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Générateur de pression gazeuse pour moteurs à réaction et/ou alternatifs et/ou rotatifs.
La présente invention a pour objet un dispositif générateur de pression gazeuse pour moteurs à réaction et/ou alternatifs et/ou rotatifs.
Le but de l'invention est de produire du gaz à la pression exi- gée sans l'intervention d'aucun organe mécanique comprimant le mélan- ge,, ce gaz étant utilisé par un moteur du type rotatif ou du type à réaction.
Essentiellement, ce dispositif se caractérise en ce qu'il comporte au moins une chambre de combustion mobile apte à être mise en communication cyclique avec l'atmosphère, avec un réservoir pour le carburant ou analogue et avec au moins un réservoir pour le gaz sous pression, ce dernier pouvant être équipé de moyens pour le réglage automatique de la pression minimum et maximum et qui agissons, les premiers sur des organes permettant l'écoulement du gaz vers les organesmoteurs quand leur pression est supérieure à la pression minimum, et les seconds sur des moyens qui contrôlent l'admission du carburant à la chambre de combustion, pour maintenir aux réservoirs une pression à peu près constante.
Suivant l'invention, pour la compression du carburant dans la
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chambre de compression, on utilise des gaz sous pression, de préférence les gaz comprimés emmagasinés dans le réservoir.
L' allumage du mélange carburé dans la chambre de combustion peut être déterminé, non seulement par les moyens usuels d'allumage (étincelle électrique, filament incandescent, corps chaud, etc.), mais également et avantageusement en employant pour la compression du mélange un gaz sous pression adéquate, de manière à déterminer automatiquement, par l'introduction de ce gaz, l'auto-allumage du mélange, réunissant ainsi en une seule les phases de compression, de combustion et d'échappement.
Cette idée fondamentale peut encore avoir d'autres applications dans le domaine des moteurs à combustion, par exemple dans un moteur usuel alternatif, qui subira une modification du cycle moteur, étant donné que la compression s'effectue instantanément avant la phase de co nbustion.
Pour améliorer le cycle thermique et réduire la température des gaz, il est prévu d'injecter de l'eau ou de la vapeur d'eau dans la chambre de combustion ou dans le réservoir.
Le ou les réservoirs pour le gaz sont en communication avec la chambre de combustion et le moteur, ces réservoirs pouvant être disposés entre eux en série afin de réduire surtout dans le cas d'un moteur à réaction, la chute de pression et d'augmenter le nombre des expan- sions.
La chambre de combustion est constituée par un organe rotatif et maintenue dans un organe fixe qui présente a sa périphérie des conduits qui communiquent respectivement avec ce réservoir de pression, avec l'atmosphère, avec le réservoir pour le carburant ou d'autres conduits, comme il sera indiqué dans la suite.
La commande de la chambra de combustion rotative est effectuée par un moteur auxiliaire dont le mouvement est dérivé du moteur principal.
L'invention va être expliquée plus en détails ci-dessous, en se référant au dessin annexé donné seulement à titre indicatif et non limitatif, et dans lequel : fig,l montre, partie en vue, et partie en coupe, le dispositif
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pour la commande d'une turbine à gaz, fig.2 et 3 sont des coupes à échelle différente, suivant les lignes II-II et III-III respectivement, de la fig.l, la Fig.2 concernant la chambre de combustion rotative et la fig.3 le réservoir pour les gaz comprimés, fig.4, analogue à la fig.l, montre le dispositif de l'invention appliqué à un moteur à réaction du type à réactions multiples,
En se référant aux fig.l à 3,
le dispositif est constitué de la chambre à combustion combinée avec un réservoir B pour les gaz comprimés, ceux-ci actionnant une turbine à gaz comportant des éléments C du type à réaction et des éléments D du type à action directe, ces éléments pouvant être dans certains cas mécaniquement indépendants les uns des autres.
La turbine C non seulement entraine la machine voulue, mais encore un turbo-compresseur non représenté, pour produire l'air de balayage, une pompe F pour l'eau de réfrigération, une dynamo G pour la charge des accumulateurs pour le démarrage du dispositif et enfin un réducteur de vitesse H pour la commande des chambres de combustion A.
Chaque chambre de combustions (fig.l et 2) comporte un organe fixe 10 et un organe mobile 12 dont le dernier est équipé d'une queue creuse 14 solidaire d'un engrenage conique 15 en prise avec le pignon 16 qui reçoit le mouvement du réducteur H.
Des organes de réglage 17 agissent, par l'intermédiaire d'un coussinet 18, sur l'organe mobile lequel est de forme tronconique, afin qu'il s'applique exactement sur le siège de l'organe fixe 10.
Dans la zone médiane, et dans le sens diamétral, l'organe mobile 12 présente une chambre. 20 formant la chambre de combustion proprement dite, rotative qui, par sa rotation entre en communication par les conduits 22 avec le réservoir B, 23 avec la turbine à action directe D, 24 avec l'échappement, 25 avec le réservoir pour le carburant, 26 avec un dispositif éventuel d'allumage (bougie), 27 avec un turbocompresseur non représenté et 28 avec un injecteur pour l'injection éventuelle dans la dite chambre, de vapeur d'eau ou d'eau, tous ces conduits se trouvant à la périphérie externe de l'organe fixe la.
Les
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organes 10 et 12 comportent des chemises 30-32 dans lesquelles circule l'eau de refroidissement qui entre par un conduit 33 relié à la queue creuse 14 et s'échappe par le conduit 34 de l'organe fixe. Dans la paroi de l'organe fixe lo, et à des endroits convenables, sont pratiqués des passages longitudinaux 35 dans lesquels circule de l'huile pour la lubrification des surfaces de retenue de l'organe rotatif 12.
La vitesse de rotation de l'organe rotatif 12 est prévue en tenant compte que dans la chambre de combustion 20, il se produit deux allumages à chaque tour, de sorte que, pour obtenir le même nombre d'allumages que pour un cnoteur normal à 4 temps, tournant à 2400 tours, cet.organe 12 devra faire environ 600 tours,
Le réservoir de pression B (fig.l et 3) est constitué d'une chambre 38 toroïdale communiquant d'un côté, par le canal 39, avec les conduits 22 de la chambre de combustion A, et de l'autre,'par l'ouverture 40, avec les tubes 41 (fig.l) amenant le gaz sous pression à la turbine à réaction C.
Dans la chambre 38 est pratiqué latéralement un logement pour une bague 42 munie d'ouvertures oblongues 44 que l'on peut amener en face des ouvertures 40 pour permettre le passade plus ou moins libre du gaz comprimé vers la turbine C.
La commande de la bague 42 est obtenue par une soupape automati- que à minima L comportant un piston 45 de une part par la pression qui règne dans la chambra 38 et d'autre part par un ressort réglable 46 dont l'action tend à fermer la communication avec les conduits 41, du fait que le piston 45 est relié par une bielle 47 et un bras 48 à la bague 42, de manière à permettre .L'écoulement du gaz seulement quand la pression de celui-ci a atteint une certaine valeur.
Dans certains cas, la soupape L peut être omise ; la commanda de la bague 42 est effectuée par le conducteur, par exemple grâce à un accélérateur habituel, la sortie de gaz he devant @amais dépasser la quantité produite dans les chaires de combustion.
Le réservoir de pression B est, muni d'un régulatsur a maximum M formé d'un piston 5C dont le mouvement est. contrafié par un ressort réglable 51, la cylindre 52 de ce pisten comportant a une hauteur
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voulue des canaux 53 pour l'échappement éventuel des gaz.
Le piston 50 comporte une queue 54 qui, moyennant des renvois adéquats, commande les moyens réglant l'écoulement du carburant vers les chambres de combustion A, de manière à maintenir la pression dans le réservoir B entre des limites stables.
En supposant que l'organe mobile 12 de chaque chambre de combus- tion A tourne dans le sens de la flèche X (fig.2) et que dans le réservoir B règne la pression stabilisée, quand la chambra rotative 20 se trouve en alignement avec le conduit 25 de carburant, celui-ci est injecté dans ces chambres par le moyen d'un pulvérisateur courant combiné ou non avec un diffuseur.
La chambre 20 reste ainsi chargée d'air et de carburant qui, la rotation se poursuivant, viennent à communiquer par son autre extrémité avec le réservoir de pression B ; dans celui-ci existe une pression supérieure à celle qui règne dans la chambre 20 et telle qu'elle détermine l'auto-allumage du mélange carburé comprimé violemment.
Les gaz développés s'accumulent dans le réservoir B, tandis que la chambre 20, poursuivant son mouvement de rotation, arrive à être en correspondance avec le conduit 23, établissant ainsi la communication entre la chambre rotative 20et la turbine à action directe D, de sorte que cette dernière est actionnée par la pression résiduaire de.la chambre 20, c'est-à-dire que de la pression résiduaire peut être déchargée directement à l'atmosphère, de façon à ce qu'il n'y ait plus de pression dans cette chambre. Si la turbine C est à action directe, le gaz d'échappement de la chambre 20 peut alimenter des tuyères de la turbine marne.
Poursuivant son mouvement, la chambre 20 est mise en communication avec les conduits 24-27, de sorte que l'air refoulé par le turbo-compresseur (ou machine analogue) pénétrant dans cette chambre expulse au travers du conduit 24 tous les gaz résiduaires, de sorte que l'inflammation suivant du combustible se fait en présence d'air pur. La rotation se poursuit et le cycle décrit se répète.
Si l'on veut disposer dans le réservoir B d'une pression plus élevée et par conséquent obtenir une température plus grande d'explosion, le conducteur peut.provoquer, pendant la marche, une injection d'eau ou de vapeur dans la chambre rotative 20, ce qui a pour résultat
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d'abaisser la température des gaz en augmentant en même temps leur volume par la production de vapeur.
Cette injection d'eau qui, évidemment, ne doit se faire que lorsque le moteur est chaud, augmentera sensiblement le rendement du moteur, soit par una plus grande disponibilité en gaz, soit par ce que l'air enrichi d'hydrogène et d'oxygène augmente son pouvoir comburant dans la chambre de combustion.
Pour le démarrage du dispositif, on procède comme suit : on ac- tionne par des moyens auxiliaires, manuels ou à moteur, les chambres de combustion A, et celles-ci commencent leur cycle de travail, comma indiqué ci-dessus, avec cette seule difference que l'allumage du mélange, a-effectue à l'aide d'une bougie ou autre moyen monté dans le conduit 26, cette commande auxiliaire se prolongeant jusqu'à ce que la pression de régime se soit établie dans le réservoir B.
Quand au contraire on dispose d'une bonbonne d'air comprimé pour amener la pression du réservoir B à la valeur voulue, le moteur peut démarrer de lui-même comme un moteur normal à cycle Dissel.
Dans la variante de la fig.4, où les marnes pièces cent désignées par les mêmes signes de référence, les chambres de combustion A communiquent avec un premier réservoir B qui se relie, par aes tuyaux à ailettes 60 coaxiaux aux conduits 22, à un deuxième réservoir B' dont les ouvertures contrôlées par la bague 42 communiquant avec des tuyères 62 débouchant dans l'atmosphère, pour déterminer l'effet de réaction.
Le gaz qui passe dans les tubes 60 se détend et détermine une première phase de réaction, tandis que la deuxième poussée de réaction est déterminée par les tuyères 62 de manière à réduire convenablement la saute de pression ;les réservoirs B, B', peuvent varier suivant les exigences requises.
Une partie des gaz du réservoir B' est amenée, par le conduit 63, à une turbine auxiliaire N qui actionne, comme déjà irdiqué précédemment, les chambres de combustion A, la dynamo 6 et la pompe F.
Un moteur électrique P alimenté par accumulateurs sert à la mise en marche éventuelle du dispositif, cette misa en marcha étant norma- lement effectuée par une bonbonne d'air comprimé.
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La pression étant introduite dans le réservoir B-B' et les conduits allant à la petite turbine de commande N étant ouverts, cette turbine met en mouvement les organes rotatifs 12.
Quand le mélange commence à exploser dans les chambres rotatives 20, on ferme l'admission de l'air comprimé venant de la bonbonne, et la pression de régime étant stabilisée- dans les pistons, le régulateur à minima L est ouvert, le gaz sortant des tuyères 62 agit comme moteur à réaction à double expansion. En fait, le mélange est comprimé dans les chambres rotatives 20 au-delà de la limite d'auto-allumage, de sorte que se produit immédiatement l'explosion des gaz et l'expansion de ceux-ci au travers des conduits 22 communiquant avec le réservoir B de pression, tandis qu'aux tuyères 62, on observera une sortie de gaz qui ne doit pas être supérieure à la quantité développée par l'explosion.
Les réservoirs de pression B-B' restent dans ce cas à la pression voulue, tandis que dans les chambres rotatives 20 se succéderont les explosions en cycle continu, chaque fois que cette chambre se trouvera en communication avec le réservoir de pression B.
Le dispositif suivant l'invention permet de comprimer rapidement et sans organes mécaniques le mélange, en excluant la possibilité de 1'auto-allumage anticipé pendant la phase de compression que, dans les moteurs actuels, on est contraint à maintenir très basse.
Gomme déjà spécifié, l'invention est susceptible d'autres applications dans le champ des moteurs à combustion dans le but d'éliminer la compression du mélange par des organes mécaniques.
Tenant compte de ce que la pression aux réservoirs B n'est limitée par aucun facteur physique, mais uniquement par les caractéristi- ques de résistance mécanique, la compression du mélange dans la chambre de combustion peut atteindre les plus hautes valeurs, pour obtenir ainsi une meilleure utilisation organique du potentiel susceptible d'être fourni par le carburant employé rationnellement.
La température d'explosion du mélange peut être augmentée puisqu' il n'y a pas d'organes mécaniques susceptibles de l'échauffement excessif dû à la forte compression d'explosion, Il est ainsi possible d'obtenir un rendement mécanique supérieur à celui des moteurs thermi-
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ques actuels par l'élimination des organes mécaniques en mouvement, une meilleure utilisation de la puissance latente du carburant étant possible on augmentant le degré de compression et la température d'explosion et une plus grande surets de marche étant obtenue puisque l'on élimine tous les inconvénients dérivant de l'allumage et de la carburation du mélange.
On peut employer tout carburant ; même l'acétylène gazeux peut être employé avec grand avantage, le danger des retours de flamme étant éliminé.
Le générateur de pression conforme a l'invention peut, dans des cas particuliers, être employé pour commander les moteurs normaux à piston avec distribution par soupapes, pourvu qu'ils fonctionnent suivant le cycle des moteurs à vapeur et autres moteurs alimentés par du fluide sous pression.
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1. Dispositif générateur de pression gazeuse pour l'actionne- mont de moteurs à réaction et/ou alternatifs et/ou rotatifs, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une chambre de combustion mobile (A) susceptible de communiquer cycliquement avec l'atmosphère, avec un réservoir pour le carburant ou analogue et avec au moins un réservoir (B) pour le gaz sous pression, ce dernier réservoir (s) pouvant
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être muni de moyens pour rcginr automatiqueraeut les pressions minimum et maximum et agissant;
les premiers sur des organes (42) permettant l'écoulement des gaz a des organesmoteurs, quand leur pression est supérieure au minimum et les au.iras agissant sur des
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moyens qui contrôlent l'admission du carourp,1t aux cllal1iores de com- bustion (A) en maintenant dans les réservoirs une pression cunstante.