N 298.510 déposée au même nom le 28 mai 1931, donc de manière à assurer l'épuration de l'air d'alimentation qui, ainsi qu'on l'a vu plus haut, doit pénétrer dans le carter avant d'être refoulé dans le cylindre.
Dans l'intérieur du capot 48 qui, avantageusement, se racaordera directement avec le susdit carter, on disposera, en outre, le pot d'échappement si nécessaire, ainsi que tous les organes annexes, ce qui permettra d'obtenir un ensemble mo- nobloc complètement blindé.
On conçoit que, quelles- que soient celles des diapo- sitions venant d'être décrites, que l'on ait adoptées, on aura alors réalisé un moteur dont tous les- éléments mooiles seront disposés- latéralement à l'arbre vilebrequin, et présenteront un encombrement transversal au plus égal à celui du maneton de vilebrequin..
Si l'on désire établir un moteur polycylindrique, iL suffira alors de juxtaposer dans un même carter plusieurs dis- positifs cinématiques dont les éléments aeront les mêmes, pour chaque cylindre, le seul organe mobile commun aux divers cylin- dres étant le vilebrequin. Il est évident que, grâce à cette simplification, on réalisera, facilement une grande économie de fabrication dans tous les cas où l'on désirera pouvoir, à vo- lonté, établir dea moteurs présentant un hombre de cylindres variable. Bien entendu, chaque cylindre comportera. aon propre système radiateur, tous lesdits systèmes pouvant cependant être réunis par des. canalisations d'équilibre appropriées.
Comme il va de soi, et comme il ressort d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne ae limite aucunement à celui de ses modea d'application, non plus qu'à ceux..des. mo- des. de réalisation de ses diveraea parties. ayant été plus par- ticulièrement envisagés.; elle en embrasse. au. contraire, toutes les variantes.