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Perfectionnements aux moteurs rotatifs.
Cette invention a pour but des moteurs rotatifs du type comprenant des rotors munis de dents hélicoïdales et disposés dans un carter.
Suivant la présente invention, dans un moteur rotatif du genre spécifié, pour chaque paire de rotors engrenant entre eux, une extrémité d'un tube de transfert et une source d'ali- mentation d'air de balayage peuvent être reliés individuelle- ment à des organes d'introduction de combustible en un point du carter voisin du point où une dent de l'un des rotors com- mence à quitter la partie coopérante de la rainure du rotor voisin, l'autre extrémité du tube de transfert pouvant être reliée en un point du carter voisin du point où cette dent complète l'action d'engagement avec la dite rainure de coopéra- tion,
l'admission d'air de balayage étant disposée de manière
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à se produire en des points où chaque rainure à balayer est ouverte sur toute sa longueur vers un orifice d'échappement, qui est disposé en un point du carter voisin du point où la dent citée quitte finalement la rainure co-opérante, des orga- nes de soupapes étant prévus pour effectuer le réglage néces- saire de l'admission d'air et de combustible et de l'échappe- ment en fonction du temps.
Les dents de chaque rotor peuvent être des dents héli- coïdales simples ou des dents hélicoïdales doubles. Avec des rotors à dents hélicoïdales simples, le tube de transfert est relié aux endroits appropriés d'extrémités opposées du carter.
Dans le cas de rotors à dents hélicoïdales doubles, le tube de transfert est bifurqué vers une extrémité, les extrémités de la bifurcation étant reliées chacune à une extrémité du carter et l'autre extrémité du tube de transfert étant reliée au carter en un point opposé à celui auquel les jonctions des d,nts de l'engrenage de droite et des dents de l'engrenage de gauche engrènent l'une avec l'autre. Avec des dents hélicoïda- les doubles, la pression terminale est sensiblement équilibrée.
Des organes peuvent être prévus dans le tube de transfert pour comprimer l'air qui y passe.
Le carter peut contenir deux ou plusieurs rotors engre- nant entre eux. Quand, par exemple, le carter contient trois rotors, le rotor du centre engrène avec les deux autres rotors et chaque appareil se répète en double, une série étant prévue pour l'emploi sur le rotor du centre et l'un des rotors voisins, et l'autre série étant prévue pour l'emploi sur le rotor du arn- tree et l'autre rotor voisin.
La co-opération des bords des dents des rotors avec des orifices pratiqués dans le carter peut constituer les organes de soupapes si on le désire, ou bien des soupapes séparées ac- tionnées par des commandes de soupapes peuvent être utilisées.
Le combustible peut être injecté sous forme liquide dans
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le carter ou bien il peut être injecté dans le tube de trans- fert, ou bien un carbura.teur peut être prévu dans le tube de transfert.
Les rotors peuvent être maintenus en synchronisme par des roues dentées extérieures engrenant entre elles.
Des fuites au dela des bouts des dents sur les rotors peuvent être réduites en insérant des bandes de matière antifric- tion, ou bien de l'eau peut être introduite à l'intérieur des rotors et être éjectée en un jet contre la paroi intérieure du carter pour coopérer ainsi au refroidissement du carter.
Les rotors peuvent Etre refroidis par un liquide refroi- disseur circulant dans des canaux formés dans les rotors.
Le moteur peut être disposé de manière à fonctionner sur un cycle à volume constant ou sur un cycle à pression cons- tante.
L'air de balayage peut être introduit au moyen d'un compresseur actionné par les gaz d'échappement du moteur.
Des organes de refroidissement peuvent être prévus dans le tube de transfert.
Une réalisation pratique de l'invention est représentée sur les dessins en annexe sur lesquels la figure l,est une vue en plan représentant le moteur en partie en coupe, et la figure 2 est une coupe suivant la ligne X-X de la figure 1. La figure 3 est une vue en élévation composée en regardant des extrémités opposées du moteur, la, moitié gauche de la figure 3 représentant une vue dans la direction de la flèche A de la. figure 2, et la moitié de droite de la figure 3 représantant une vue prise dans la direction de la flèche B de la figure 2. Les figures 4, 5 et 6 sont des schémas représentant la disposition des ro- tors et des orifices, la figure 5 étant une vue obtenue en re- gardant dans la direction de la flèche F de la figure 4, et la figure 6 étant une vue obtenue en regardant dans la direction de la flèche G de la figure 4.
La figure 7 est un schéma tracé dans des buts explicatifs, ne représantant que les parties es-
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sentielles du moteur.
Sur les dessins, 1 et 2 désignent des rotors portés res- pectivement par des arbres 3, 4 et 5, 6 supportés respective- ment dans des paliers 11, 12, 13 et 14. 15 et 16 désignent des colliers de butée co-opérant avec les éléments de paliers de butée 17 et 18. Des pignons engrenant entre eux 19, et 20, fi- xés respectivement aux arbres 4 et 6, maintiennent les rotors 1 et 2 dans les positions angulaires relatives convenables. 21 désigne le carter et 22 et 23 désignent les couvercles termi- naux fixés au carter '21 et supportant les paliers 11, 12, 13 et 14.24 désigne un canal pour liquide refroidisseur. 25 dé- signe le tube de transfert dans lequel est placée la tuyère d'injection de combustible 26.
27 désigne un élément de soupape rotative pouvant tourner dans un manchon 28 muni d'orifices et monté sur un arbre 29 supporté par les paliers 30 et 31, une extrémité du tube de transfert 25 se terminant à ce manchon 28 muni d'orifices 32 et 33 sont des anneaux de bourage. 34 dési- gne un pignon d'engrenage conique fixé à l'arbre 29 et engrenant avec un pignon cônique 34A fixé à un pignon 35 engrenant avec le pignon 20. Le pignon d'engrenage cônique 34A et le pigDn 35 sont portés pae un arbre horizontal 36 monté dans des paliers 37 et 38. 39 désigne une suspension pour le palier 37.
40 désigne un pignon fixé sur l'arbre 6 et engrenant avec un pignon 42 pouvant tourner sur l'arbre fixe 41.43 dési- gne un ventilateur mis en mouvement par le pignon 42 et suppor- té par un palier 44.45 désigne une conduite d'admission con- vergente et 46 une chambre en forme de tore placée de manière à recevoir la décharge du ventilateur 43. 47 et 48 désignent des conduites reliant la chambre en forme de tore 46 aux orifices d'admission de l'air de Balayage du moteur. 49 et 50 désignent des conduites d'échappement. 51 désigne un réservoir d'huile.
Sur la figure 4, A désigne la cavité dans laquelle la combustion se produit, B désigne les ramnures dans lesquelles a lieu la détente du fluide moteur et C désigne les rainures
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en train d'être balayées.
Sur la figure 5, l'aire hachurée A désigne l'extrémité extérieure de la cavité A de la figure 4, l'aire hachurée B dé- signe les extrémités des rainures B de la figure 2, voisines de l'espace A, et les aires hachurées C désignent les ouvertures d'admission de l'air de balayage.
Sur la figure 6, l'aire hachurée D représente l'orifice d'admission vers le tube de transfert, et les aires hachurées E désignent les orifices d'échappement. Sur la figure 7, 52 dé- signe la soupape rotative, et 53 désigne une bougie d'ignition.
En marche, un mélange de combustible-air est enflammé dans la cavité A. Par la détente, les gaz déplaçant la dent formant une paroi de la cavité A en la faisant sortir de la rainure formant l'autre paroi de cette cavité, et font tourner les rotors 1 et 2 dans des directions opposées ; la ro- tationdes rotors 1 et 2, la cavité A s'allonge dans la dicec- tion de l'autre extrémité du carter, les orifices d'échappement E sont découverts et les produits de combustion s'échappent dans les conduites d'échappement 49 et 50.
La rotation des rotors 1 et 2 fait tourner les arbres 4 et 6, et les pignons 19 et 20, qui,engrenant l'un avec l'autre maintiennent les deux rotors dans la position angulaire relati- ve correcte. Le pignon 40 fixé à l'arbre 6 tourne avec l'arbre 6 et fait tourner à son tour le pignon 42 qui, étant relié au ventilateur 43, fait tourner ce ventilateur 43, introduit de l'air à travers la conduite d'admission convengente 45 et souf- fle l'air sous pression dans la chambre en tore 46. L'air de la chambre en tore 46 passe à travers les conduites 47 et 48 vers les orifices d'admission C de l'air de balayage du moteur.
La rotation des rotors 1 et 2 se poursuivant fait passer une extrémité des rainures contenant les restants des gaz d'échap- pement vis-àvis des orifices d'admission de l'air de balayage C, L'air de balayage sort de ces orifices C, refoule les produits de combustion restants à travers les orifices d'échappemant E
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qui sont encore ouverts dans les conduites d'échappement 48 et 50, refroidit partiellement les rotors, et remplit les rai- nures d'air frais.
La rotation des rotors l,et 2 en se continuant isole les rainures contenant l'air frais des orifices d'admission de l'air de balayage C et des orifices d'échappement E, et lorsque, après une nouvelle rotation, la rainure d'un rotor contenant de l'air frais engage une dent de l'autre rotor, et l'air enfermé dans cette rainure est comprimé. L'orifice d'admission D dans le tu- be de transfert 25 est alors découvert par les extrémités des dents des rotors 1 et 2, et l'air emprisonné passe dans le tube de transfert 25. L'air traverse les tubes de transfert 25 vers le manchon 28, et reçoit sur son trajet du combustible venant de la tuyère d'injection de combustible 26.
L'élément de soupa- pe rotatif 27, mise en rotation par l'arbre 6 au moyen du pi- gnon 20, le pignon 35, les pignons côniques 34A et 34 et l'arbre 29, est réglé dans le temps de manière à effectuer l'ad- mission du mélange air-combustible du tube de transfert 25 vers le carter 21 au moment voulu et à la place voulue, quand une dent d'un rotor commence à quitter la rainure co-opérante de l'autre rotor, formant ainsi une cavité de combustion A. La soupape rotative 27 se ferme, le combustible en enflammé par la bougie d'ignition 53 et le cycle se répète.
Le cycle d'opération décrit ci-dessus se repente lorsque chacune des dents d'un rotor s'engrène dans la rainure corres- pondante de l'autre rotor, plusieurs cycle s'effectuant à un instant quelconque, et chaque cycle étant à un étage différent, ce qui permet d'obtenir un effort de rotation régulier.
REVENDICATIONS.
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Improvements to rotary engines.
The object of this invention is rotary engines of the type comprising rotors provided with helical teeth and arranged in a housing.
According to the present invention, in a rotary engine of the kind specified, for each pair of rotors meshing with each other, one end of a transfer tube and a purge air supply source may be individually connected to each other. means for introducing fuel at a point on the casing adjacent to the point where a tooth of one of the rotors begins to leave the cooperating part of the groove of the neighboring rotor, the other end of the transfer tube being connectable at a point on the casing adjacent to the point where this tooth completes the action of engagement with said cooperation groove,
the purge air intake being arranged so
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to occur at points where each groove to be swept is open over its entire length to an exhaust port, which is disposed at a point on the housing adjacent to the point where the cited tooth finally leaves the co-operating groove, organs- valves being provided to carry out the necessary adjustment of the air and fuel intake and of the exhaust as a function of time.
The teeth of each rotor can be single helical teeth or double helical teeth. With single helical tooth rotors, the transfer tube is connected to the appropriate locations of opposite ends of the housing.
In the case of rotors with double helical teeth, the transfer tube is bifurcated towards one end, the ends of the bifurcation each being connected to one end of the housing and the other end of the transfer tube being connected to the housing at an opposite point. to the one in which the junctions of the d, nts of the right gear and the teeth of the left gear mesh with each other. With double helical teeth, the terminal pressure is substantially balanced.
Organs may be provided in the transfer tube to compress the air passing through it.
The casing may contain two or more rotors engaged between them. When, for example, the housing contains three rotors, the center rotor meshes with the other two rotors and each device repeats in duplicate, a series being provided for use on the center rotor and one of the neighboring rotors, and the other series being intended for use on the tree rotor and the other neighboring rotor.
The co-operation of the edges of the teeth of the rotors with orifices in the housing can constitute the valve members if desired, or separate valves actuated by valve drives can be used.
The fuel can be injected in liquid form into
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the crankcase or it can be injected into the transfer tube, or a carburetor can be provided in the transfer tube.
The rotors can be kept in synchronism by external toothed wheels meshing with one another.
Leakage beyond the tine tips on the rotors can be reduced by inserting strips of anti-scar material, or water can be introduced into the interior of the rotors and sprayed against the inside wall of the rotor. casing so as to cooperate in cooling the casing.
The rotors can be cooled by a cooling liquid circulating in channels formed in the rotors.
The motor can be arranged to operate on a constant volume cycle or on a constant pressure cycle.
The purging air can be introduced by means of a compressor driven by the exhaust gases of the engine.
Cooling members can be provided in the transfer tube.
A practical embodiment of the invention is shown in the accompanying drawings in which Fig. 1 is a plan view showing the engine partly in section, and Fig. 2 is a section taken along line XX of Fig. 1. Fig. 3 is a composite elevational view looking at opposite ends of the motor, the left half of Fig. 3 showing a view in the direction of arrow A of the. Figure 2, and the right half of Figure 3 showing a view taken in the direction of arrow B in Figure 2. Figures 4, 5 and 6 are diagrams showing the arrangement of the rotors and holes, the FIG. 5 being a view obtained looking in the direction of arrow F in FIG. 4, and FIG. 6 being a view obtained looking in the direction of arrow G in FIG. 4.
Figure 7 is a diagram drawn for explanatory purposes, showing only the essential parts.
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engine sensory.
In the drawings, 1 and 2 denote rotors carried respectively by shafts 3, 4 and 5, 6 supported respectively in bearings 11, 12, 13 and 14. 15 and 16 denote thrust collars co-operating with the thrust bearing elements 17 and 18. Inter-meshed pinions 19, and 20, respectively attached to the shafts 4 and 6, hold the rotors 1 and 2 in the correct relative angular positions. 21 designates the housing and 22 and 23 designate the end covers attached to the housing 21 and supporting the bearings 11, 12, 13 and 14. 24 designates a coolant channel. 25 denotes the transfer tube in which the fuel injection nozzle 26 is placed.
27 denotes a rotary valve element rotatable in a sleeve 28 provided with ports and mounted on a shaft 29 supported by bearings 30 and 31, one end of the transfer tube 25 terminating at this sleeve 28 provided with ports 32 and 33 are tamping rings. 34 denotes a bevel gear pinion fixed to the shaft 29 and meshing with a conical pinion 34A fixed to a pinion 35 meshing with the pinion 20. The conical gear pinion 34A and the pigDn 35 are carried by a shaft horizontal 36 mounted in bearings 37 and 38. 39 designates a suspension for the bearing 37.
40 designates a pinion fixed on the shaft 6 and meshing with a pinion 42 capable of turning on the fixed shaft 41. 43 designates a fan set in motion by the pinion 42 and supported by a bearing 44. 45 designates an intake duct Convergent and 46 a torus-shaped chamber positioned to receive the discharge from the fan 43. 47 and 48 denote conduits connecting the torus-shaped chamber 46 to the scavenging air intake ports of the motor. 49 and 50 denote exhaust pipes. 51 designates an oil reservoir.
In FIG. 4, A designates the cavity in which combustion takes place, B designates the ramnures in which the expansion of the working fluid takes place and C designates the grooves
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being swept away.
In figure 5, the hatched area A denotes the outer end of the cavity A in figure 4, the hatched area B denotes the ends of the grooves B in figure 2, adjacent to the space A, and the hatched areas C denote the purge air intake openings.
In FIG. 6, the hatched area D represents the inlet port to the transfer tube, and the hatched areas E designate the exhaust ports. In Fig. 7, 52 denotes the rotary valve, and 53 denotes a spark plug.
In operation, a fuel-air mixture is ignited in the cavity A. By the expansion, the gases moving the tooth forming one wall of the cavity A by making it come out of the groove forming the other wall of this cavity, and make turn rotors 1 and 2 in opposite directions; rotation of the rotors 1 and 2, the cavity A extends in the direction of the other end of the crankcase, the exhaust ports E are uncovered and the combustion products escape into the exhaust pipes 49 and 50.
The rotation of the rotors 1 and 2 rotates the shafts 4 and 6, and the pinions 19 and 20, which, meshing with each other, maintain the two rotors in the correct relative angular position. The pinion 40 fixed to the shaft 6 rotates with the shaft 6 and in turn turns the pinion 42 which, being connected to the fan 43, turns this fan 43, introduces air through the intake duct convenents 45 and blows the pressurized air into the toroidal chamber 46. The air from the toroidal chamber 46 passes through the pipes 47 and 48 to the intake ports C for the engine purging air .
Continuing rotation of rotors 1 and 2 causes one end of the grooves containing the remaining exhaust gases to pass through the scavenging air intake ports C, the scavenging air exits from these ports C, discharges the remaining combustion products through the exhaust ports E
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which are still open in the exhaust pipes 48 and 50, partially cool the rotors, and fill the grooves with fresh air.
Continuous rotation of rotors l, and 2 isolates the grooves containing the fresh air from the scavenging air intake ports C and the exhaust ports E, and when, after a further rotation, the groove d A rotor containing fresh air engages a tooth of the other rotor, and the air trapped in this groove is compressed. The intake port D in the transfer tube 25 is then discovered by the ends of the teeth of the rotors 1 and 2, and the trapped air passes into the transfer tube 25. The air passes through the transfer tubes. 25 towards the sleeve 28, and receives fuel in its path from the fuel injection nozzle 26.
The rotary valve element 27, rotated by the shaft 6 by means of the pinion 20, the pinion 35, the taper pinions 34A and 34 and the shaft 29, are adjusted in time so as to carry out the admission of the air-fuel mixture from the transfer tube 25 to the casing 21 at the desired time and in the desired place, when a tooth of one rotor begins to leave the co-operating groove of the other rotor, thus forming a combustion cavity A. The rotary valve 27 closes, the fuel ignited by the spark plug 53 and the cycle repeats.
The cycle of operation described above repeats when each of the teeth of one rotor meshes with the corresponding groove of the other rotor, several cycles taking place at any time, and each cycle being at one point. different stage, which makes it possible to obtain a regular rotational force.
CLAIMS.
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