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BREVET D'INVENTION.
"Perfectionnements apportés aux procédés et dispositifs pour faire fonctionner une machine motrice par combustion interne Il.
Les moteurs à combusttion interne, connus jusqu'ici, présentent de nombreux inconvénients par rapport aux machines à vapeur et à piston. Ils exigent des conditions particulières pour le combustible, ils ne supportent nullement des surchar- ges aussi élevées et doivent par conséquent être construits pour une puiesance plus élevée et, en outre, pour des machines mobiles on doit leur faire comporter une transmission à vitesse variablee Par contre la machine à vapeur et à piston a un facteur de puissance plus mauvais, elle est plus encombrante et plus lourde et, en outre, elle n'est pas immédiatement prête à démarrer.
Ces inconvénients des moteurs à combustion interne sont écartés par le procédé selon la présente invention en effectuant la combustion non pas dans les cylindres moteurs mais dans au moins deux chambres de combustion, fonctionnant par al-
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ternance, chacune de ces chambres ayant un volume qui corres- pond à un multiple du volume de remplissage total de tous les cylindres moteurs Ces chambres de combustion sont alimentées alternativement avec de l'air et du combustible après quoi on provoque la combustion. Les gaz sous pression, obtenus par la combustion, sont alors introduits dans les cylindres moteurs dans lesquels ils se détendent et hors desquels ils sont expul- sés pendant le. course de retour des pistons.
Par le choix du volume d'une chambre de combustion on peut adopter un nombre aussi grand que voulu pour les temps moteurs dans le cylindre, la durée de combustion pouvant être choisie à volonté c'est-à- dire peut être prolongée de sorte que le moment d'allumage de- vient sans importance.
On a déjà décrit des cnambres dites "chambres de pré- combustion ou auxiliaires" ou -encore "chambres complémentaires ou de tourbillonnement", etc. Ces chambres sont toutes raccordées par des boites ou conduits de combustion non-abturables, par des treillis ou analogues aux cylindres moteur$ et font par consé- quent partie de leur volume de compression. Elles interviennert donc avec la même période de fonctionnement que le cylindre mo- teur. Avec chaque cylindre moteur coopère une chambre et chaque chambre n'alimente que son cylindre.
De même la disposition, suivant laquelle le cylindre moteur d'une machine à combustion interne refoule directement de l'air dans un foyer rempli de combustible solide incandescent de manière que les gaz combus- tibles ainsi produits puissent se détendre à leur tour à l'in- térieur du cylindre, ne se différencie en principe pas des dis- positions avec chambres dont question plus haut.
L'objet de la présente invention se distingue essen- tiellement de cette dernière disposition par le fait que dans chaque chambre de combustion se forme, indépendamment de la pé- riode de fonctionnement dans un cylindre moteur, un multiple du volume de remplissage de tous les cylindres moteurs, que la combustion dans la chambre produit donc des gaz d'alimentation
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qui suffisent à plusieurs temps moteurs de tous les cylindres moteurs et que la chambre de combustion alimente donc tous les cylindres moteurs.
Le procédé est mis en oeuvre comme suit en se réi'é- rant aux figures schématiques 1 et 2 des dessins ci-annexés, la figo 1 étant une vue en plan (partiellement en coupe) et la fig. 2 une vue de coté.
Par un compresseur commun 1 on charge alternativement les deux chambres de combustion 2 avec de l'air comprimé ou avec du gaz sous pression et de l'air comprimé. Pour des com- bustibles gazeux ou gazéifiés on provoque ensuite la combustion par allumage électrique. Pour des combustibles liquides, ceux- ci sont injectés dans la chambre de combustion et sont enflam- més dans de l'air chaud.-Pour des combustibles pulvérulents ceux-ci sont entraînés par l'air comprimé pénétrant dans la chambre de combustion et sont ensuite enflammés quand la char- ge augmente.
Des combustibles solides, granuleux ou en morceaux sont, indépendamment de la charge, amenés à une grille ou autre disposition du même genre établie dans les chambres de combus- tion dans lesquelles ils sont rendus incandescents de manière que l'air comprimé introduit au-dessus ou en dessous du foyer puisse provoquer la combustion d'une partie des combustibles solides. Des combinaisons des procédés décrits ou d'autres pro- cédés pour l'amenée du combustible et pour provoquer son in- flammation peuvent être envisagés. Des chambres de combustion
2 partent des tubes 3 vers la tubulure de répartition 4 qui est alimentée alternativement par chacune des deux chambres de combustion.
De la tubulure de répartition 4 partent des con- @ duits d'admission 5 vers les cylindres @ moteurs 6 qui sont ainsi alimentés par ces conduits. Dans les cylindres moteurs 6 se produit la détente des gaz introduits avec fourniture de puissance à l'arbre moteur. Penc,ant le retour des pistons ces gaz sont refoulés dans les conduites d'échappement qui communi- quent avec la tubulure d'échappement commune 7. Quand la pres-
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sion dans la chambre de combustion 2, en phase de débit, est descendue jusqu'à la pression motrice finale adoptée, les gaz qui subsistent dans cette chambre sont, en totalité ou en par- tie, ainsi que leurs résidus éventuels introduits dans la con- duite de décharge 8 par leur propre surpression.
En ouvrant l'organe d'admission 9, on obtient le refoulement du mélange air comprimé-gaz, au cas où il s'agit de combustibles gazeux ou gazéifiés, par le compresseur 1 ou son receiver dans la chambre de combustion 2, où. ce mélange est allumé par le disoo- @ sitif d'allumage. Pour descombustibles liquides, le compres- seur 1 refoule de l'air comprimé dans la chambre de combustion
2 dans laquelle on injecte le combustible liquide par l'injec- teur de combustible 10 et après fermeture de l'organe d'admis- sion 9, le combustible s'enflammant alors dans l'air chaud.
Pour des combustibles pulvérulents le compresseur 1 refoule de l'air sous pression (fig. 5) dans la chambre de combustion 2, cet air atteignant une grande vitesse dans la tuyère 11 et entrai- nant le combustible pulvérisé hors du réservoir 12 par des pe- tits orifices 13, la quantité de combustible entraîné pouvant être modifiée en faisant varier la section des orifices 14 pré- vus pour de l'air additionnel, cette variation de section pou- vant être obtenue à l'aide d'un registre coulissant 141 par exemple. Le courant d'air produit ainsi un bon tourbillonnement du combustible pulvérisé dans la chambre de combustion et celui- ci s'enflamme quand la température d'allumage est atteinte, le cas échéant avec intervention de catalyseurs 15, ce qui provo- que la fermeture de l'organe d'admission 9 (le cas échéant une soupape de retenue).
Pour du combustible compact ou en morceaux on a re- cours à une disposition analogue à celle montrée sur la fig. 3 (en coupe longitudinale) et sur la fig. 4 (en coupe transversa- le). Dans ce cas on obtient par l'ouverture de l'organe d'ad- mission 9 une introduction d'air comprimé dans la tuyère 11
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avec accroissement de vitesse, cet air circulant de manière telle et suivant le sens horlogique pour la fig.
3, le long d'une trémie 16 ou analogue,établie dans ladite chambre, que cet air passe plusieurs fois et sous forme de soufflage par le haut et par le bas au travers d'une grille 17 ou analogue de manière à faire brûler les combustibles incandescents reposant sur cette grille, cette combustion étant avantageusement favo- risée par des catalyseurs 15 alors que l'amenée du combustible solide a lieu, indépendamment de la charge de la chambre de combustion mais en fonction de la dépense en combustible, par l'intermédiaire d'un robinet 18, d'un distributeur rotatif, d'un tiroir ou analogue. Pour tous les genres de combustibles, l'organe d'admission 9 se ferme quand la cnarge est terminée.
Quand la chambre de combustion 2 a fourni ses gaz jusqu'à la pression motrice finale adoptée et quand son organe de déchar- ge 19 est fermé, l'organe de décharge 19 de l'autre chambre de combustion 2 est ouvert. Les gaz combustibles s'écoulent par les conduits 3, 4 et 5 vers les cylindres moteurs 6 dans les- quels ils pénètrent suivant les ouvertures successives de leurs organes d'admission 20 de manière que les remplissages se fas- sent avec les décalages voulus. Après la fermeture desdits orga- nes 20 on,obtient la détente de ces gaz lesquels, pendant le retour des pistons, sont évacués par les organes de décharge ouverts 21 dans la tubulure d'échappement 7.
Pour des combustibles donnant des résiaus, comme dans le cas des fig. 3 et 5, les gaz combustibles sont dirigés de manière telle que lesdits résidus soient retenus par des chica-
22 nes, par un effet centrifuge, par un tamis réfractaire, par un champ électrique ou autrement et puissent ainsi s'accumuler à proximité de l'organe de décharge 23. Dans le cas où la chambre de combustion 2 a fourni ses gaz combustibles jusqu'à la pres- sion motrice finale adoptée, l'organe de décharge 19 se ferme et l'organe de décharge 19 de l'autre chambre de combustion 2
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s'ouvre aussitôt, la combustion ayant entre temps eu lieu dans cette dernière chambre jusqu'à la pression motrice initiale.
Dans la chambre 2 se produit l'ouverture de l'organe d'évacua- tion 23 de manière que les gaz combustibles restants ou une partie de ceux-ci puissent être évacués à l'air ibre par la différence existant entre la pression motrice finale de la chambre de combustion et la pression atmosphérique. Dans le cas de combustibles avec résidus, comrne sur les fig. 3 et 5, les résidus accumulés à proximité de l'organe d'évacuation 23 sont entraînés vers l'extérieur, ce qui est favorisé par des écrans directeurs appropriés 24 (fig. 3). Cette évacuation des résidus ne doit pas être faite après chaque période de travail des chambres de combustion.
Les chambres de combustion ainsi que les conduits 3, 4 et 5 peuvent être constitués sous forme d'accumulateurs de chaieur 25 de manière à obtenir une compensation entre l'état initial et l'état final des gaz combustibles. Finalement on peut faire intervenir les gaz d'échappement, provenant des cy- lindres moteurs et des chambres de combustion, pour le chauffa- ge préalable de l'air comprimé et du mélange air comprimé-gaz.
Les combustibles pulvérulents ou solides ou les huiles visqueu- ses peuvent, selon les fig. 3, 4 et 5, être préchauffés dans les chambres auxiliaires 12 ou les trémies 16 des chambres 2.
En amont de chaque cylindre moteur 6 on peut établir éventuellement une tuyère 26 (fig. 6) et les pistons peuvent avoir une tête évasée 27 de manière que les pressions et tem- pératures élevées des gaz combustibles soient diminuées pendant leur passage dans la tuyère 26 et soient converties en énergie cinétique laquelle est transformée par l'action sur le piston évasé 27 et selon le principe connu des turbines en travail utile fortement accru. Il en résulte que la chaleur est trans- formée autant que possible en vitesse de sorte que les précau- tions pour le refroidissement sont réduites en conséquence.
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Le réglage du régime du moteur a lieu par modifica- tion du débit d'air par le compresseur 1 et, par conséquent, peur une durée plus ou moins prolongée de la phase de travail des chambres de combustion 2 ainsi que par le réglage du rem- plissage à l'aide des organes d'admission 20 des cylindres moteur 60 On peut également charger plus ou moins fortement les chambres de combustion 2.
Par rapport aux machines connues on obtient les avan- tages suivantso Le remplissage des cylindres moteurs peut être modifié d'une manière appréciable. Il en résulte qu'on peut adopter un régime normal plus petit et qu'un 'fonctionnement en pointe avec une puissance plus grande devient possible. Pour des moteurs propulsant des véhicules, la transmission variable. peut être supprimée. Tout le travail de compression est réuni dans le compresseur ce qui permet de diminuer ce travailo Les cylindres moteurs fonctionnent à deux temps et disposent en utre de tout un temps pour effectuer l'échann ement. En rédui- sant la durée de combustion on peut adopter des vitesses de ro- tation plus grandes.
Avant tout on peut utiliser des combusti- bles brûlant lentement et même des combustibles solides ou pul- vérulents, pour la raison que le moment d'allumage et la durée de combustion sont indépendants de la vitesse de rotation de la machine motrice. Comme dans les chambres de combustion il se produit toujours une combustion de gaz pouvant servir à l'a- limentation des cylindres pour plusieurs temps moteurs, des quantités plus grandes de combustible peuvent être traitées ce qui facilite le dosage. D'autre part du combustible en excès ne peut pénétrer dans les cylindres moteurs mais reste dans la chambre de combustion jusqu'à la combustion suivante ou est évacué directement hors de cette chambre avec les résiaus.
Des irrégularités dans les pressions et les températures ne se ma- nifestent pas jusqu'aux cylindres moteurs et par conséquent pas jusqu'au mécanisme entraîné. De même des variations dans la
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vitesse du moteur sont sans influence sur la combustion. Comme la quantité des gaz combustibles dans les chambres de combus- tion convient à la charge des cylindres pour plusieurs temps moteurs, on peut utiliser d es dispositifs 'injection ou d'a- limentation plus grands, ceux-ci étant plus simples et plus sûrs. En outre les cylindres moteurs ne comportent plus des s@upapes d'admission de combustible et des depositifs d'allumage, de même que des pompes à combustibles, des soupapes de démarra- ge et des soupapes de sûreté.
La culasse des cylindres moteurs devient plus simple et sa forme est indépendante des conditions exigées pour des chambres de combustion. Des températures éle- vées, résultant de la combustion, ne se produisent pas dans les cylindres moteurs, ce qui prolonge la durée des pistons et des soupapes et diminue la consommation d'huile de graissage, d'un prix élevé. L'enlèvement des résidus de la combustion (calami- ne) -- qui constitue un problème non-résolu jusqu'ici -- est rendu possible par suite que le combustible ne pénètre pas directement dans les cylindres moteurs mais bien dans les cham- bres de combustion, ces résidus pouvant donc être retenus dans celles-ci entre les chambres de corabustion et les cylindres moteurs.
L'espace relativement grand dont on dispose dans les chambres de combustion permet d'y établir dans les meilleures conditions des éléments de contact agissant comme catalyseurs, ce qui favorise la combustion et permet d'obtenir d'autres avantages. Le procédé peut être mis en oeuvre dans des condi- tions thermiques particulièrement économiques et favorables.
En outre le facteur de puissance thermo-dynamique peut être choisi à volonté pour la raison que le degré de détente des gaz actifs est complètement indépendant du rapport de compression pendant la compression. En effet, le degré de aétente est (dé- terminé par le remplissage réglé par les organes d'admission des cylindres moteurs et qui est absolument indépendant du rap- port de compression dans le compresseur. Par contre, dans les
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moteurs à combustion interne connus le degré de détente dépend du rapport de compression puisque le même cylinare fonctionne comme compresseur et comme machine motrice.
Finalement la durée de combustion, qu'on peut pro- longer à volonté, et l'utilisation de catalyseurs permettent l'intervention d'un excès moindre en air ce qui améliore le facteur de puissance et donne un meilleur rendement Unitaire.
REVENDICATIONS.
1. Procédé pour faire fonctionner une machine motrice par combustion interne à l'aide de combustibles de toute natu - re, plus particulièrement des combustibles solides, pulvéru- lents, granuleux ou en morceaux, caractérisé par le fait qu'on introduit des gaz ou mélanges gazeux contenant de l'oxygène et comprimés en même temps que du combustible, qui peut également être introduit séparément -- le cas échéant en maintenant cons- tamment les résidus de combustion (cendres) ou la poussière de combustible à l'écart des cylindres moteurs -- dans au moins deux chambres de combustion fonctionnant par alternance, cha-
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1."'hI\. <. cune desdites chambres contenant une charge qui est un multiple du remplissage total de tousles cylindres moteurs;
qu'on por- vcque dans chacune desdites chambres de combustion et de la ma- nière connue une combustion ou une explosion; et qu'on fait pas- ser les gaz résultant ainsi de la combustion hors des chambres de combustion successivement dans le ou les cylindres moteurs proprement dits afin qu'ils puissent refouler par leur pression les pistons desdits cylindres pour être refoulés par ces pis- tons; lorsque ceux-ci exécutent un deuxième temps, des soupapes ou autres organes distributeurs permettant d'obtenir une coopé- ration régulière du compresseur, des chambres de combustion et ! des cylindres moteurs.
2. Procédé tel que spécifié sub 1, caractérisé par le fait quéon prévoit un refroidissement entre la chambre de com- bustion et les cylindres moteurs.
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