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Moteur à explosions jumelé, dépourvu de réaction.
La présante invention a pour abjet un moteur à explo- sions jumelé, dépouvu de réaction et pouvant être utilisé pour des véhicules ou pour des installations fixes de toute espèce. Pour permettre l'utilisation simultanée de combu- tibles solides, liquides et gazeux, le moteur conforme à l'invention comporte des compresseurs pour l'aspiration et la compression de combustibles volatils et gazeux, ainsi que des moyens pour l'admixtion simultanée de combustibles so- lides pulvérulents et est pourvu de cylindres de combustion
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communiquant avec le compresseur et complété par un disposi- tif pour l'injection de combustibles liquides additionnels pendant l'explosion.
Les dessins annexés représentent, schématiquement et à titre d'exemple nullement limitatif, un mode de réalisa- tion de l'invention. Dans ces dessins :
Fig. 1 est une coupe axiale du moteur suivant la ligne a-b de la Fig. 2,
Fig. 2 est une coupe transverale du moteur, la moitié gauche de cette coupe étant faite suivant la ligne I-I et la moitié droite suivant la ligne
II-II de la Fig. 1;
Fig. 3 est une coupe axiale verticale de la moitié inférieure du moteur,
Fig. 4 montre des détails, et
Fig. 5 est une coupe partielle radiale suivant la ligne III-III de la Fig. 2.
La référence 1 désigne le cylindre du compresseur, sub- divisé par une cloison 2 en deux chambres de travail V1 et V2 et obturé vers l'extérieur par des couvercles 3 et 4.
Dans ces couvercles 3 et 4 et dans la cloison 2 sont tourillonnés, excentriquement par rapport au cylindre 1, sur des roulements à billes ou à galets 5,6 deux arbres creaux concentriquement emboités 7, 8. Dans les chambres Vl , V2 du cylindre compresseur fonctionnent deux masses-volants dont l'une 9, est clavetée sur l'arbre creux intérieur 7, tandis que l'autre, 10, est clavetée sur l'arbre creux exté- rieur8. Les masses-volants 9,10 ont une périphérie circu- laire et leur étanchéité périphérique par rapport à la cloi- son 2 et aux couvercles 3 et 4 est assurée par des segments
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latéraux élastiques 9', 10'.
Le rayon des masses-volants est choisi de telle sorte que leur montage excentré dans le cylindre compresseur 1, elles se trouvent en contact avec la paroi intérieure de l'enveloppe du cylindre en un point, en haut dans le cas figuré. En ce point, la paroi 1 du cylindre comporte un joint d'étanchéité 11 rapporté et s'appliquant élastiquement sur la périphérie des masses- volants 9 ou 10. Dans les masses-volants sont montés, en des points situés en face l'un de l'autre, des tiroirs rectangulaires 12,13 et 12', 13' constituant un éléments correspondants, ces tiroirs portant à leurs extrémités extérieurs des barres d'étanchéité articulées 14 qui lors de la rotation des masses-volants 9, 10 trainent sur la face intérieure de l'enveloppe du cylindre de compresseur.
A cet effet, les tiroirs comportent une commande excentrée appropriée, leurs extrémitée intéerieurs s'engageant par des glissières latérales 15 dans des rainures annulaires 15' de la cloison 2 respectivement des couvercles 3, 4 et concentriques à l'axe du cylindre du compresseur. De plus, les tiroirs 12, 13 sont encore soumis à l'action de ressorts 17 à action centrifuge qui garantissent une constante application étanche des tiroirs 12, 13 ou 12', 13' sur la paroi interne du cylindre du compresseur. Le montage excentré des masses-volants 9, 10 dans le cylindre 1 du compresseur forme une chambre de travail 16 dont la partie intérieure présente la section transversale maxima. Dans lalposition des masses-volants représentée à la Fig. 2, il y a compression en avant du tiroir 13 et aspiration en arrière de celui-ci.
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Le combustible à aspirer par les deux compresseurs est de préférence constitué par un mélanges d'essence et d'air fourni par an carburateur qui peut être disposé extérieure- ment à l'enveloppe du compresseur. Le mélange d'essence et d'air est aspiré dans la chambre du compresseur a travers un orifice prévu dans chaque compresseur, derrière le joint 11, dans l'enveloppe 1.
Le combustible comprimé quitte la chambre du compresseur en 19 et atteint ainsi des canaux 20 de l'enveloppe du compresseur, Sur les deux couvercles 3, 4 de l'enveloppe du compresseurs sont disposés, pour chacun des deux compresseurs, six cylindres de cumbustion 21, 21' placés en étoile, comme le montre en grande partie la Fig. 2, un groupe de trois, A, étant disposé à la partie supérieure de la moitié gauche et un autre groupe de trois, B à la partie supérieure de la moitié droite du couvercle 3 respec- tivement 4. L'orifice d'entrée 22 des cylindres de combus- tion médiane 21 communique directement avec le canal 20 et est commandé par un piston-tiroir 24 pourvu d'orifices d'en- trée 23.
Ce piston pourvu de segements est constamment abais- sé dans sa position inférieure par un ressort 25 surmontant la pression de compression du mélange de combustible et d'air, position dans laquelle les fentes d'admission 23 se trouvent à hauteur de l'orifice d'entrée 22 ou des canaux 20 et permettent ainsi l'arrivée du combustible comprimé. Les fentes d'admission 23 du tiroir 24 sont couvertes sur la face interne par des clapets élastique 26 faisant fonction de clapets de retenue et empêchent ainsi le retour du com- bustible comprimé après son entrée. Le combustible comprimé est allumé par en dispositif d'allumage à magnéto 27 qui n'est prévu que sur les cylindres médians 21.
La pression
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de l'explosion provoque un déplacement du piston 24 vers le haut, déplacement qui provoque à son tour l'injection de cumbustibles liquides additionels (Huile brute, pétrole, eau, etc..). A cet effet, l'extrémité supérieure du tiroir 24 porte un tube 30 faisant fonction de piston plongeur et fonctionnant dans un cylindre 29 pourvu d'une arrivée latérale 28 pour le combustible liquide additionnel, ainsi qu'une soupape d'injection 31 formant atomiseur, cette soupage étant appliquée par un ressort 32 sur son siège dans les tiroirs 24. Les orifices d'admission 22 des deux cylindres à explosion 21' de chaque groupe de trois sur les deux couvercles 3, 4 communiquent non pas avec les canaux 20, mais avec les canaux 20' assurant l'arrivée de combustibles solides pulvérulents, par exemple de poussier de charbon.
Le combustible pulvérulent est fourni par des broyeurs 33, 34 montés à la partie inférieure des couvercles 3 et 4 et dont les cônes broyeurs 34 sont encore pourvus d'organes de friction élastique additionnels 35. Des vis 36 servent au réglage des broyeurs. La référence 37 désigne l'orifice d'alimentation pour l'introduction des matières granuleuses à broyer, tandis que les références 38 désignent des pignons de chaîne pour la commande des broyeurs. Le mélange d'essence et d'air provenant des canaux 20 traverse les filtres 39 et ansuite, d'abord les canaux 20' dans lesquels passe le charbon pulvérulent, et ne sert qu'ensuite à alimenter les cylindres extérieurs 21' des groupes de trois.
Comme l'indique le côté adroit de la Fig. 1, l'orifice d'admission 22 des cylindres extérieurs 21' de chaque groupe de trois communique avec des canaux 20' dans lesquels passe le mélange d'essence, d'air et de
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poussier de charbon. Les cylindres de combustion 21' de chaque groupe sont agencés comme les cylindres de combus-, tion 21, avec la seule différence qu'ils ne comportent pas de dispositif d'allumage à magnéto qui en effet ne convien- drait pas pour des mélanges contenant du charbon pulvérisé.
De ce fait, l'allumage du combustible s'effectue, dans ces cylindres extérieurs 21', par transmission directe de l'explosion produite dans le cylindre médian 21', au moyen d'une flamme en forme de dard, et à cet effet, les deux cylindres extérieurs 21' de chaque groupe communiquent avec les cylindres médians 21 par des canaux d'allumage 40 (voir Fig. 2).
Les gaz d'explosion sous forte pression dans les cy- lindres de combustion 21, 21' allumés en même temps d'un même groupe sont amenés par des ajutages 43, prévus dans une bague conique 42, réglable au moyen de vis 41, sur la couronne d'aubes 44 d'un rotor 45 ou 45'. La bague 42 est noyée devant les sorties des cylindres de combustion dans le couvercle 3 ou 4 et sa face interne convenablement rectifiée porte sur la couronne d'aubes 44 du rotor.
La bague présente sur sa face interne en contact avec les aubes du rotor, entre les ajutages 43, des alvéoles 46 de même orientation que les ajutages et permettant une expansion des gaz d'explosions sous haute pression qui rencontrent et remplissent la couronne d'aubes 44 en fournissant ainsi par réaction de l'énergie au rotor et s'échappent finalement des alvéoles 46 dans le conduit d'échappement 47 du rotor 45 en produisant par leur détente complète une dernière percussion sur l'orifice d'échap- pement 47 également prévus dans le rotor. Après que les
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gaz d'explosion ont fourni de l'énergie et se sont échap- pés des cylindres de combustion, les piston-tiroirs 24 de ceux-ci reprennent sous l'action du ressort 35 leur position basse.
Les ajutages 43 sont obturés par des tiroirs 48 commandés par les tiroirs 24 et qui ne sont donc ouverts que pendant que s'exerce la pression d'explosion, c'est-à- dire que pendant que les tiroirs 24 occupent leur position supérieure. A cet effet, les. tiroirs obturateurs 48 sont fixés sur des manchons perforés 49, eux-même fixés dans la chambre de combustion sur les piston des tiroirs. Les tiroirs obturateurs 48 peuvent aussi être vissés directement dans le siège.des tiroirs 24 de manière à supprimer le manschon 49. Les rotors 45, 45' sont montés de part et d'autre des compresseurs sur les mêmes arbres 7 et 8 que les masses-volants 9 et 10 des compresseurs qui leur correspondent.
Lors de l'emploi du moteur ci-dessus décrit pour des aéronefs, les extrémités des arbres creux 7, 8 faisant saillie sur un côté du carter du moteur, portent par l'intermédiaire de manchons de serrage 50 des hélices tubulaires 51, 52 qui assurent simultanément le refroidis- sement du moteur. A cet effet, les creux intérieurs des hélices tubulaires 51,52 communiquent par des alésages 51' ou par des canaux 52' des arbres creux 7, 8 avec des canaux d'échappement 47'. Les cylindres de combustion 21, 21' sont entourés d'une chemise 53 à ailettes de refroidissement, dont les espaces de refroidissement entourant le cylindre communiquent avec les canaux d'échappement 47'.
Grâce à l'effet d'aspiration des hélices, il se produit donc un courant d'air frais de refroidissement, indiqué par des
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flèches, qui baigne constamment l'extérieur de tous les cylindres de combustion. De plus, on a encore prévu un refroidissement par air frais de la couronne d'aubes 44 du rotor 45; à cet effet, la bague à ajutages 42 (voir Fig. 1 et 5) présente dans une partie dépourvue d'ajutages et d'alovéoles que les aubes du rotor ne peuvent dépasser qu'après avoir fourni du travail, des canaux 42' qui font communiquer les intervalles entre les aubes du rotor, lors de leur passage, d'une part avec l'air extérieur et d'autre part avec les canaux d'échappement 47' en les soumettent ainsi à un balayage intensif avec de l'air frais.
Dans uns position correspondant à celle du canal d'échappement 47, le rotor 45 comporte également un canal latéral d'entrée d'air frais 44', baignant les alvéoles 46 de la bague 42, ce canal dirigeant une partie de l'air frais aspiré par les hélices sur les alvéoles 46 et assurant ainsi un bon balayage de ceux-ci.
La référence 54 désigne des échancrures prévues laté- ralement dans le rotor et pourvues d'un couvercle 54',ces échancrures étant emplies de graisse réfrigérante. Ces échancrures 54 communiquent parades canaux 55 avec la sur- face de contact de la couronne d'aubes 44 du rotor en contact avec la couronne d'ajutage, de telle sorte que la graisse atteint les points à lubréfier par la force centrifuge du rotor.
La référence 56 désigne un réservoir à huile de grais- sage qui garantit la lubrification constante de l'intérieur du compresseur dans laquelle fonctionnent les masses-volants.
Le moteur peut par ailleurs commander une ou plusieurs pompes à huile qui envoient de l'huile de graissage pour
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le piston tiroir vers les cylindres de combustion ainsi que dans les rainures de guidage 15'.
Pour obtenir un fonctionnement économique de la machine telle que décrite, il est extrêmement important que la chambre de travail V1 ou V2 des compresseurs soit choisie de dimensions suffisantes, pour qu'une course de compression (un demi-tour des masses-volants) alimente un groupe de trois cylindres de combustion avec une quantité suffisante du mélange de combustible et d'air, pour que dans ces cy- lindres il y ait une pressions d'explosion maxima admissible pour l'allumage. On peut alors utiliser simultanément trois combustibles différents, par exemple de l'essence, du pous- sier de charbon et de l'huile brute, ce qui diminue consi- dérablement les frais d'exploitation. Entrent également en ligne de compte le benzol, le pétrole, le White Spirit, l'alcool et l'eau.
Le fonctionnement de la machine ci-dessus décrite en détail est alors le suivant :
Le compresseur fonctionnant dans l'espace V1 alimente les groupes A, B de cylindres de combustion 21, 21' sur le couvercle 3 et le compresseur fonctionnant dans l'espace V2 alimente les groupes de cylindres de combustion A', B' sur la face externe du couvercle 4, cette alimentation en mé- lange de combustible et d'air s'effectuant par alternance.
Les deux moitiés fonctionnent de manière identique, mai indépendamment. Ainsi, pour uns des moitiés, par exemple le compresseur fonctionnant dans l'espace V1, c'est-à-dire le fonctionnement des tiroirs 12, 13, aspire, à travers l'orifice d'admission dans le carter du compresseur, le mélange d'essence et d'air depuis le carburateur dans la chambre de travail V1, l'aspiration s'effectuant par un des
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tiroirs jusqu'à ce que le tiroir suivant passe devant 1' orifice d'aspiration. Dans l'exemple représenté (Fig.2) le mélange d'essence et d'air préalablement aspiré est comprimé dans la chambre de travail 16 située devant le tiroir 13, tandis que le combustible est aspiré en vue de la compression subséquente dans l'espace situé derrière le tiroir 13.
Le tiroir 13 refoule le mélange d'essence et d'air sour forte compression à travers le canal 20 et l'orifice d'admission 32 dans le cylindre de combustion médian 21 du groupe A, en même temps que, comme le montre la Fig. 2, les clapets 26 sont ouverts par la pression des gaz pour permettre l'entrée de ceaux-ci, les clapets de cintrant vers l'intérieur en surmontant l'action antagoniste de leur propre élasticité. Dès que l'opération d'admission est terminée, les clapets 26 re referment immédiatement et retiennent les gaz dans le cylindre de combustion 21.
En même temps que celui-ci s'emplissent les cylindres 21', le mélange d'essence et d'air destiné à ces derniers étant apsiré à travers le canal 20 et le filtre 39 dans les canaux â poussier 20' puis après admixtion de poussier de charbon, à travers les orifices d'entrée 22 des cylindres de combustion 21' du groupe 2 et passage des clapets de retenue 26 des pistons-tiroirs correspondants pour être retenue dans ces cylindres 21. A l'instant où le tiroir 13 obture l'orifice 19 (position a), le courant passant dans la bougie d'allumage 27 provoque l'allumage dans le cylindre médian 21 en même temps que le dard partant de ce cylindre provoque à travers les canaux 40 l'expbsion dans les deux cylindres extérieurs 21' du groupe A.
Les tiroirs 24 sont soulevés par l'explosion (partie gauche de la Flg.1) ce qui provoque une injection de combustible additionnelle
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par la soupage d'injection 31 dans le mélange explosif et en même temps l'ouverture des tiroirs obturateurs 48 pour le dégagement des ajutages correspondant à ces cylindres de combustion. Pendant un demi-tour de compresseur V1 et du rotor correspondant 45, les gaz d'explosion sont dirigés par les ajutages sur la couronne d'aubes 44 dudit rotor, puis de celle-ci dans les alvéoles 46 de la bague 42, et des alvéoles dans l'échappement 47, 'en fournissant, comme il a été dit plus haut, de l'énergie au rotor 45 par percussion et réaction.
La détente produite par le travail dans les cylindres de combustion 21, 21' du groupe permet aux tiroirs 24 de retourner à leur position basse, mouve- ment qui provoque l'obturation des ajutages 43 en même temps qu'un vide est produit dans le cylindre de pompe 29 par le retour du tube 30 jusqu'à dégagement de l'orifice latéral d'admission de combustible 28 et aspiration de com- bustible frais dans le cylindre de pompe 29. Cette opération s'est déroupée pendant que le tiroir de compresseur 13 a passé de la position a à la position b. Pendant ce temps, le tiroir 12 a passé de la position b â la position a en comprimant le mélange d'essence et d'air préalablement as- piré et en le refoulant vers les cylindres de combustion du groupe B, car pendant l'explosion et le travail dans le groupe A, les orifice d'admission sont fermés du fait que leurs tiroirs sont soulevés.
L'allumage dans le groupe B s'effectue à l'instant ou le tiroir 12 atteint la position a, c'est-à-dire ebture l'orifice 19. Le fonctionnement ul- térieur pour le groupe B est le même que celui qui vient d'être décrit pour le groupe A.
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Pour l'application du moteur à axplosion tel que dé- crit aux moteurs pour aéronefs, il est particulièrement im- portant que les rotors des deux compresseurs tournent en send opposé, en sorte que les hélices sont également en- trainées en sens opposé, co qui supprime tout effet de réaction sur l'aéronef.
Le cas échéant, les tiroirs obturateurs des ajutages peuvent être supprimés, en prévoyant sur le rotor une partie dépourvue d'aubes qui doit passer devant les ajutages et fermer ceaux-ci pendant le temps correspondant à la compression dans les cylindres de combustion correspondant aux dite ajutages.
Le moteur ci-dessus décrit convlent pour toutes les applications telles que véhicules automobiles, aéronefs, bateaux, commande dinstallations fixes etc....
Revendications.
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