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"DISPOSITIF PROPRE A L'UTILISATION,OU TRANSFORMATION
A LA PRODUCTION D'ENERGIE ".
Le présent brevet a pour objet un dispositif propre à l'uti- lisation, ou transformation ,ou à la production d'énergie dans le- quel l'élément moteur est constitué par un fluide liquide ou ga- zeux sous pression.
On connait depuis longtemps le dispositif de propulsion rota- tive employé dans la pompe rotative dite "de Gaede" voir fig.I, selon lequel un cylindre A tournant dans un autre oylindre B plus grand et immobile, est axé sur un centre excentrique C à celui du grand cylindre,de manière que la paroi extérieure ronde du petit cylindre touche la paroi ronde intérieure du grand cylin- dre suivant une ligne(génératrice). Le petit cylindre entraine dans sa rotation,deux palettes opposées P,P1 qui coulissent dans une entaille traversant le petit cylindre A par son axe, et qui sont séparées par des ressorts! qui pendant la rotation poussent cons-
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tamment les palettes contre les parois opposées du grand cylin- dre B .
Par ce dispositif,le petit cylindre A forme une cloison entre deux chambres E, dont l'une grandit,tandis que l'autre di- minue progressivement au cours des rotations.
Ce dispositif est employé par exemple dans les machines à faire le vide ou à comprimer l'air, dans les engins destinés à provo- quer des circulations d'air, d'eau, d'huile, tels que pompes, souffleries,compresseurs d'air ou de gaz etc..
L'affaiblissement rapide de l'élasticité des ressorts pous- sant les palettes,leur bris dû à la fréquence de leurs mouvements , l'usure, sous la poussée de ces ressorts des extrémités des palet- tes et des parois qu'elles frottent,la résistance et l'échauf- fement qui en résultent; la situation cachée, peu contrôlable et peu accessible de ces ressorts,sont autant de points faibles qui ren- dent ces appareils peu surs et peu durables pour les usages régu- liers et intensifs. Au surplus leur vitesse de rotation,doit nécessairement rester a un niveau très bas,car la force centrifuge s'ajoutant à celle des ressorts,l'échauffement, la résistance et l'usure augmentent en raison de la vitesse ; d'autre part si les ressorts n'ont pas le temps de fonctionner l'étanchéité des cham- bres disparait.
A fortiori,l'idée si riche, d'appliquer ce procédé aux mo- teurs à explosions ou à combustion, peut à peine retenir l'atten- tion,si l'on songe un instant à ce que les hautes températures pro- voquées par les déflagrations,feront perdre presqu'instantanément aux dits ressorts leur force d'élasticité et qu'en outre le, choc dû aux explosions ou aux combustions .pourrait repousser plus ou moins les palettes contre les ressorts et laisser perdre ainsi la force d'expansion qui devait servir à la propulsion.
Ainsi donc le système de moteur rotatif le plus rationnel', le plus simple et le plus intéressant, ou les expansions tournantes portent directement sur l'arbre de rotation,sans aucun organe com- plexe interposé ,sans vilebrequins,bielles,articulaticns,ni soupa-
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pes d'échappement, ou est supprimé le va et vient saccadé et contradictoire du piston,ce moteur idéal est arrêté dans son évolu- tion par le fait de ces ressorts dont il est question ci-dessus.
De l'importance extrême de la suppression de ces ressorts et de la réalisation de grandes vitesses dans les engins rota- tifs tels que pompes,compresseurs moteurs à vapeurs et à air com- primé, à gaz ou essence,est née l'idée de remplacer la double pa- lette à ressorts,par une palette simple, d'un seul bloc rigide, ou la force centrifuge neutralisée réduirait au minimum la résistance, l'usure et l'échauffement, assurant ainsi le maximum de sécurité, de durabilité et d'effiaacité. Pour pouvoir en outre réaliser de la vitesse,il faut lier l'utilisation d'une telle palette à un dis- positif favorable à une rotation aisée et rapide.
Dans les ma- chines rotatives en effet la possibilité de réaliser de bonnes vitesses est un point d'importance capitale car elle p ermet de se préoccuper moins de la recherche de l'étanchéité absolue, c'est en ,effet,un fait certain que toute matière (eau, huile, air, vapeur ou gaz) a d'autant moins de possibilités de passer par une faible issue, qu'on lui en donne moins le temps.
Le présent brevet a pour objet les moyens d'obtenir ces résultats et à cet effet, il s'agit de réunir les conditions sui- vantes:
I) trouver une ligne droite, qui allant d'un point à un autre d'un orbitre et tournant à l'intérieur de celui-ci et dans le même plan, ne cesse pas dans ses évolutions de toucher toujours par ses extrémités le tracé de l'orbitre, tandis qu'en même temps,
2) cette droite fasse toujours partie,d'un point fixe excentrique à l'orbittre, et qui est le centre d'entrainement,sur lequel la ligne droite en question peut coulisser;
3) qu'enfin ces conditions soient réunies et réalisées dans un orbitre à courbes régulièrement autant que lentement pro- gressives et dégressives,les plus favorables à la rotation rapide .
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Les inventeurs ont observés que des ellipses,voir fig.2, éta- blies suivant une certaine loi,peuvent réunir les conditions recher- chées, quand on leur donne les proportions requises à cette fin.
Ces proportions sont pratiquement réalisées, quand la distance d des foyers f et f1 d'une ellipse égale par exemple,le 1/3,le 1/4,le 1/5, de la longueur de son grand axe a,c'est à dire de la droite réu- nissant les deux points les plus éloignés de l'ellipse en passant par les deux foyers f et f1. Dans ces ellipses,le petit axe b (droite perpendiculaire au grand axe et réunissant les deux points les plus rapprochés de l'ellipse en passant par son centre o) donne la mesure de la dtoite qui peut évoluer dans l'ellipse,en touchant toujours de ses extrémités le tracé de l'orbitre, tout en coulis- sant sur un point fixe excentrique e,qui en fait donc toujours partie,que l'on nommera "centre d'entrainement".
Dans ces ellipses,il y a deux points symétriques e et el que nous avons nommés"centres d'entrainement". Ils sont situés sur le petit axe à égale distance du centre de l'ellipse. Un des deux est facultativement utilisé dans le dispositif qui fait l'objet de cette invention.
Leurs positions sont géométriquement déterminables. La distan- ce qui les sépare, ayant le centre de l'ellipse pour milieu,est en fonction de la distance des foyers,dans le rapport suivant :
EMI4.1
Distance des centres d'entrainernent .: Distance des Foyers Petit Axe à Grand Axe
Dans le cas d'une ellipse, dont par exemple,la distance des foyers égale 1/3 du Grand axe,la distance des centres d'entraine- ment égale 1/3 du petit axe, c'est à dire que chacun d'eux est si- tué de chaque côté du centre de l'ellipse à 1/6 de la longueur du petit axe.
Si au lieu d'une ligne p=b on fait tourner un plan monobloc rigide(palette) dans une chambre de la forme elliptique envisagée ci-dessus, ce plan ayant la hauteur du petit axe b de l'ellipse et coulissant au travers d'un arbre cylindrique de rotation dont l'axe de rotation passe précisément par le centre d'entrainement et dont la génératrice est telle qu'elle touche suivant une ligne la paroi intérieure de la chambre elliptique, on forme ainsi lors
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de la rotation, de l'arbre cylindrique, des chambres dont l'une grandira, tandis que l'autre diminuera,chacune d'elle étant alter- nativement, au cours de chaque rotation, partagée en volumes crois- sant et décroissant par l'arbre cylindrique qui ainsi que la pa- lette interposée forme cloison entre les dites chambres.
En envisageant l'exposé ci-dessus dans le domaine de la réa- lisation industrielle,voir à titre d'exemple la fig.3,ainsi se trouveront réalisées les trois conditions nécessaires:
I) La palette monobloc rigide 1 coulisse dans l'arbre cylin- drique 6 dont l'axe de rotation passe par le centre d'entrainement 5 qui est le point e,dont les extrémités 2 touchent toujours dans son évolution tournante la périphérie intérieure de la paroi ellip- tique 3 de la chambre 4;
2)cette palette 1 coulisse suivant le plan longitudinal pas- sant par le centre d'entraînement 5,qui fait toujours partie du plan médian de sa m asse.
3) Ces conditions sont réunies dans une chambre elliptique 4 à courbes douces très voisines du cercle et favorables à la rotation rapide.
Puisqu'il s'agit à présent de chambre,dont la capacité a de l'importance dans les réalisations pratiques, intervient ici un 4ème facteur; la hauteur variable de la dite chambre, qui, la lon- gueut du grand axe étant constante,change selon les variations du rapport déjà énoncé:
EMI5.1
Distance des foyers - Distance des centres d'entrainement Grand Axe Petit axe
La relation de la hauteur de la chambre avec la distance des foyers est dans le même ordre et s'exprime par le rapport:
EMI5.2
Hauteur de chambre = distance des Foyers Petit Axe Grand Axe
Cette hauteur peut donc être selon l'application envisagée, sur le petit axe en partant de l'orbitre de 1/3 à 1/5 du petit axe ou même en deçà et au delà de ces limites.
On observe qu'en dessous de 1/5, la chambre commence à deve- nir fort petite et moins propre à l'utilisation pratique. !
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La hauteur h,voir figure 3, de la chambre,qui équivaut en même temps au dépassement maximum de la palette hors du cylindre entraineur quand celle-ci se confond avec le petit axe,décroit selon que l'expression du rapport"Distance des foyers à Grand Axe" diminue; par exemple selon qu'il va de 1/3 à 1/4, 1/5 etc..
Il conviendra donc,dans les applications,de choisir le rapport qui sera préférable,selon la nécessité de disposer pour des buts envisagés,de chambre plus ou moins grande en fonction du grand axe.
Les rapports indiqués ci-dessus, de même que leurs intermédiai- res ou voisins,réalisant tous les mêmes résultats pratiquement,il reste à considérer que les petites chambres résultant d'ellipses plus voisines du cercle,sont par ce fait plus favorables à des ro- tations très rapides et que la neutralisation de la force centri- fuge y est meilleure.
D'autre part,on a cité préférablement comme exemple,les ellip- ses du rapport 1/3, parce qu'elles engendrentune grandeur de cham- bre qui parait plus favorable au rendement maximum des appareils inspirés de ce système,tout en conservant des possibilités de vitesses rapides suffisantes.
Ainsi l'invention,prévoit des engins rotatifs tels que pompes, compresseurs,pompes à vide, moteurs rotatifs à air comprimé, eau, gaz, vapeur, en général tout appareil rotatif utilisant une force ou la provoquant, dans lesquels la force est exercée directement par pression tournante,sur une palette rigide et monobloc, entrai- nant l'arbre de rotation,qu'elle traverse en y coulissant, tandis qu'elle évolue dans une chambre elliptique de proportions déter- minées ci-dessus et requises pour que les extrémités de la palet- te touchent toujours en tournant,dans les limites admises suivant l'application,lesparois de la chambre elliptique, dont les courbes régulièrement et lentement progressives et dégressives sont favo- rables à la rotation rapide et aisée, l'axe de rotation du cylindre intérieur,
qui entraine la palette y coulissant passant par le point dit"centre d' entrainement" défini plus hautµ'
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Pour les moteurs à explosions qui requièrent la compression préalable des gaz, il y a lieu de prévoir par quel moyen sera as- ' surée cette compression.Elle peut être opérée par un compresseur de gaz du même dispositif que oelui dont ce brevet est l'objet, mais indépendant et jumelé avec lui dans sa rotation. La chambre du dit compresseur est plus grande et de volume approprié pour que les chambres du compresseur et du moteur étant raccordées,le. gaz doive nécessairement se comprimer pour entrer dans la petite ' chambre du moteur,en observant qu'ainsi la compression se fait dans le même sens que la rotation elle-même.
Ce jumelage est l'ob- jet d'une revendication séparée.
Un exemple de réalisation industrielle d'un dispositif géné- rateur de force motrice est représenté schématiquement à la fig.4,' dans laquelle l'élément fluide sous pression est obtenu par la détente de mélanges d'air et d'un hydrocarbure soumis à, des ex- plosions dans la chambre du stator 7¯ dans laquelle le mélange détonnant est refoulé par une conduite 8, raccordée à un dispo- sitif semblable formant compresseur et relié mécaniquement au premi mier de façon appropriée.
Le dispositif compresseur comprend un stator 9, un arbre cylindrique intérieur 10, to urnant autour d'un centre de p'ivo- tement 11 et comportant dans une fente longitudinale une palette rigide monobloc 12, de manière à former deux chambres 13 et 131 correspondant à l'aspiration et au refoulement.
A cet effet, la chambre d'aspiration 13 est raccordée par la tuyauterie 14 à un carburateur non figuré et la chambre de refou- i lement 131 par la tuyauterie 15 à la tuyauterie 8 refoulant le mé- lange dans la chambre 41 ou à un moment approprié jaillit l'étin- oelle d'allumage donnée par une bougie d'allumage 16 provoquant l'augmentation de la pression sur la surface utile de la palette 1 qui devient motrice et ainsi entraine l'arbre 17 qui devient moteur. Par sa rotation la palette 1 chasse les gaz brûlés aocumulés précédemment dans la chambre 4 par la tuyauterie d'échap- pement 18.
Il est à remarquer que la chambre du oompresseur est de vo- lume approprié pour que les chambres 41 du moteur 131 du compres-
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seur étant raccordées,le mélange hydrocarburé(gaz) doive néces- eairement se comprimer pour entrer dans la petite chambre 41 du moteur en observant qu'ainsi la compression se fait dans le même sens que la rotation elle-même.
Les variantes d'application du présent brevet sont nombreu- ses dans le domaine intéressant l'utilisation des fluides sous pression en général.
L'exemple de la fig.4 donne précisément l'utilisation du dispositif à un fluide,d'abord comprimé,ensuite utilisé comme producteur d'énergie.
REVENDICATIONS
I) Dispositif propre à l'utilisation ou transformation, ou à la production d'énergie, utilisant comme élément moteur un fluide sous pression dans des appareils rotatifs,tels que pompes, compresseurs,pompes à vide, appareils rotatifs, moteurs à air com- primé, eru, vapeur, à gaz, à explosion ou combustion,caractérisé en ce que la force de l'élément moteur,est utilisée ou produite di- recternent par pression en sens rotatif sur une palette ou cloi- son rigide et monobloc' traversant un arbre de rotation, dans le- quel, elle peut coulisser et ceci dans une chambre de section trans- versale elliptique déterminée de manière que les extrémités de la palette ou cloison,
soient toujours en contact avec la périphérie intérieure de la paroi de la chambre elliptique formée par le sta- tor, du fait de la position particulière donnée à l'axe de rotation de l'arbre moteur ou récepteur du système rotatif envisagé.