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La présente invention concerne un moteur à combustion interne à pister rotatif et plus particulièrement une combinaison de compresseur et moteur à com- bustion interne comportant chacun un rotor unique logé dans un stator unique.
Elle crée un moteur à combustion interne dans lequel il n'y a sensiblement pas de pièces animées d'un mouvement alternatif pour transmettre la force d'un piston à un arbre moteur en les remplaçant par un piston tournant en continuo Ce moteur comprend un compresseur rotatif pour comprimer un fluide, tel qu'air, destiné à être utilisé dans la chambre à combustion du moteur. L'efficacité volumétrique du moteur est améliorée du fait que le volume utile des chambres de travail de la pompe et du moteur occupent une très grande proportion du volume total de la ma- chine.
De même, la course de travail effective de la pompe et du moteur occupent une très grande proportion d'un tour complet de chacun de ces éléments pour assu- rer ainsi une plus longue période de distribution par le compresseur et une plus longue durée de la course motrice du moteur ainsi qu'une pression de travail plus uniforme dans ce dernier. L'invention s'étend aussi à un dispositif d'admission et d'échappement très simple tant pour le compresseur que pour le moteur, ainsi qu'un dispositif de lubrification et de refroidissement perfectionné.
Selon une particularité, un piston rotatif unique sert d'organe propulseur dans deux chambres de travail concentriques placées l'une dans le compresseur et 1' autre dans le moteur.
Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit.
La figure 1 est une vue schématique illustrant les divers éléments constitutifs utilisés dans un moteur à combustion interne selon l'invention.
La figure 2 est une coupe longitudinale verticale d'une machine com- binée, moteur rotatif et compresseur, selon l'invention.
La figure 3 est une coupe transversale verticale sensiblement suivant la ligne 3-3 de la fig. 2, montrant l'intérieur du compresseur du dispositif.
La figure 4 est une perspective d'une aube ou cloison constituant la culasse du cylindre et servant de butée des chambres de travail du compresseur.
La figure 5 est une vue analogue à la fig. 3, montrant la position du piston rotatif du compresseur déplacé de 1800 par rapport à la fig. 3.
La fig. 6 est une coupe transversale verticale de l'aube de la fig.
4, sensiblement suivant la ligne 6-6 de cette dernière.
La figure 7 montre un détail, sensiblement suivant la ligne 7-7 de la figure 6.
La figure 8 est une coupe transversale verticale sensiblement suivant la ligne 8-8 de la fig. 2, montrant la façon de monter le piston rotatif du com- presseur.
La figure 9 est une perspective du piston rotatif du compresseur.
La figure 10 est unè coupe transversale verticale suivant la ligne 10-10 de la figure 2, montrant l'intérieur du moteur.
La figure 11 est une perspective de la cloison ou aube formant butée ou culasse de cylindre du moteur.
La figure 12 est une vue analogue à la figure 10, montrant la posi- tion des éléments à 1800 par rapport à la figure la.
La figure 13 est une coupe transversale verticale sensiblement sui- vant la ligne 13-13 de la figure 11.
Les figures 14 à 21 sont une suite de schémas illustrant les phases successives de la rotation du piston rotatif du compresseur et du moteur, ainsi que la façon dont les deux chambres concentriques du compresseur et du moteur sont
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soumises à l'expansion et à la contraction pendant un tour du piston rotatif.
Les figures 22 à 29 sont une suite de schémas illustrant les phases successives pendant un tour complet du piston rotatif du compresseur.
Les figures 30 à 34 sont une suite de schémas illustrant les phases successives d'un tour complet du rotor du piston rotatif du moteur.
La figure 35 est une coupe analogue à la figure 10, mais montrant une construction du compartiment du moteur comportant un orifice d'admission commandé par une soupape, certaines parties n'étant pas représentées, d'autres étant arra- chées ou représentées en coupe.
La figure 36 est une coupe longitudinale verticale, à plus grande échelle, de l'obturateur tournant contrôlant l'admission suivant la ligne 36-36 de la figure 35.
La figure 37 est une élévation de l'obturateur des figures 36 et 35.
La machine (fig. l) comporte un stator 10, muni d'un arbre moteur 12 de sortie en son centre ; ce stator comprend deux éléments de carter, l'un 14 pour le compresseur et l'autre 16 pour le moteur. 18 désigne un distributeur circonfé- rentiel comportant un réservoir pour le lubrifiant et le réfrigérant, qui peut être constitué dans ce cas par de l'huile, tandis qu'un radiateur 20 et une pompe 22 sont reliés schématiquement au réservoir et aux éléments de carter pour faire circuler à travers eux un fluide refroidisseur et lubrifiant combiné.
Le dispositif comprend en outre un accumulateur ou réservoir 24 rece- vant la sortie 26 du compresseur et fournissant le fluide comprimé à un carbura- teur 28 qui envoie, à son tour, par exemple par un conduit 30, une charge au moteur 16, dont les gaz d'échappement sont évacués en 32.
On voit à la figure 2 que le stator 10 est constitué par des parois d'extrémités avant 40 et arrière 42 pour les deux éléments de carter 14 et 16, puis comporte une cloison annulaire 44 portée par l'un des éléments entre eux.
Le réservoir 18 entoure l'un des éléments de carter, par exemple 1' élément 16 du moteur, et la cloison 44 est pareillement portée'par l'extrémité ouverte de l'élément 16. Des boulons 46 passent longitudinalement à travers les divers éléments du stator, de sorte que tous ces éléments peuvent être assemblés rigidement.
Un manchon ou moyeu 48 recevant deux paliers espacés 50,52, dans lequels tourne l'extrémité avant de l'arbre 12, fait saillie au centre et en avant de la paroi d'extrémité 40. Un palier analogue 54 est disposé dans une ouverture 56 de la paroi arrière 42 pour supporter l'autre extrémité de l'arbre, l'extrémi- té arrière de l'arbre s'étendant dans un couvercle ou carter convenable 58 (fig.
1) où elle est reliée par une chaine d'entraînement 60 ou tout autre organe de réglage à l'arbre 62 d'un tiroir rotatif faisant partie du moteur à combustion interne.
Le compresseur combiné au moteur à combustion interne est illustré plus spécialement aux fig. 2 à 9. L'élément de stator 14 renfermant le compres- seur est un tambour cylindrique creux présentant une paroi intérieure cylindrique périphérique 70. Comme le montrent les fig. 3 et 5, un piston rotatif 72, affec- tant la forme d'une bande annulaire, est logé dans une chambre de travail annu- laire ménagée entre la paroi 70 formant sa périphérie extérieure etla paroicylindrique concentrique 74 formant sa périphérie intérieure, cette chambre constituant la péri- phérie extérieure d'un tambour cylindrique comportant un noyau 76. Ce dernier est fixé et porté par l'arbre 12 présentant des clavettes 78 et est maintenu fixe par rapport à l'élément de stator 14.
La chambre de travail annulaire du compresseur est ainsi placée entre les surfaces cylindriques concentriques 70 et 74, puis elle est divisée par l'anneau ou piston 72 en chambres de travail extérieure et inté- rieure A et B.
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La fig. 2 montre deux excentriques, désignés par 80, qui sont fixés aux clavettes 78 sur l'arbre 12 et qui comportent des paliers 82 supportant le rotor du piston rotatif 72.
On voit aux fige 2 et 9 que le piston rotatif est constitué par une bande cylindrique ou annulaire 84 présentant une fente 86, puis est muni de deux plaques latérales 88 qui le supportent. L'une des plaques peut être solidaire de la bande 84; une plaque ou les deux peuvent être établies séparément et assujet- ties à cette bande à l'aide de boulons 89. Un trou central 90 est prévu dans cha- que plaque pour recevoir les paliers 82. L'arbre 12 peut être muni d'écrous 92 permettant de bloquer en position relativement fixe le noyau 76 et les excentri- ques 80.
Une aube ou cloison 94 s'étend radialement à travers la chambre de travail annulaire du compresseur et à travers les chambres de travail concen-tri- ques A et B de celui-ci.
Comme le montre la fig. 4, cette aube est constituée par un corps plat en T ayant une partie supérieure relativement large 96 faisant saillie latéralement au delà de chaque côté d'une âme descendante 98. Cette dernière coulisse dans une fente radiale 100 s'étendant sur toute la longueur du noyau 76 (fig. 2), tandis que la partie supérieure 96 élargie latéralement coulisse dans une fente analogue 102 du stator. Cette fente est ouverte à son extrémité supérieure, où elle est munie d'un couvercle ou d'une plaque de fermeture 104, auquel est boulonnée l'extrémité à bride 106 du conduit de sortie 26 qui y est fixé de façon amovible à l'aide de boulons 108. L'aube fixe ainsi le noyau de façon qu'il ne puisse pas tourner sur le stator.
Suivant les fig. 4, 6 et 7, l'aube 94, qui présente aussi l'orifice de sortie des chambres de travail extérieure A et intérieure B du compresseur, présente à cet effet un alésage central 110 débouchant de son dessus près de 1' extrémité inférieure de l'aube. L'extrémité inférieure de cet alésage communique avec un alésage transversal 112 et une soupape de retenue à bille 114 permet au fluide de sortir de cet alésage vers le haut à travers le trou 110 en empêchant son retour.
Juste au-dessus de l'alésage transversal 112, un côté de l'aube 94 comporte une ailette transversale semi-cylindrique 116 destinée à présenter un logement semi-cylindrique 118 (voir aussi fig. 9) ménagé dans un bord de la fente 86 de l'anneau 84. L'engagement de l'ailette 116 dans la fente 118 établit une articulation entre l'anneau et l'aube.
Au cours du fonctionnement, le bord gauche de la fente 86 de l'anneau prend toujours appui contre l'ailette 116 (fig. 3 et 5) et l'anneau peut exécuter un léger pivotement ou oscillation par rapport à l'aube car le contact de l'anneau avec les surfaces 70 et 74 produit un roulement au-tour des chambres de travail annulaires A et B.
Sur les côtés opposés de l'alésage central 110, l'aube comporte deux alésages supplémentaires 120 communiquant, à leurs extrémités inférieures, juste au-dessus de la jonction de la partie élargie latéralement 96 avec l'âme 98, avec des canaux transversaux 122 débouchant sur le côté gauche de l'aube de la même manière que l'alésage transversal 112.
Des soupapes de retenue 124 ouvrant de bas en haut contrôlent le flux de fluide passant des alésages 122 dans et à travers les alésages 120.
Le dessous des côtés faisant saillie latéralement de la partie supé- rieure 96 de l'aube (fig. 7) comporte une surface légèrement convexe 126 et une fente 128 débouche vers le haut de la surface pour recevoir un joint affectant la forme d'une aube ou plaque 130. Cette dernière présente une surface convexe 132 frottant contre la surface convexe correspondante de chacune des plaques de support 88 de l'anneau 72.
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Un canal latéral 134 partant de l'extrémité supérieure de chacune des
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fentes 128 communique avec une rainure ou fente verticale 136 débouchant à son extrémité inférieure sur la surface 126. Cette construction permet au fluide sous pression d'entrer par les canaux 136 et 134 dans la fente 128 au-dessus de l'aube 130. On voit que par suite du contact de la surface concave 132 de l'aube 130 avec la surface convexe de la plaque de support 88, une moitié seulement de la section de l'aube 130 est exposée aux pressions de travail ou de compression qui règnent dans la chambre de travail annulaire se trouvant à gauche de l'aube.
Cependant, ces pressions sont communiquées par les canaux 136 et 134 à toute la section de l'aube 130 à sa partie supérieure, de sorte qu'il se produit un diffé- rentiel de pression poussant l'aube 130 en prise de joint étanche avec les plaques de support.
L'âme 98 de l'aube s'engage dans la fente 86 de l'anneau 72. Elle pré- sente des ergots latéraux 140 logés dans des trous correspondants 142 (fig. 2 et 9) des plaques de supports 88 pour fixer le piston ou anneau rotatif de façon pi- votante sur l'aube, tandis qu'en venant en prise les surfaces semi-cylindriques 118 et 116 permettent un pivotement ou oscillation relatif de l'anneau par rapport à l'aube.
Un canal d'admission 144 (fig. 3 et 5) est percé dans l'élément de stator 14 débouchant dans la chambre de travail annulaire extérieure A sur le côté droit de l'aube 94 et sert à distribuer de l'air ou autre fluide dans la ohambre de travail annulaire et dans chacune des chambres de travail concentri- ques A et B pour la compression par le piston rotatif.
Ensuite, le fluide comprimé contenu dans les chambres A et B est repoussé à tra- vers celles-ci dans le sens des aiguilles d'une montre, puis sort par le canal 110 pour la chambre B et par les canaux 120 pour la chambre A, la sortie des deux chambres passant de bas en haut à travers l'aube 94, la fente 102 et le con- duit 26 au réservoir accumulateur 24.
En raison de l'articulation du piston rotatif 72 par rapport à l'aube 94 et du montage de cette aube permettant son mouvement coulissant radial dans des fentes radiales alignées du noyau et du stator, un mouvement alternatif oscil- lant combiné est imprimé au piston ou anneau rotatif.
Pendant ce mouvement, l'anneau est en contact tangent constant à la fois avec la surface 70 du stator et avec la surface 74 du noyau 76, ces contacts se déplaçant continuellement à travers les deux chambres de travail annulaires.
Les fig. 14 à 21, illustrant des phases successives à intervalles de 45 de rotation des excentriques 76 montrent que le déplacement rotatif conti- nu des points de tangence de l'anneau avec les deux parois de sa chambre annulai- re produit une expansion et une contraction cycliques des chambres A et B.
Le joint à pression différentielle décrit dans ce qui précède relati- vement à l'aube 94, ses éléments 130 et les canaux associés peut être appliqué de façon similaire à l'endroit où l'anneau 72 vient en prise avec l'ailette 116 et l'aube, le bord 118 de l'anneau dans la fente 86 étant ainsi muni d'un élément faisant saillie circonférentiellement qui correspond aux bandes de joint 130 des fig. 4,6 et 7, en assurant une pression de joint entre l'anneau 72 et l'ailette 116.
Suivant les fig. 2 et 10 à 13, le moteur présente une construction analogue à divers égards à celle du compresseur.
C'est ainsi que l'élément de stator 16 présente une chambre axiale formant une paroi de cylindre 150. Un noyau 152, analogue au noyau 76 du compresseur, peut tourner sur les clavettes 78 de l'arbre 12. Une chambre de travail annulaire est ainsi formée entre la surface convexe cylindrique 154 du noyau 152 et la surface Cylindrique concave 150 du stator.
Ùn piston ou anneau rotatif 156 est logé dans cette chambre où il peut tourner et est sensiblement identique au piston rotatif du compresseur; il est constitué par un anneau ou bande 158 supporté par des plaques circulaires 160 au moyen de paliers 162 portés par des excentriques 164 clavetés sur l'arbre. Comme dans la
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réalisation précédente, les plaques de support sont rigidement assujetties à la bande 158 par des boulons 159. Les anneaux 158 sont fendus en 166, puis une aube 168 (fig. Il) présente une partie supérieure 170 élargie latéralement et une âme descendante 172 se plaçant dans la fente 165.
L'âme 172 de l'aube coulisse et est guidée dans la fente radiale 174 du noyau, tandis que l'extrémité supérieure élargie 170 de l'aube est logée dans une fente analogue 176 du stator.
L'aube comporte pareillement une saillie transversale semi-cylindrique ou ailette 178 logée dans un canal transversal concave semi-cylindrique corres- pondant 180 d'un bord de la fente 166 de l'anneau.
L'aube est munie de joints sensiblement identiques à ceux décrits à l'aide des fig. 4,6 et 7, à savoir de fentes verticales 182 débouchant vers le haut de la surface de dessous convexe 184 de la partie 170 de l'aube qui sur- plombe son âme, ainsi que de joints sous forme de plaques ou bandes 186 coulis- sant dans ces fentes et présentant des dessous convexes 188. Des canaux ou alésa- ges transversaux 190 communiquent avec l'extrémité supérieure de ces fentes et avec des canaux ou rainures 192. Des ergots latéraux 194 sont aussi prévus sur l'âme et s'engagent dans des trous correspondants 196 des plaques de support 160.
En outre, l'anneau 156 peut venir en prise avec l'ailette 178 et l'aube en pré- voyant pareillement un joint sous pression, comme indiqué au sujet de l'ailette 116 de l'ensemble aube 72 et anneau 94 des fig. 3 et 5.
Il est évident que le dispositif d'aube du moteur est identique à celui du compresseur. Cependant, l'aube 168 du moteur comporte une disposition quelque peu différente des canaux de passage de fluide. C'est ainsi que l'aube 168 comporte un seul canal vertical ou longitudinal 198 s'étendant sur toute sa longueur de son sommet à son pied, de sorte que l'extrémité inférieure de la fen- te 174 du noyau et l'extrémité supérieure de la fente 176 du stator communiquent continuellement et librement par le canal 198, en empêchant ainsi tout effet pos- sible de dash-pot pouvant gêner le mouvement alternatif de l'aube dans ces fentes et en servant aussi à l'admission du mélange combustible dans la chambre de travai: B.
Les fig. 10 et 12 montrent un canal 200 d'admission de mélange com- bustible s'étendant dans le noyau 152 à partir de la chambre intérieure B et qui débouche dans la fente 174 au-dessous de l'extrémité inférieure de l'âme 172 de l'aube lorsque cette dernière se trouve dans sa position relevée ou supérieure de la fig. 10. Un canal d'admission de mélange combustible 202 est prévu dans le stator sur le côté droit de l'aube 168 et son extrémité de sortie communique avec la chambre de travail extérieure A près de l'aube ; canal est muni d'une soupape de retenue 204 ouvrant vers le bas.
L'extrémité d'admission du canal 202 communique avec l'extrémité supérieure de la fente 176 dans une position appropriée pour être contrôlée par l'extrémité supé- rieure de l'aube (fig. 10 et 12). Si on le désire, des soupapes de retenue, non représentées, peuvent être utilisées dans les canaux d'admission 200 ou 202 ou dans ces deux canaux pour empêcher le retour des produits de combustion à travers eux.
L'extrémité du conduit 30 est fixée au moyen de vis 206 à un siège convenable sur le stator, en faisant coïncider le conduit avec le canal 208 com- muniquant avec le sommet de la fente 176. Un obturateur rotatif 212, présentant un canal ou orifice d'admission 214, est disposé dans la chambre cylindrique 210 qu'il coupe ou est interposé dans le canal 208.
Cet obturateur est convenablement relié par sa tige 62 avec le dispositif d'en- traînement précédemment décrit 60, ce qui permet de synchroniser la rotation de l'obturateur avec le mouvement des pistons rotatifs.
Un obturateur à main 216, comportant un orifice diamétral 218, est aussi disposé dans une chambre ou un siège cylindrique 220 prévu dans le canal
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208 précédemment mentionné entre le corps d'obturateur 212 et la fente 176. Cet obturateur est muni d'un levier 222 permettant de couper à la main d'arrivée de fluide du réservoir accumulateur 24 et/ou du carburateur 28, ou de régler cette ar- rivée (fig. 10 et 12).
Un conduit d'échappement 224 est fixé en coincidence avec un orifice d'échappement 226 à l'aide d'organes 228 et communique directement avec la cham- bre de travail annulaire A se trouvant sur le côté gauche de l'aube 168.
En fonctionnement, un mélange combustible est distribué au moyen du conduit 30 par l'obturateur actionné et réglé automatiquement 212 et en passant par l'obturateur à main 216 à l'extrémité supérieure de la fente 176. De là, il est distribué à l'instant approprié dans le cycle de fonctionnement suivant la position de l'aube dans ses fentes, soit au canal 202, ce qui a pour effet de charger la chambre de travail extérieure A, soit par les canaux 198 et 200 à la chambre de travail intérieure B, ce qui charge cette dernière. L'échappement des deux chambres de travail A et B sort par l'orifice 226 et le canal 224.
En outre, pour obtenir une pression de travail sensiblement uniforme sur toute la course de travail relativement longue du moteur, un dispositif est prévu pour effectuer une série d'injections successives de combustible dans la chambre de travail extérieure, ainsi qu'un dispositif pour allumer successivement ces injections de combustible, puis un dispositif pour faire échapper successive- ment et supplémentairement les produits de combustion. Il est ainsi prévu des in- jecteurs de combustible successifs espacés oirconférentiellement 230, 232,233 de type convenable qui sont commandés par des cames 234, 236, 237. Des soupapes d'échappement successives 240, 242, 244 communiquent avec la chambre extérieure A sous la commande d'organes d'actionnement appropriés,tels que les cames 246, 248, 250.
Un injecteur de combustible analogue 239 est prévu pour la chambre in- térieure B.
L'allumage est effectué par des bougies indiquées schématique en 252 dans la chambre extérieure et en 254 dans la chambre intérieure, tandis que les charges de combustible injectées successivement dans la chambre extérieure sont allumées, par exemple par des bougies 256,258.
Toute soupape d'injection, soupape d'échappement et tout dispositif d'allumage appropriés sont prévus pour l'injection de charges supplémentaires ou additionnelles, l'échappement des gaz précédemment brûlés et l'allumage des char- ges additionnelles. Ces injecteurs, soupapes et organes d'allumage étant classi- ques, ils ne sont pas décrits en détail.
La réalisation des fig. 10 à 13 utilise une installation à allumage par bougies pour la combustion. Cependant, on peut faire fonctionner le même con- struction suivant le principe Diesel. Dans ce cas, les-pougies 252,254, 256, 258 et l'installation électrique associée sont supprimées.
Le compresseur de fluide ou air 14 est chargé par un surcompresseur classique, non représenté, refoulant de l'air par le canal 144 dans les chambres de compression du compresseur où cet air est recomprimé et envoyé par le conduit 26 au réservoir accumulateur 24. Le carburateur 28 étant supprimé, puisque inuti- le au cycle Diesel, l'air surcompressé accumulé venant du réservoir 24 est dis- tribué dans le moteur 18 en passant par l'obturateur rotatif 212 et l'obturateur 216 dans la partie supérieure de la fente 176, d'où il passe par le canal 202 et le canal 198 de l'aube 168 dans les chambres de travail A et B.
Du combustible est injecté dans l'air surcomprimé dans les chambres A et B par les injecteurs 230,232, 233 et 239, où il est allumé par la pression de compression au cours du cycle de fonctionnement Diesel. On peut toutefois uti- liser un allumeur de démarrage pour amorcer la combustion ou même un combustible analogue à l'essence pourrait être utilisé à la fois pour faciliter le démarrage et pour le réchauffage.
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Etant donné que ces dispositifs de démarrage sont bien connus, il n'y a pas lieu de les décrire en détail.
L'installation de refroidissement et de lubrification combinée comporte un réservoir 18, duquel le fluide refroidisseur et lubrifiant est amené à un ra- diateur de refroidissement 20, d'où il est mis en circulation par la pompe 22 à l'intérieur de la machine afin de la refroidir et de la lubrifier. La fig. 1 re- présente schématiquement la sortie de la pompe 22 à fluide refroidisseur et lubri- fiant, ce fluide étant mené par des conduits ou tuyaux 260 et 262 aux parois d' extrémités 42 et 40 du moteur et du compresseur composant la machine (fig. 2).
En traversant les parois d'extrémités 42 et 40, le fluide refroidisseur et lubrifiant combiné entre dans une chambre annulaire ménagée entre ces parois d'extrémités et les plaques de support 160 et 80 des excentriques des deux élé- ments de la machine. De ces chambres annulaires, le fluide refroidisseur et lu- brifiant entre dans les canaux de refroidissement radiaux 264 et 266 des parois d'extrémités du stator 10 et il passe de là dans les canaux axiaux coïncidants 268 et 270 des parois circonférentielles des éléments 16 et 14 du stator, pour entrer, par les canaux radiaux 272 de la cloison 44, dans la chambre annulaire ménagée entre les plaques de support 80 et 160 des deux éléments et finalement revenir au réservoir 18 s'étendant circonférentiellement autour du carter.
De ce réservoir, le fluide refroidisseur est ramené au radiateur.
Outre par les canaux de refroidissement 264,266, 268,270, 272 du stator, le fluide passe aussi à travers les noyaux 76 et 152. A cet effet, chaque noyau comporte une série de canaux axiaux disposés près de sa périphérie, les canaux du noyau 76 étant indiqués en 274 et ceux du noyau 152 en 276.
Un fluide unique circule à travers la machine pour lubrifier ses pièces mobiles et la refroidir.
Les fig. 14 à 21 sont des vues schématiques illustrant à intervalles de 45 la rotation des pistons du compresseur et du moteur autour des noyaux 76 et 152 pour produire l'expansion et la contraction cycliques des chambres de tra- vail extérieure et intérieure de chaque élément. Cette géométrie de mouvement, avec l'anneau ou piston rotatif 72 ou 156 restant tangent sur ses surfaces exté- rieure et intérieure avec la paroi intérieure du stator et la paroi extérieure du noyau, est identique pour le compresseur et le moteur. Dans toutes ces vues, les aubes 94 et 168 restent fixes dans la position verticale représentée à 0 à la fig. 14 et constituent par suite une paroi d'extrémité de chacune des chambres de travail A et B.
Etant donné que le cycle de fonctionnement est le même pour le com- presseur et le moteur, les numéros de référence utilisés dans les schémas des fig. 14 à 21 sont ceux du compresseur, la description donné pour le compresseur étant également applicable au moteur.
Les plaques de support et l'excentrique tournent dans le sens indiqué par la flèche et le piston rotatif ou anneau 72 porté par ces plaques prend à la fois un mouvement oscillant et un mouvement vertical, de sorte que ses surfaces extérieure convexe et intérieure concave ont leur tangence avec le stator et avec le noyau tournant dans celui-ci et autour. Les vues successives à 45 montrent qu'au cours du cycle de fonctionnement ce mouvement relatif de l'anneau ou pis- ton rotatif par rapport au noyau et au stator donne lieu à une expansion ou con- traction des chambres de travail intérieure A et extérieure B.
Dans ces vues, les parties hachurées représentent les chambres de tra- vail ou des parties de ces chambres qui reçoivent une charge de fluide, tandis que les parties non hachurées indiquent les chambres ou parties de chambres dont les charges s'échappent.
A la fig. 14, l'axe longitudinal C de l'excentrique est représenté à sa position verticale supérieure ou à 0 . La tangence du sommet de l'anneau 72
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avec le carter 10 forme ainsi la chambre extérieure A s'étendant à peu près en- tièrement d'un côté de l'aube à l'autre, comme représenté par les hachures à la fig. 14. La tangence du bas de l'anneau avec le noyau 76 définit la chambre inté- rieure B qui est divisée par l'aube et par le poir de tangence en deux parties sensiblement égales s'étendant chacune du point de tangence aux côtés opposés de l'aube, celle se trouvant à droite de l'aube étant hachurée pour indiquer l'état de chargement, tandis que celle qui se trouve à gauche de l'aube n'est pas hachurée pour indiquer l'échappement.
La fig. 15 représente la position immédiatement suivante à 45 atteinte par l'anneau en cours de rotation, le point de tangence C se trouvant maintenant placé à 45 Par rapport à l'aube. De façon analogue, chaque figure suivante repré- sente un nouveau déplacement de 45 du point de tangence de l'anneau avec le sta- tor et le noyau, puis les zones hachurées et non hachurées indiquent les volumes relatifs des chambres de travail extérieure et intérieure en cours d'admission et d'échappement.
Bien que les opérations cycliques différent, l'expansion et la con- traction réelles de ce chambres produites par le mouvement du piston ou anneau rotatif sont identiques.
Le fonctionnement du compresseur représenté aux fig. 2 à 9 est illus- tré schématiquement par la suite de vues des fig. 22 à 29.
A la fig. 22, la chambre intérieure B du compresseur reçoit une char- ge du canal d'admission 144, comme indiqué par les flèches dans la partie droite de cette chambre, tandis que sa partie gauche est en échappement par le canal 112.
La chambre extérieure A ferme tout juste son admission du fait que le bord de 1' anneau 72 vient en prise avec la paroi de l'élément de carter 14, tandis que le côté gauche de cette chambre vient de fermer son échappement par l'extrémité in- férieure de l'anneau en contact avec la paroi intérieure du carter.
Dans la position suivante prise par les pièces à la fig. 23, l'anneau 72 est maintenant en prise avec la paroi du carter en fermant la chambre extérieure A par rapport à l'orifice d'admission et la charge qui entre remplit maintenant la chambre intérieure B du compresseur sur son côté droit. L'orifice d'échappement à travers l'aube au-dessus de l'anneau vient de commencer à s'ouvrir dans la partie gauche de la chambre extérieure et la partie gauche de la chambre intérieure est en échappement à travers l'orifice 112.
Dans la position suivante de la fig. 24, la chambre extérieure pousse maintenant sa charge vers l'orifice d'échappement, tandis que le côté droit de la chambre intérieure B continue l'admission d'une charge. Les côtés gauches des chambres extérieure A et intérieure B sont maintenant en échappement à travers les deux orifices débouchant dans l'aube 94.
Au temps suivant du cycle de la fig. 25, l'admission commence dans le côté droit de la chambre extérieure A tandis que l'admission continue dans le côté droit de la chambre intérieure B, le côté gauche de la chambre intérieure ayant maintenant à peu près terminé sa course d'échappement tandis que le côté gauche de la chambre extérieure continue l'échappement.
Dans la position suivante de la fig. 26, le côté droit de la chambre intérieure a continué l'admission, de sorte que cette chambre est maintenant sen- siblement remplie d'une charge standis que la chambre extérieure est maintenant bien avancée sur sa course d'admission. Le côté gauche de la chambre intérieure a main- tenant fermé son orifice d'échappement, de sorte que la chambre intérieure est prête à commencer la compression tandis que le côté gauche de la chambre extérieu- re entre maintenant dans la dernière partie de sa course d'échappement.
Dans la position suivante des pièces de la fig. 27, l'admission con- tinue dans le côté droit de la chambre extérieure tandis que l'échappement continue dans son côté gauche.
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L'anneau a maintenant terminé l'admission de la chambre intérieure, de sorte que la compression s'effectue dans cette chambre, tandis que le côté gauche de celle- ci est sur le point de commencer sa course d'échappement.
Dans la position suivante des pièces de la fig. 28, la chambre inté- rieure est maintenant en échappement, tandis que son admission reste fermée, la partie gauche de la chambre extérieure achève sa course d'échappement, tandis que son côté droite continue sa course d'admission.
Dans la position finale de la fig. 29, le côté gauche de la chambre extérieure a achevé sa course d'échappement et son côté droit a continué sa course d'admission. Le côté droit de la chambre intérieure commence juste son admission tandis que le côté gauche continue son échappement. Après la position de la fig.
29, les pièces reprennent la position de la fig. 22 et le cycle est recommencé.
Le moteur 16 peut fonctionner avec un carburateur ou suivant le sys- tème Diesel. Les fig. 30 à 34 illustrent une réalisation sous forme de moteur à carburateur.
En partant de la position de la fig. 30, le piston 156 se déplace dans le sens des aiguilles d'une montre et la chambre extérieure A achève sa course motrice, la partie gauche de la chambre intérieure B est en échappement tandis que sa partie droite commence sa course de travail.
A la fig. 30, l'orifice d'échappement 226 est encore fermé par le piston 156 de la chambre extérieure A, dans laquelle des charges multiples ou successives de combustible, envoyées par les injecteurs 230,232, 233 ou tout nombre désiré d'injecteurs supplémentaires, ont été allumées par les allumeurs 256,258 ou autres tandis que les soupapes d'échappement 240, 242, 244 ou autres ont assuré l'échappement des produits de combustion de leurs parties de la cham- bre A. Quand on le désire, les injecteurs de combustible, organes d'allumage ou échappements auxiliaires peuvent fonctionner simultanément.
L'échappement du côté gauche de la chambre B s'effectue à la fig. 30 par le canal d'échappement 226. Le côté droit de la chambre B commence sa course motrice, en recevant un mélange combustible des canaux 208,176, 198,174, 200, ce mélange étant allumé par la bougie 254. L'explosion amène le piston à la posi- tion de la fig. 31.
Dans celle-ci, la chambre extérieure A est en échappement libre par le canal 226 tandis que le côté gauche de la chambre B complète son échappement vers ce canal. Le côté droit de la chambre N continue sa course de travail, la descen- te de l'aube 168 dans sa fente 174 ayant maintenant fermé l'orifice d'admission 200. Si on le désire, une charge de combustible additionnelle peut être injectée par l'injecteur 239 et allumée par la bougie 254.
A la fig. 31, le côté droit de la chambre extérieure A reçoit un mé- lange combustible de l'orifice 202, qui est maintenant découvert par le sommet de l'aube 168 lorsque cette dernière descend dans sa fente 176, ce combustible étant allumé par la bougie 252. Les poussées combinées du côté droit des chambres A et B amènent l'anneau à la position de la fig. 32.
Dans celle-ci, l'échappement du côté gauche de la chambre intérieure B est terminé et l'expansion du côté droit de la chambre B est à son maximum de volume. Le côté gauche de la chambre extérieure A continue son échappement par le canal 226. Le côté droit de la chambre A continue son admission de mélange com- bustible depuis le canal 202 et depuis les injecteurs auxiliaires 230 et 232.
Le mélange combustible arrivant du canal 202 repousse devant lui les gaz brûlés pour les balayer par l'orifice d'échappement auxiliaire 240 qui se ferme ensuite et la charge fraîche qui arrive est allumée par les bougies 252,256 en continuant la combustion et en maintenant la force de travail sur le piston. Ce dernier est ainsi tourné à la position de la fig. 33.
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A la fig. 33, le côté gauche de la chambre extérieure A se rapproche de la fin de sa course d'échappement, tandis que la chambre intérieure B est maintenant ouverte sur le canal d'échappement 226 à travers la chambre extérieure A et commence son échappement. Le côté droit de la chambre extérieure A a ses ori- fices d'échappement auxiliaires 240, 242, 244 ouverts simultanément pour permettre le balayage et l'échappement des gaz brûlés à travers eux sous la poussée du mélange combustible frais entrant par le canal 202 et des injections de combus- tible auxiliaires produites par les injecteurs 230, 232, 234 et allumées par les bougies 252, 256, 258 pour entretenir la combustion et la course de travail.
Lorsque le piston 156 vient dans la position de la fig. 34, la course d'échappement s'achève dans le côté gauche de la chambre extérieure A, tandis que l'échappement continue dans le côté gauche de la chambre intérieure B. Le côté droit de la chambre A se rapproche de la fin de sa course de travail, car l'aube 168 s'élève pour couper l'admission du mélange combustible au canal 202 et l'ex- trémité inférieure de l'aube 168 s'élève pour ouvrir le canal d'admission 200 dans le côté droit de la chambre intérieure B qui est sensiblement prêt pour com- mencer sa course de travail suivante.
On voit que les deux chambres extérieure A et intérieure B contribuent au développement de la force motrice pour déplacer le piston annulaire 156. En outre, l'injection de combustible, son allumage et le balayage s'effectuent suc- cessivement en continu dans la chambre extérieure A, ce qui augmente la puissance effective ou prolonge la course de travail sur une très grande partie de la rota- tion.
Lorsqu'on désire utiliser le moteur avec un cycle de fonctionnement Diesel, le canal 208 sert à distribuer de l'air frais comprimé seulement sans combustible. Ce dernier est introduit par les injecteurs 230,232, 233,239 et les bougies 252, 254, 256,268 sont supprimées pour produire l'allumage par com- pression.
Dans certains cas, il peut être désirable de faire démarrer et chauf- fer la machine de la manière décrite comme moteur à essence avec carburation et ensuite de passer au cycle Diesel en coupant la distribution de la charge carbu- rée et en arrêtant l'allumage par bougies.
Les fig. 35 à 37 représentent une variante d'obturateur pour régler le flux d'air ou d'un mélange combustible-air dans la chambre intérieure B du moteur, cette variante pouvant être préférée dans certains cas au canal 200 et à sa commande par l'extrémité inférieure de l'aube 168 dans sa fente 174.
La fig. 35 représente le même moteur que les fig. 10 à 13, sauf les changements indiqués ci-après, les mêmes numéros de référence désignant les mêmes éléments. Pour plus de simplicité, on n'a pas représenté les injecteurs auxiliai- res, bougies d'allumage, soupapes d'échappement auxiliaires, leur mécanisme d'ac- tionnement et certaines parties du stator, qui sont tous identiques quant à la construction et au fonctionnement à ceux des fig. 10 à 13.
Le canal 200 des fig. 10 et 12 commandé par l'aube est remplacé par un canal 201 du noyau 152 débouchant du bas de la fente 174, de sorte qu'il est toujours en communication libre et continue avec cette dernière et avec l'air ou mélange fourni par l'alésage 198 de l'aube 168.
Le canal 201 communique avec une chambre 203 dans laquelle tourne un tiroir rotatif 205 constitué par un corps cylindrique supporté dans des paliers 207 et auquel est fixé un pignon d'entraînement 209. Ce dernier est entraîné par l'abre 12 en synchronisme et de toute manière convenable en engrenant avec un pignon 211 claveté sur cet arbre.
Un canal de distribution 213 s'étend dans le noyau 152 de la chambre 203 du tiroir à la surface extérieure du noyau et débouche dans la chambre de travail intérieure B près de la bougie d'allumage 254 et/ou de l'injecteur auxi-
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liaire 239. On voit ainsi que le tiroir et le canal 215 qui le traverse commandent le flux passant par les canaux 201 , 213, ce qui permet de distribuer de l'air ou un mélange combustible au côté droit de la chambre de travail intérieure B en synchronisme avec le mouvement du piston annulaire 156.
Les formes de réalisation qui précèdent n'ont été données qu'à titre d'exemples car il est évident que de nombreuses modifications peuvent y être ap- portées et que d'autres variantes peuvent être réalisées sans sortir du cadre de 1'invention.
REVENDICATIONS.
1. Machine, telle que moteur, à combustion interne comportant un sta- tor présentant une ouverture centrale au milieu de laquelle est disposé un noyau fixe délimitant avec ce stator une chambre annulaire, une aube s'étendant trans- versalement à cette chambre annulaire du noyau au stator en formant une cloison entre ces éléments, un rotor disposé dans la chambre annulaire qui comprend un anneau entourant le noyau et formant un piston rotatif entre des chambres de tra- vail concentriques intérieure et extérieure subdivisant cette chambre annulaire, ledit anneau présentant une ouverture traversée par ladite aube, des éléments pour supporter le rotor afin qu'il exécute un mouvement épicycloidal dans la chambre annulaire en tangence avec le stator et le noyau, des organes d'admission pour distribuer des charges de combustible,
des éléments pour allumer ces charges et des organes d'échappement pour les produits de combustion à partir desdites cham- bres de travail intérieure et extérieure.
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The present invention relates to a rotary track internal combustion engine and more particularly to a combination of compressor and internal combustion engine each comprising a single rotor housed in a single stator.
It creates an internal combustion engine in which there are noticeably no reciprocating parts to transmit the force of a piston to a drive shaft by replacing them with a continuously rotating pistono This engine includes a compressor rotary to compress a fluid, such as air, for use in the engine's combustion chamber. The volumetric efficiency of the motor is improved because the effective volume of the working chambers of the pump and the motor occupy a very large proportion of the total volume of the machine.
Likewise, the effective working stroke of the pump and the motor occupy a very large proportion of a complete revolution of each of these elements, thus ensuring a longer period of distribution by the compressor and a longer duration of the compressor. motor stroke as well as a more uniform working pressure in the latter. The invention also extends to an intake and exhaust device that is very simple both for the compressor and for the engine, as well as an improved lubrication and cooling device.
According to one feature, a single rotary piston serves as a propellant member in two concentric working chambers, one placed in the compressor and the other in the engine.
Various other characteristics of the invention will moreover emerge from the detailed description which follows.
FIG. 1 is a schematic view illustrating the various constituent elements used in an internal combustion engine according to the invention.
FIG. 2 is a vertical longitudinal section of a combined machine, rotary motor and compressor, according to the invention.
FIG. 3 is a vertical cross section taken substantially along line 3-3 of FIG. 2, showing the interior of the device compressor.
FIG. 4 is a perspective of a blade or partition constituting the cylinder head and serving as a stop for the working chambers of the compressor.
FIG. 5 is a view similar to FIG. 3, showing the position of the rotary piston of the compressor displaced by 1800 with respect to fig. 3.
Fig. 6 is a vertical cross section of the blade of FIG.
4, substantially along line 6-6 of the latter.
Figure 7 shows a detail, substantially along line 7-7 of Figure 6.
Figure 8 is a vertical cross section taken substantially along line 8-8 of fig. 2, showing how to assemble the rotary piston of the compressor.
Figure 9 is a perspective of the rotary piston of the compressor.
Figure 10 is a vertical cross section taken on line 10-10 of Figure 2, showing the interior of the engine.
FIG. 11 is a perspective of the bulkhead or blade forming a stopper or cylinder head of the engine.
FIG. 12 is a view analogous to FIG. 10, showing the position of the elements at 1800 with respect to FIG. 1a.
Figure 13 is a vertical cross section taken substantially along line 13-13 of Figure 11.
Figures 14 to 21 are a series of diagrams illustrating the successive phases of the rotation of the rotary piston of the compressor and of the motor, as well as the way in which the two concentric chambers of the compressor and the motor are
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subjected to expansion and contraction during one revolution of the rotary piston.
Figures 22 to 29 are a series of diagrams illustrating the successive phases during a complete revolution of the rotary piston of the compressor.
FIGS. 30 to 34 are a series of diagrams illustrating the successive phases of a complete revolution of the rotor of the rotary piston of the engine.
Figure 35 is a sectional view similar to Figure 10, but showing a construction of the engine compartment having an inlet port controlled by a valve, some parts not being shown, others being cut away or shown in section. .
Figure 36 is a vertical longitudinal section, on a larger scale, of the rotary shutter controlling the admission along the line 36-36 of Figure 35.
Figure 37 is an elevation of the shutter of Figures 36 and 35.
The machine (fig. L) comprises a stator 10, provided with an output motor shaft 12 at its center; this stator comprises two casing elements, one 14 for the compressor and the other 16 for the motor. 18 denotes a circumferential distributor comprising a reservoir for lubricant and coolant, which may in this case consist of oil, while a radiator 20 and a pump 22 are schematically connected to the reservoir and to the crankcase elements. to circulate through them a combined coolant and lubricant.
The device further comprises an accumulator or reservoir 24 receiving the outlet 26 of the compressor and supplying the compressed fluid to a carburetor 28 which in turn sends, for example via a duct 30, a charge to the motor 16, of which the exhaust gases are evacuated at 32.
It can be seen in FIG. 2 that the stator 10 is formed by front 40 and rear end walls 42 for the two casing elements 14 and 16, then comprises an annular partition 44 carried by one of the elements between them.
Reservoir 18 surrounds one of the crankcase elements, eg, engine element 16, and bulkhead 44 is similarly carried by the open end of element 16. Bolts 46 pass longitudinally through the various elements. stator, so that all these elements can be rigidly assembled.
A sleeve or hub 48 accommodating two spaced bearings 50,52, in which the forward end of shaft 12 rotates, protrudes centrally and forwardly of end wall 40. A similar bearing 54 is disposed in an opening 56 of the rear wall 42 to support the other end of the shaft, the rear end of the shaft extending into a suitable cover or housing 58 (fig.
1) where it is connected by a drive chain 60 or any other adjustment member to the shaft 62 of a rotary slide forming part of the internal combustion engine.
The compressor combined with the internal combustion engine is illustrated more specifically in FIGS. 2 to 9. The stator element 14 enclosing the compressor is a hollow cylindrical drum having a peripheral cylindrical inner wall 70. As shown in Figs. 3 and 5, a rotary piston 72, having the shape of an annular band, is housed in an annular working chamber formed between the wall 70 forming its outer periphery and the concentric paroicylindrical 74 forming its inner periphery, this chamber constituting the outer periphery of a cylindrical drum comprising a core 76. The latter is fixed and carried by the shaft 12 having keys 78 and is kept fixed relative to the stator element 14.
The annular working chamber of the compressor is thus placed between the concentric cylindrical surfaces 70 and 74, then it is divided by the ring or piston 72 into outer and inner working chambers A and B.
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Fig. 2 shows two eccentrics, designated by 80, which are fixed to the keys 78 on the shaft 12 and which have bearings 82 supporting the rotor of the rotary piston 72.
It can be seen in figs 2 and 9 that the rotary piston is formed by a cylindrical or annular strip 84 having a slot 86, then is provided with two side plates 88 which support it. One of the plates may be integral with the strip 84; one or both of these may be separately established and secured to this strip with bolts 89. A central hole 90 is provided in each plate to accommodate the bearings 82. Shaft 12 may be provided with a central hole 90. nuts 92 enabling the core 76 and the eccentrics 80 to be locked in a relatively fixed position.
A vane or partition 94 extends radially through the annular working chamber of the compressor and through the concentrated working chambers A and B thereof.
As shown in fig. 4, this blade is constituted by a flat T-shaped body having a relatively wide upper part 96 projecting laterally beyond each side of a descending web 98. The latter slides in a radial slot 100 extending over the entire length of the web. core 76 (fig. 2), while the laterally enlarged upper part 96 slides in a similar slot 102 of the stator. This slot is open at its upper end, where it is provided with a cover or closure plate 104, to which is bolted the flanged end 106 of the outlet duct 26 which is removably attached to it therein. using bolts 108. The vane thus fixes the core so that it cannot rotate on the stator.
According to fig. 4, 6 and 7, the blade 94, which also has the outlet orifice of the outer A and inner B working chambers of the compressor, has for this purpose a central bore 110 emerging from its top near the lower end of the compressor. dawn. The lower end of this bore communicates with a transverse bore 112 and a ball check valve 114 allows fluid to exit this bore upwardly through hole 110 preventing its return.
Just above the transverse bore 112, one side of the blade 94 has a semi-cylindrical transverse fin 116 intended to have a semi-cylindrical housing 118 (see also FIG. 9) formed in an edge of the slot 86. of the ring 84. The engagement of the fin 116 in the slot 118 establishes an articulation between the ring and the vane.
During operation, the left edge of the slot 86 in the ring always bears against the fin 116 (fig. 3 and 5) and the ring may perform a slight pivoting or oscillation relative to the blade because the contact of the ring with the surfaces 70 and 74 produces a rolling around the annular working chambers A and B.
On opposite sides of the central bore 110, the vane has two additional bores 120 communicating, at their lower ends, just above the junction of the laterally widened portion 96 with the web 98, with transverse channels 122. opening on the left side of the blade in the same way as the transverse bore 112.
Bottom-up opening check valves 124 control the flow of fluid passing from bores 122 into and through bores 120.
The underside of the laterally projecting sides of the upper portion 96 of the vane (Fig. 7) has a slightly convex surface 126 and a slot 128 opens up the surface to receive a seal in the shape of a blade. vane or plate 130. The latter has a convex surface 132 rubbing against the corresponding convex surface of each of the support plates 88 of the ring 72.
@
A side channel 134 extending from the upper end of each of the
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slots 128 communicates with a vertical groove or slot 136 opening at its lower end to surface 126. This construction allows pressurized fluid to enter through channels 136 and 134 into slot 128 above vane 130. This construction allows fluid under pressure to enter through channels 136 and 134 into slot 128 above vane 130. This construction allows fluid under pressure to enter through channels 136 and 134 into slot 128 above vane 130. sees that as a result of the contact of the concave surface 132 of the vane 130 with the convex surface of the support plate 88, only one half of the section of the vane 130 is exposed to the working or compressive pressures which prevail in the annular working chamber located to the left of the blade.
However, these pressures are communicated by the channels 136 and 134 to the entire section of the vane 130 at its upper part, so that a pressure differential occurs pushing the vane 130 into sealing engagement with the vane. the support plates.
The core 98 of the blade engages the slot 86 of the ring 72. It has lateral lugs 140 housed in corresponding holes 142 (fig. 2 and 9) of the support plates 88 for fixing the blade. piston or ring pivotally rotating on the vane, while by engaging the semi-cylindrical surfaces 118 and 116 allow relative pivoting or oscillation of the ring relative to the vane.
An intake channel 144 (Figs. 3 and 5) is drilled in the stator element 14 opening into the outer annular working chamber A on the right side of the vane 94 and serves to distribute air or the like. fluid in the annular working chamber and in each of the concentric working chambers A and B for compression by the rotary piston.
Then, the compressed fluid contained in chambers A and B is pushed clockwise through them, then exits through channel 110 for chamber B and through channels 120 for chamber A , the outlet of the two chambers passing from bottom to top through the vane 94, the slot 102 and the conduit 26 to the accumulator reservoir 24.
Due to the articulation of the rotary piston 72 with respect to the vane 94 and the mounting of this vane allowing its radial sliding movement in aligned radial slots of the core and the stator, a combined oscillating reciprocating motion is imparted to the piston. or rotating ring.
During this movement the ring is in constant tangent contact with both the surface 70 of the stator and the surface 74 of the core 76, these contacts moving continuously through the two annular working chambers.
Figs. 14 to 21, illustrating successive phases at 45 intervals of rotation of eccentrics 76 show that the continuous rotational displacement of the points of tangency of the ring with the two walls of its annulus chamber produces cyclic expansion and contraction rooms A and B.
The differential pressure seal described in the foregoing with respect to vane 94, its elements 130 and associated channels can be applied in a similar fashion to where the ring 72 engages vane 116 and the blade, the edge 118 of the ring in the slot 86 thus being provided with a circumferentially projecting element which corresponds to the joint strips 130 of FIGS. 4, 6 and 7, ensuring a seal pressure between the ring 72 and the fin 116.
According to fig. 2 and 10 to 13, the motor has a construction similar in various respects to that of the compressor.
Thus, the stator element 16 has an axial chamber forming a cylinder wall 150. A core 152, similar to the core 76 of the compressor, can rotate on the keys 78 of the shaft 12. An annular working chamber is thus formed between the cylindrical convex surface 154 of the core 152 and the concave cylindrical surface 150 of the stator.
Ùn rotary piston or ring 156 is housed in this chamber where it can rotate and is substantially identical to the rotary piston of the compressor; it consists of a ring or strip 158 supported by circular plates 160 by means of bearings 162 carried by eccentrics 164 keyed on the shaft. As in the
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previous embodiment, the support plates are rigidly secured to the strip 158 by bolts 159. The rings 158 are split at 166, then a blade 168 (fig. II) has an upper part 170 widened laterally and a descending web 172 which is placed. in the slot 165.
The blade core 172 slides and is guided in the radial slot 174 of the core, while the enlarged upper end 170 of the blade is housed in a similar slot 176 of the stator.
The blade similarly has a semi-cylindrical transverse projection or fin 178 housed in a corresponding semi-cylindrical concave transverse channel 180 of an edge of the slot 166 of the ring.
The blade is provided with seals substantially identical to those described with the aid of FIGS. 4, 6 and 7, namely vertical slits 182 opening upwards from the convex undersurface 184 of the portion 170 of the blade which overhangs its web, as well as joints in the form of slabs or bands 186 grout - sant in these slots and having convex undersides 188. Channels or transverse bores 190 communicate with the upper end of these slots and with channels or grooves 192. Lateral pins 194 are also provided on the core and s 'engage support plates 160 in corresponding holes 196.
Further, the ring 156 may engage with the vane 178 and the vane similarly providing a pressurized seal, as shown with respect to the vane 116 of the vane 72 and ring 94 assembly of Figs. . 3 and 5.
It is obvious that the blade device of the motor is identical to that of the compressor. However, the vane 168 of the motor has a somewhat different arrangement of the fluid passageways. Thus the blade 168 has a single vertical or longitudinal channel 198 extending over its entire length from its top to its foot, so that the lower end of the window 174 of the core and the end upper part of the stator slot 176 communicate continuously and freely through the channel 198, thus preventing any possible dash-pot effect which could hinder the reciprocating movement of the vane in these slots and also serving for the admission of the mixture fuel in the working chamber: B.
Figs. 10 and 12 show a fuel mixture inlet channel 200 extending into the core 152 from the inner chamber B and which opens into the slot 174 below the lower end of the core 172 of the tube. the vane when the latter is in its raised or upper position of FIG. 10. A fuel mixture inlet channel 202 is provided in the stator on the right side of vane 168 and its outlet end communicates with the outer working chamber A near the vane; channel is provided with a check valve 204 opening downwards.
The inlet end of channel 202 communicates with the upper end of slot 176 in a position suitable for being controlled by the upper end of the vane (Figs. 10 and 12). If desired, check valves, not shown, can be used in, or both, inlet channels 200 or 202 to prevent the return of combustion products through them.
The end of the duct 30 is fixed by means of screws 206 to a suitable seat on the stator, making the duct coincide with the channel 208 communicating with the top of the slot 176. A rotary shutter 212, having a channel or inlet port 214, is disposed in the cylindrical chamber 210 that it intersects or is interposed in the channel 208.
This shutter is suitably connected by its rod 62 with the previously described drive device 60, which makes it possible to synchronize the rotation of the shutter with the movement of the rotary pistons.
A hand shutter 216, having a diametral orifice 218, is also disposed in a chamber or a cylindrical seat 220 provided in the channel.
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208 previously mentioned between the shutter body 212 and the slot 176. This shutter is provided with a lever 222 making it possible to manually cut off the fluid inlet of the accumulator reservoir 24 and / or of the carburetor 28, or to adjust this. arrival (fig. 10 and 12).
An exhaust duct 224 is affixed coincident with an exhaust port 226 by means of members 228 and communicates directly with the annular working chamber A located on the left side of the vane 168.
In operation, a combustible mixture is dispensed through conduit 30 through the automatically actuated and regulated shutter 212 and through the hand shutter 216 at the upper end of slot 176. From there it is dispensed through the shutter. appropriate moment in the operating cycle depending on the position of the blade in its slots, either at channel 202, which has the effect of loading the outer working chamber A, or by channels 198 and 200 to the working chamber interior B, which charges the latter. The exhaust from the two working chambers A and B exits through orifice 226 and channel 224.
In addition, to obtain a substantially uniform working pressure over the entire relatively long working stroke of the engine, a device is provided for carrying out a series of successive injections of fuel into the outer working chamber, as well as a device for igniting. successively these fuel injections, then a device to successively and additionally release the combustion products. There are thus provided successive fuel injectors spaced oirconferentially 230, 232,233 of suitable type which are controlled by cams 234, 236, 237. Successive exhaust valves 240, 242, 244 communicate with the outer chamber A below the control of suitable actuators, such as cams 246, 248, 250.
A similar fuel injector 239 is provided for the inner chamber B.
The ignition is carried out by spark plugs indicated schematically at 252 in the outer chamber and at 254 in the inner chamber, while the fuel charges successively injected into the outer chamber are ignited, for example by spark plugs 256,258.
Any injection valve, exhaust valve and any suitable ignition device are provided for the injection of supplementary or additional charges, the escape of gases previously burned and the ignition of additional charges. Since these injectors, valves and ignition components are conventional, they are not described in detail.
The realization of fig. 10 to 13 uses a spark ignition system for combustion. However, the same construction can be operated according to the Diesel principle. In this case, the pougies 252,254, 256, 258 and the associated electrical installation are omitted.
The fluid or air compressor 14 is charged by a conventional supercharger, not shown, delivering air through the channel 144 into the compression chambers of the compressor where this air is recompressed and sent through the conduit 26 to the accumulator reservoir 24. The carburettor 28 being omitted, since it is useless in the Diesel cycle, the supercharged air accumulated coming from the reservoir 24 is distributed in the engine 18 passing through the rotary shutter 212 and the shutter 216 in the upper part of the slot 176, from where it passes through channel 202 and channel 198 of vane 168 into working chambers A and B.
Fuel is injected into the supercharged air in chambers A and B by injectors 230, 232, 233 and 239, where it is ignited by compression pressure during the Diesel operating cycle. However, a starter igniter could be used to initiate combustion or even gasoline-like fuel could be used both to aid starting and for warming up.
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Since these starting devices are well known, there is no need to describe them in detail.
The combined cooling and lubrication installation comprises a reservoir 18, from which the cooling and lubricating fluid is supplied to a cooling radiator 20, from where it is circulated by the pump 22 inside the machine. to cool and lubricate it. Fig. 1 schematically represents the outlet of the coolant and lubricating fluid pump 22, this fluid being carried by conduits or pipes 260 and 262 to the end walls 42 and 40 of the engine and of the compressor making up the machine (fig. 2).
Passing through the end walls 42 and 40, the combined cooling and lubricating fluid enters an annular chamber formed between these end walls and the support plates 160 and 80 of the eccentrics of the two elements of the machine. From these annular chambers, the cooling and lubricating fluid enters the radial cooling channels 264 and 266 of the end walls of the stator 10 and from there passes into the coincident axial channels 268 and 270 of the circumferential walls of the elements 16 and 14 of the stator, to enter, via the radial channels 272 of the partition 44, into the annular chamber formed between the support plates 80 and 160 of the two elements and finally to return to the reservoir 18 extending circumferentially around the casing.
From this reservoir, the coolant is returned to the radiator.
In addition to the cooling channels 264,266, 268,270, 272 of the stator, the fluid also passes through the cores 76 and 152. For this purpose, each core comprises a series of axial channels arranged near its periphery, the channels of the core 76 being indicated in 274 and those of the core 152 in 276.
A unique fluid circulates through the machine to lubricate its moving parts and cool it.
Figs. 14-21 are schematic views showing at 45-intervals the rotation of the compressor and motor pistons around cores 76 and 152 to produce the cyclic expansion and contraction of the outer and inner working chambers of each element. This geometry of movement, with the ring or rotary piston 72 or 156 remaining tangent on its exterior and interior surfaces with the interior wall of the stator and the exterior wall of the core, is identical for the compressor and the motor. In all these views, the vanes 94 and 168 remain fixed in the vertical position shown at 0 in FIG. 14 and therefore constitute an end wall of each of the working chambers A and B.
Since the operating cycle is the same for the compressor and the motor, the reference numbers used in the diagrams of fig. 14 to 21 are those of the compressor, the description given for the compressor also being applicable to the engine.
The support plates and the eccentric rotate in the direction indicated by the arrow and the rotary piston or ring 72 carried by these plates takes on both an oscillating movement and a vertical movement, so that its convex outer and inner concave surfaces have their tangency with the stator and with the core rotating in and around it. The successive views at 45 show that during the operating cycle this relative movement of the ring or rotary piston with respect to the core and the stator gives rise to an expansion or contraction of the inner A and outer working chambers. B.
In these views, the hatched portions represent the working chambers or parts of such chambers which receive a charge of fluid, while the unhaled portions indicate the chambers or parts of chambers from which the charges escape.
In fig. 14, the longitudinal axis C of the eccentric is shown in its upper vertical position or at 0. The tangency of the top of the ring 72
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with the housing 10 thus forming the outer chamber A extending almost entirely from one side of the blade to the other, as shown by the hatching in FIG. 14. The tangency of the bottom of the ring to the core 76 defines the interior chamber B which is divided by the vane and the tangent bulb into two substantially equal parts each extending from the point of tangency to opposite sides. blade, the one to the right of the blade being hatched to indicate the loading state, while the one to the left of the blade is not hatched to indicate the exhaust.
Fig. 15 represents the immediately following position at 45 reached by the ring in the course of rotation, the point of tangency C now being placed at 45 relative to the vane. Similarly, each following figure represents a further displacement of 45 from the point of tangency of the ring with the stator and the core, then the hatched and unhashed areas indicate the relative volumes of the outer and inner working chambers. during intake and exhaust.
Although the cyclic operations differ, the actual expansion and contraction of this chambers produced by the movement of the piston or rotary ring are identical.
The operation of the compressor shown in fig. 2 to 9 is schematically illustrated by the following views of FIGS. 22 to 29.
In fig. 22, the internal chamber B of the compressor receives a load from the intake channel 144, as indicated by the arrows in the right part of this chamber, while its left part is exhausted through the channel 112.
The outer chamber A just closes its intake because the edge of the ring 72 engages the wall of the housing member 14, while the left side of this chamber has just closed its exhaust by the end. bottom of the ring in contact with the inner wall of the housing.
In the next position taken by the parts in fig. 23, the ring 72 is now engaged with the crankcase wall closing the outer chamber A with respect to the inlet port and the incoming load now fills the inner chamber B of the compressor on its right side. The exhaust port through the vane above the ring has just started to open in the left side of the outer chamber and the left side of the inner chamber is exhausting through port 112 .
In the next position of fig. 24, the outer chamber now pushes its charge towards the exhaust port, while the right side of the inner chamber B continues to admit a charge. The left sides of the outer A and inner B chambers are now escaping through the two orifices opening into vane 94.
At the next time of the cycle of FIG. 25, the intake begins in the right side of the outer chamber A while the intake continues into the right side of the inner chamber B, the left side of the inner chamber having now nearly completed its exhaust stroke while that the left side of the outer chamber continues the exhaust.
In the next position of fig. 26, the right side of the inner chamber has continued the intake, so that this chamber is now substantially filled with a load standis that the outer chamber is now well advanced on its intake stroke. The left side of the inner chamber has now closed its exhaust port, so that the inner chamber is ready to begin compression while the left side of the outer chamber now enters the last part of its stroke. exhaust.
In the following position of the parts of fig. 27, the intake continues in the right side of the outer chamber while the exhaust continues in its left side.
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The ring has now completed the intake of the inner chamber, so compression takes place in that chamber, while the left side of it is about to begin its exhaust stroke.
In the following position of the parts of fig. 28, the inner chamber is now in exhaust, while its intake remains closed, the left part of the outer chamber completes its exhaust stroke, while its right side continues its intake stroke.
In the final position of fig. 29, the left side of the outer chamber has completed its exhaust stroke and its right side has continued its intake stroke. The right side of the inner chamber just begins its intake while the left side continues its exhaust. After the position of fig.
29, the parts resume the position of FIG. 22 and the cycle is restarted.
Engine 16 can operate with a carburetor or according to the diesel system. Figs. 30 to 34 illustrate an embodiment in the form of a carburettor engine.
Starting from the position of FIG. 30, the piston 156 moves in the direction of clockwise and the outer chamber A completes its driving stroke, the left part of the inner chamber B is exhausted while its right part begins its working stroke.
In fig. 30, the exhaust port 226 is further closed by the piston 156 of the outer chamber A, in which multiple or successive charges of fuel, sent by the injectors 230, 232, 233 or any desired number of additional injectors, have been ignited by igniters 256,258 or others while exhaust valves 240, 242, 244 or others have ensured the escape of combustion products from their parts of chamber A. When desired, the fuel injectors, ignition devices or auxiliary exhausts can operate simultaneously.
The exhaust on the left side of chamber B takes place in fig. 30 by the exhaust channel 226. The right side of the chamber B begins its driving stroke, receiving a combustible mixture from the channels 208,176, 198,174, 200, this mixture being ignited by the spark plug 254. The explosion brings the piston to the position of FIG. 31.
In this, the outer chamber A is in free exhaust through channel 226 while the left side of chamber B completes its exhaust towards this channel. The right side of chamber N continues its working stroke, the descent of vane 168 into its slot 174 having now closed the intake port 200. If desired, an additional charge of fuel can be injected. by injector 239 and ignited by spark plug 254.
In fig. 31, the right side of the outer chamber A receives a combustible mixture from the orifice 202, which is now uncovered by the top of the vane 168 as the latter descends into its slot 176, this fuel being ignited by the spark plug. 252. The combined thrusts on the right side of chambers A and B bring the ring to the position of fig. 32.
In this, the exhaust on the left side of the inner chamber B is completed and the expansion on the right side of the chamber B is at its maximum volume. The left side of outer chamber A continues its exhaust through channel 226. The right side of chamber A continues its intake of fuel mixture from channel 202 and from auxiliary injectors 230 and 232.
The combustible mixture arriving from the channel 202 pushes the burnt gases past it to sweep them through the auxiliary exhaust port 240 which then closes and the fresh charge which arrives is ignited by the spark plugs 252,256 continuing the combustion and maintaining the force. working on the piston. The latter is thus rotated to the position of FIG. 33.
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In fig. 33, the left side of the outer chamber A is approaching the end of its exhaust stroke, while the inner chamber B is now open to the exhaust channel 226 through the outer chamber A and begins its exhaust. The right side of outer chamber A has its auxiliary exhaust ports 240, 242, 244 simultaneously open to allow the scavenging and exhaust of burnt gases through them under the thrust of the fresh fuel mixture entering through channel 202. and auxiliary fuel injections produced by injectors 230, 232, 234 and ignited by spark plugs 252, 256, 258 to maintain combustion and working stroke.
When the piston 156 comes into the position of FIG. 34, the exhaust stroke ends in the left side of the outer chamber A, while the exhaust continues in the left side of the inner chamber B. The right side of the chamber A approaches the end of its working stroke, as the vane 168 rises to cut off the inlet of the combustible mixture to the channel 202 and the lower end of the vane 168 rises to open the intake channel 200 in the right side of the inner chamber B which is substantially ready to start its next working stroke.
It can be seen that the two outer A and inner B chambers contribute to the development of the driving force for moving the annular piston 156. In addition, the fuel injection, its ignition and the sweeping take place continuously in the chamber. external A, which increases the effective power or prolongs the working stroke over a very large part of the rotation.
When it is desired to use the engine with a Diesel operating cycle, channel 208 serves to distribute fresh compressed air only without fuel. The latter is introduced by injectors 230,232, 233,239 and the spark plugs 252, 254, 256,268 are removed to produce ignition by compression.
In some cases it may be desirable to start and heat the machine in the manner described as a gasoline engine with carburetion and then switch to the Diesel cycle by cutting off the distribution of the fuel charge and turning off the ignition. by candles.
Figs. 35 to 37 show a variant of the shutter for regulating the flow of air or of a fuel-air mixture in the internal chamber B of the engine, this variant possibly being preferred in certain cases to the channel 200 and to its control by the lower end of vane 168 in its slot 174.
Fig. 35 shows the same engine as FIGS. 10 to 13, except for the changes indicated below, like reference numerals designating like elements. For the sake of simplicity, the auxiliary injectors, spark plugs, auxiliary exhaust valves, their actuating mechanism and certain parts of the stator are not shown, all of which are identical in construction and. in operation to those of fig. 10 to 13.
The channel 200 of FIGS. 10 and 12 controlled by the vane is replaced by a channel 201 of the core 152 opening out from the bottom of the slot 174, so that it is always in free and continuous communication with the latter and with the air or mixture supplied by the slot 174. bore 198 of vane 168.
The channel 201 communicates with a chamber 203 in which rotates a rotary slide 205 constituted by a cylindrical body supported in bearings 207 and to which is fixed a drive pinion 209. The latter is driven by the shaft 12 in synchronism and in any way. suitably meshing with a pinion 211 keyed on this shaft.
A distribution channel 213 extends into the core 152 of the chamber 203 of the drawer on the outer surface of the core and opens into the inner working chamber B near the spark plug 254 and / or the auxiliary injector.
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liaire 239. It is thus seen that the slide and the channel 215 which crosses it control the flow passing through the channels 201, 213, which makes it possible to distribute air or a combustible mixture to the right side of the inner working chamber B in synchronism with the movement of the annular piston 156.
The foregoing embodiments have been given only by way of example since it is obvious that numerous modifications can be made thereto and that other variations can be made without departing from the scope of the invention.
CLAIMS.
1. Machine, such as an internal combustion engine, comprising a stator having a central opening in the middle of which is disposed a fixed core delimiting with this stator an annular chamber, a blade extending transversely to this annular chamber of the core to the stator by forming a partition between these elements, a rotor disposed in the annular chamber which comprises a ring surrounding the core and forming a rotary piston between inner and outer concentric working chambers subdividing this annular chamber, said ring having a opening through which said blade passes, elements for supporting the rotor so that it performs an epicyclic movement in the annular chamber in tangency with the stator and the core, admission members for distributing fuel charges,
elements for igniting these charges and exhaust members for the combustion products from said inner and outer working chambers.