ITBL960020A1 - Un motore rotativo a combustione interna. - Google Patents

Description

UN MOTORE ROTATIVO A COMBUSTIONE INTERNA

Un motore rotativo a combustione interna che funziona secondo un ciclo a 4 tempi con le classiche fasi di:

1) aspirazione, 2) compressione, 3) espansione e 4) scarico, e che possiede tutti i requisiti indispensabili ad un motore rotativo per lavorare con efficienza·

Tali requisiti sono:

1)Il movimento uniforme di tutti i suoi pezzi mobili di lavora e di comando, non si generano forze d'inerzia che limitino la loro velocità di rotazione e possono raggiungere cosi un alto numero di rivoluzioni e con questo il motore·;. può sviluppare una elevata potenza·

2) Un semplice ed efficiente sistema di ermetizzazione delle camere,ottenuta con pochi e semplici guarnizioni mobili il cui sfregamento è ridotta perche il loro percorso à breve· 3) La forma delle camere semplice e senza nocivi spazi morti residui quando le medesime sono ridotte al mìnimo· Questo permette ottenere una elevata compressione e con ciò un alto rendimento termico,

4) Un:semplice sistema di funzionamento con ampli e semplic canali di accesso alle camere·

5) La vantaggiosa relazione fra il volume della macchina ed il volume delle camere,come cosi anche la favorevole relezione peso / potenza·

6) La robustezza di tutti i pezzi mobili e fissi·

7) La semplicità di tutti loro, tutte le laro parti mecca-', nizzate hanno superfici piane o curve cilindriche facili da meccanizzare con precisione·

8) La possibilità di una efficiente lubrificazione e refri-..

gerazione di tutti i detti pezzi

8) La possibilità di un razionale montaggio dei due rotori ' e degli altri pezzi mobili·

Commentarlo del punto(2) riferito all ermetizzazione (Consultare la Figura η· 1 tavola 1 e l'elenca dei pezzi a i pagina 6

Questo problema dell* ermetizzazione delle camere è stato il pifi arduo e diffidile da risolvere nei motori rotativi La sua deficiente soluzione fu la causa principale del fra-' casso di quasi tutti loro e del relativamente scarso esito di! quelli che riuscirono a risolverlo in un modo relativamente efficace·

Questa macchina presenta al rispetto difficoltà non maggiori che quelle dei classici motori alternativi, ossia difficoltà ugualmente facilmente risolvibili.

Questo é cosi perché l'ermetizzazione assoluta appunto delle camere solamente é necessaria durante le Z fasi di compressione e di espansione e la stessa si effettua fra solo tre ele» menti che sono:

1) Il cìlindro cavo del rotore (C).

2) Il pistone (B).

3) La valvola (D).

Come si comprende, l'ermetizzazione fra questi 3 pezzi è tanto semlìce come quella fra gli analoghi elementi dei moto» ri alternativi dato che viene effettuata solo dagli annelli del pistone (B) e da quelli contrassegnati con la lettera (H). Questi annelli speciali (H) posti attorno al condotti alle camere del cilindra cavo del rotate (C) sono spinti da una susta contro la parete interna della valvola (D) ed in questo modo ermetizzano le fughe da detti condotti·

La loro frizione contro la valvola é ridotta perché il loro percorso é breve dato che lo spostamento della valvola sul corpo del rotore (C) corrisponde solo ad 1/4 del movimento dello stesso rotore·

I listelli di guarnizione (J), incastrati fissi nella carcassa (E) che dividono la parte di aspirazione da quella di scarico, quasi sfiorano la valvola (0) ma non la toccano per»' che una ermetizzazione rigorosa fra l' entrata e l' uscita della carcassa non è necessaria durante nessuna fase. Non si producono quindi sfregamenti che occasionerebbero delle per- ‘ dite di potenza coonsiderevoli

Indicazioni riferite al punto 5)

Nelle figure 22 e 23 delle tavole 7 e 8 sono rappresentate . le grandezze totali sommate delle camere I e II delle macchine n. 1 tav. 1 e n» 20, tav. 5 rispettivamente, dimodoché si apprezzi a semplice vista la relazione della dimensione delle camere / dimensione delle macchine.

Conclusioni circa questi requisiti di funzionamento.

La mancanza di uno vari dei menzionati requisiti determini il,fracasso di molti motori rotativi a combustione interna Il suo totale adempimento permette invece dì realizzare macchine che riuniscono i vantaggi dei motori alternativi a pistone con la rotazione a velociti uniforme e la compattezza caratteristiche delle turbine.

In questo modo si ottengono macchine veloci, compatte , potenti, di scattante ripresa e dì funzionamento economico, soave, silenzioso e sicuro. Ed anche come è il caso di questa macchina, facili ed economiche da costruire,;da mantenera,. robuste e.resistenti all usura.

Un altra caratteristica molto favorevole di questa macchina è che non si verificano spinte laterali del pistone contro il cilindra, avviando cosi eccessive usure laterali ed ovalizzazioni.

NOTA

II sistema di rotori con il quale funziona questo motore descritto in queste pagine ed il cui principio è rappresentato sulla figura n, 21 della tavola n. 6 ed è spiegato sulle pagine n, 33 - 13 e si trova rassegnato nella classificazione delle macchine a pistoni rotanti di Felix Wankel,

Il titolo della detta classificazione è:

Einteilung der Rotations - Kolhenmaschinen.

In italiano giustamente:

Classificazione delle macchine a pistoni rotanti» Corrisponde al medesimo tempo a 2 figure: La K 1/1 e la K 1/5 del gruppo della tavola π. 8 contrassegnata con la sigla K (H)t ossia:

K = abbreviazione di KKM;= Kreìskolbenmaschinen = macchine con movimenti di rotazione e di traslazione a velocitS costante dei loro pistoni o rotori,

(H) = Hubeingriff = di movimento risultante di accoppiamelita esclusivamente rettilinea fra i pezzi che formano le camere,

Per le fasi di compressione e di espansione corrisponde alla figura K0I / 1 ossia a quella inquadrata nelle:

Fila I, colonna 3 (nessun pezzo formante le camere 6 fisso),' Per le fasi di scarico e di aspirazione corrisponde alla fi-' pura K 1/5 ossia a quella inquadrata nelle:

Fila I, colonna 5 (14 unico pezzo fisso 61*esterno carcasse) COSTITUZIONE DEL MOTORE

Come si vede sulla figura 1 della tavola 1 ed anche sulle altre figure allegate, tutte le quali mostrano delle sezioni traversali del medesimo, questo motore I costituito dai seguenti elementi basici:

A) Rotore eccentrico D (albero a gomito),

B) Pistone,

C) rotore concentrico o (cilindro rotante),

D) Valvola,

E) Carcassa,

F) Camicia del cilindro cavo del rotore concentrico (C), E) e G 1) Pezzi-coperchi del cilindra cavo del rotore concentrico (C) che posseggono le aperture di accesso alle camere,

H) Anelli di guarnizione dei condotti del rotore (C) di accesso alle camere spinti contro la valvola (0)

I) Candela

3) Listelli di guarnizione interposti fra le parti di aspirazione e di scarico della carcassa (E),

(Sono collocati quasi sfiorando la valvola (0) ma non la. toccano).

K) Perforazione per la lubrificazione del cuscinetto del gomito dell albero a gomito, (Non § rappresentata sulla: figura(1), solo si vede sulla figura n, 20).

I e II) (Numeri romani)* Camere del cilindro.

1 e 2) (Numeri arabi). Feritoie della valvola (D).

(Questi numeri sono collocati sulle aperture stesse).

Descrizione dei centri di rotazione e di gravità di ogni pezzo mobile e del centro geometrico della parete cilindrica interiore della carcassa (E).

O) Centra del rotare concentrico (C).

Centro della valvola (D).

Centro della parete interiore cilindrica della carcassa (E).

P) Centro del rotore eccentrico (A).

E situato eccentricamente al centra (□), sull' asse di simmetria verticale ed ad una distanza dello stesso centro (0) uguale al braccio di manovella (P - Q).

Q) Centro del gomita del rotare (A)t

Gira attorno al centro (P) ad una distanza (radio o manovella) (P - Q) uguale alla distanza (P - D).

Q) Centro anche di rotazione e dì gravitS del pistone (B).

NOTA:I.materiali con i quali sono costruiti tutti gli elementi □ pezzi qua elencati sono imetalli a le leghe comuni ai comuni motori alternativi

Descrizione della costituzione e del funzionamento del motore, 'La carcassa stazionaria (E) che possiede i condotti di entrata ie di uscita e che ha una parete interiore con forma di cilindro cavo come sì osserva sulla figura 1 della tavola 1, porta iincastrato un coperchio in ogni uno dei suoi due estremi laterali.

Questi coperchi delimitano una spazio interno alla carcassa stessa dove montati su degli assi paralleli fra di loro, girano a velocitS costante i seguenti pezzi mobili:

A) Rotore eccentrico o (albero a gomito).

B) Pistone.

C) Rotore concentrico o (cilindro rotante).

D) Valvola.

Con il loro funzionamento questi pezzi assieme anche alla carcassa (E) producono delle camere a volume variabile nelle quali si esegue il ciclo dì 4 fasi di:

1) Aspirazione, 2) Compressione. 3) Esplosione - espansione·.

4) Scarico.

Costituzione dei pezzi mobili»

C) Rotore concentrico o cilindro rotante

Questo rotore è costituito da un corpo cilindrico sostenuto da un albero cavo che forma parte del rotore stesso. Detto al· bero cavo fuoriesce dalle due parti laterali opposte del corpo centrale cilindrico ed £ montato concentricamente alla parete interiore cilindrica della carcassa (E) su dei cuscinetti coli'locati in ogni uno dei due coperchi laterali della carcassa |· 'stessa. E* cavo allo scapo che per il sua interiore passi eccentricamente colonato il rotore (A).

Questo rotore (C) porta perforata nel suo corpo centrale ed in senso radiale una caviti in forma di cilindro all interno della quale scorre con un movimento rettilineo alternativo il pistone (B), montato su di un cuscinetto sul gomito del rotore eccentrico (A).

In ogni estremo della menzionata perforazione radiale cilindrica o semplicemente cilindro, sono collocati a modo di coperchio i pezzi (G e Gl),i quali hanno una perforazione come si vede nel pezzo (G) della figura 1 che serve da canale di accesso e di uscita alle e dalle camere I e XI·

Attorno ai menzionati canali, in una scanalatura circolare sono collocati degli anelli speciali di guarnizione (H) a fine di ermetizzare i detti canali o condotti alle camere contro la parete.interiore cilindrica della valvola (D) specialmente durante le 2 fasi di compressione e di espansione·

Movimenti del rotore

Questo rotore (C) gira attorno al centra (0), (suo centro dì rotazione), concentricamente alla parete interiore cilindrica, della carcassa (E) parallelamente alla medesima e nello stesso senso, e alla metà della velociti del rotore eccentrico (A).

A) Rotare eccentrica albero a gomito

Questa rotare é costituita da un albero che possiede nella : sua parte che coincide con la posizione del pistone (8) il gomito di centro (Q) sul quale i montato il detto pistone su di un cuscinetto·

Anche questo rotore è montatp su dei cuscinetti collocati uno in ogni coperchio laterale della carcassa· In più é situato interiormente all albero cavo del rotore CC) e la sua posizione é eccentrica a quella di'.questo rotore ed anche a quella della superficie interiore cilindrica della carcassa· Il suo centro di rotazione è il centro (P)·

Questo rotore (A) fuoriesce da ambedue i coperchi laterali della carcassa, da un lato per poter accoppiare al sùo albero la presa di forza e, dall' altro per trasmettere movimento a differenti accessori quali sono :

L· accensione, la ventilazione, la pompa per la lubrificazione.ecc·

Questo rotore possiede (visìbile solo sulla figura π· 20 della tavola n· 5) anche una perforazione (K) praticata in parte lungo il centro del suo albero, la quale serve da con- . dotto dell' olio per la lubrificazione del cuscinetto del go-’ mito del detto albera e parzialmente alla refrigerazione del pistone·

Movimenti del rotore

Questo rotore (A) gira attorno al centro (P) parallelamente all asse geometrica della parete iteriore cilindrica : i della carcassa/ nello stesso senso ed al doppia della veloci— tà del rotore concentrico (C).

(La forza centrifugaoccasionatadal peso delpistone e da quello del gomito sul quale questo è montato è controbilanciata da un apposito contrappeso).

B) Pistone

Il pistone (B) è costituito da un pezzo cilindrico otturato nei suoi duestremi perche possano formarsi delle camere da ambedue le parti. Tiene come si vede nella figura 1 una perforazione nella parte centrale della sua parete cilindrica attravesso la quale passa il gomito del rotore (A) sul quale esso £ montato su di un cuscinetto.

Questo pistone è munito di normali anelli di guarnizione in. alcuni modelli (come ad esempio nel modello rappresentato sulla figura 1) e di segmenti speciali ed anelli combinati in altri modellifi quali sono a sezione quadrata o rettangolare invece di circolare come appunto quello della figura 1.

Movimenti del pistone

Ubbidendo ad un principio derivato dall' ipocicloide 1 : 2 (che si spiegherà più avanti) questo pistone esegue 2 movimenti rotatori! che sono:

1) Rotazione sul perno della manovella di centro (Q) dell albero a gomito o rotore eccentrico (A), in senso contrario j al giro di quest· albera ed alla metà della sua velocità· 2) Traslazione assieme al gomito di centro (Q) attorno al centro (P) del rotore (A) alla stessa velocità dì questo e nello stesso senso.

Come conseguenza di questi due movimenti combinati questo pistone scorre con un movimenta rettilineo alternativo lungo il cilindro o cavità cilindrica del rotore concentrico CO . In questa meda produce da ogni parte dei suoi due estremi camere,di volume variabile atte ad eseguire ogni una individualmente le 4 fasi di un ciclo di motore a 4 tempi·

A continuazione si spiega dettagliatamente il funzionamento di questo sistema di 2 rotori ed il loro pistone riferendolo al princìpio sul quale esso si fondamenta,e che.deriva corneggili detta dall' ipocicloide 1:2·

Vedere lo schema della figura n. 21 , tavola 6 ed il suo grafico descrittivo della pagina 33

La posizione dei centri di rotazione del menzionato schema corrispondono esattamente alla posizione dei centri rappresero^ tati sulla figura 1 della tavola 1·

Descrizione "dello schemaa della Figura n. 21, tavola n. 6 ! L asse (X - X) il quale possiede una porzione che costituisce il diametro (U) con centro in (D)f che ha una lunghezza pari al quadruplo di quella della manovella (P- Q), gira attorno al centro (D) e genera con questo la circonFerenza (T).

(Nella pratica questo medesimo asse corrisponde all asse geometrico del cilindra cava del rotare concentrico (C))· La manovella (P - Q) è montata sul centro (P) Fisso nello spazio come anche il centro (0)·

Questo centro (P) § situato sull asse di simmetria verticale ad una distanza da (0) uguale al radio (P - Q).

Il perno della manovella con centro in (Q) situato all· estremo del radio (P - Q) girando attorno a (P) genera la cir· conFerenza (5)·

(Nella pratica questa manovella corrisponde a quella del rotore eccentrico (A)),

(Il centro (Q) del perno della manovella é anche centra del pistone (B)3⁄4.

Funzionamento dello schema

E' evidente che se 1* asse (X - x) gira attorno ad (D) a par-' tire dalla posizione coincidente con quella dell* asse di simmetria verticale Fino alla posizione (X1- X1) un certo angolo, a)t'al medesimo tempo la manovella (P - Q) girerà attorno a (P) un angolo uguale a (2 x:a)f ossia ad una velociti angala re doppia di quella dell asse (X - X) attorno ad (□).

Il perno di manovella di centro (Q), allo stesso tempo che \ gira attorno al centro (P) una rivoluzione completa, va spostandosi con un movimento rettilineo lungo tutta la porzione dell* asse rotante (X - X) che corrisponde al diametro (U). Ossia, il perno di manovella di centro (Q) percorre il diametro (U) in una rivoluzione della circonferenza (S) ed in. 1/2 rivoluzione della circonferenza (T).

I dettagli completi di tutto questo funzionamento realizzata nella macchina pratica sono descritti nel grafico della pagina 3 4 sono rappresentati sulle 8 figure della tavola 2.

D) Valvola

Questa valvola i il pezzo chiave che caratterizza questa motore, perché converte questa macchina disegnata basicamente per formare cicli di 2 fasi,tali come, aspirazione ed impulsione impulsione e scarico, in un altra capace di eseguire tutte quattro le fasi del classico ciclo del motore a combustione interna a 4 tempi,capacitandola cosi a funzionare appunto come tale motore

Questa compita lo realizza in un moda estremamente semplice, senza aumentare troppo il volume dell insieme dei pezzi in movimento e nemmeno l ingombro totale della macchina·

E* basicamente costituita da un cilindro cavo o tamburo che circonda il rotore concentrica (C) ed i montata concentricamente al medesimo, sul suo stesso asse su dei cuscinetti· Pufi muoversi su di questo asse in senso circolare ed a velociti differenti che questo rotore lavorando cosi in combinazione con il medesimo.

Possieda praticate sulla parete della sua parte con forma di tuboydelle aperture situate convenientemente perche al girare ad una velociti minore di quella del rotore,chiudano ed aprano i condotti dì questa alle camere del cilindro come convenga alla realizzazione del ciclo,come si descrìvevi più avanti

Per facilitare la spiegazione e la comprensione del fun2ionamento di questa valvola conviene considerare il ciclo .diuna sola camera. In questo caso si descriverà solo quella della camera (I) , (quella della camera(II) si relizza esattamente uguale a quello della camera (I), solo che ad una distanza di 180 gradi del giro del rotore concentrico (C).

Sulla tavola (2) dalla figura n.2 (la prima) fino alla n.9 é rappresentato il ciclo eseguito da questa camera ,(I) dove si vede in successive sequenze oltre al funzionamento di tutto l insieme, anche il lavoro eseguito da questa valvola (Di (Il numero romano delle due camere in queste otto figure della tavola 2 è indicato direttamente sulle due teste del pistone} .

Funzionamento della valvola

Il rotore concentrico (C) gira attorno al suo centro (0) in senso orario presentando la sua unica apertura di comunicazione con la camera (I) attraverso la quale si effettuano le 2 fasi di aspirazione e di scarico, alternativamenta davanti ai canali. di aspirazione e di scarico della carcassa, o meglio come succede in pratica, durante la fine di un ciclo e l’inizio del seguente, prima e durante mezza giro davanti al con— -dotto di scarico e dopo durante un altro mezzo giro, davanti a quello di aspirazione.

Attuando in questo modo questo rotore possibilità il semplice metodo di comando del quale qui si tratta.

Questa valvola CD) ha la missione di mantenere aperta la feritoia del rotore (C) alla camera (I) durante le 2 fasi di scarica e di aspirazione e poi di chiuderla ermeticamente durante le 2 fasi di comoressiane e di esplosione - espansione perche queste due ultime possano realizzarsi·

Per ottenere questo possiede (come già detto)praticate nella sua parte con forma di tamburo che circonda il rotare (C) due aperture diametralmente opposte visibili nella figura 1 della tavola 1 e nella sequeza di figure della tavola 2.

(I numeri di riferenza 1 e 2 delle 2 feritoie sono collocati sulle figure direttamente sulle feritoie stessei· Queste 2 aperture della valvola lavorano in combinazione con l unica apertura dèi rotore (C)_alla:camera (I) come sì spiega a continuazione·

La valvola gira impulsata da un treno di ingranaggi che ricevono il movimento dal rotore (C) nello stesso senso di questo rotore ma ad una velociti che è solo di 3/4 che la sua· Questa differenza di velocità è quello che permette camanndare le 4 fasi del ciclo come si vedrà a continuazione· Osservando la figura n« 2 (la prima) della tavola 2 dove comincia il ciclo si vede che l' unica apertura- del rotore ,;(C) ralla camera (!) coincide con ‘la feritoia 1 della valvola (0).

A partire da questo punto iniziale il rotare (C) gira come è stato detto in senso orario ad una determinata velocità e la valvola sì muove attorno alla sua circonferenza ad una velocità 1/4 minore che la sua e nello stesso senso·

In questo modo mentre dura un ciclo le 4 fasi dello stesso ed i giri del cilindro rotante o rotore (C) e quelli della valvola CD) si succedono come sono rappresentati nel seguente grafica riferito alla sequenze di figure della tavola n. 2

Figure della tavola Giri del rotore Giri della valvola

Come si vede:

Da 2 a 4 =(asoirazione)

L apertura 1 della valvola (D) e quella del rotore (C) alla camera (I) del cilindro coincidono mentre percorrono la porzione di circola situato di fronte al canale di aspirazione della carcassa·

Il canale di comunicazione alla camera (I) del rotore permane durante questa fase aperto e 1' aspirazione dell* aria carburata si produce.

Da A a 6 = (compressione)

La feritoia 1 della valvola in seguito al suo giro a 3A della velocità del rotore (C) non coincide più con l'apertura dì questo alla camera (I) , la valvola presenta quindi cosi durante questa fase davanti alla detta apertura del rotore la sua parte chiusa mantenendo la medesima ermeticamente chiusa* potendo 'cosi 'il pistone comprimere la miscela.

(Lo spazio dalla Feritoia del rotore (C) come si vede è approfittata anche come parte della camera di scoppio).

Da 6 a fl = (esplosione « espansione)

Là feritoia del rotore CC) di comunicazione alla

camera (I) contìnua acclusa anche durante questa fase da una porzione della valvola senza aperture e l1 esplosione e l1 espansione possano effettuarsi.

La pressione dei gas combusti spinge il pistone e questo impulsa l albero motore del rotore eccentrico (A). mediani e la . sua manovella. ‘

Da 6 a 2 = (scarico)

L apertura del rotore (C) alla camera (I) del cilindra . raggiunge la feritoia 2 della valvola, assieme percorrono la par te di circolo che si trova di fronte al canale di scarico della carcassa· Mentre dura questo percorso il condotta del rotore alla camera.(I) permane di nuovo aperto ed il pistone espulsa ì gas combusti realizzando lo scarico·

Coincidendo adesso nella figura(-2)l' unica apertura del rotore (C) alla camera (I) del cilindro con l' apertura 2 della valvola, comincia un nuovo ciclo·

Tutto questo procedimento sarebbe pifi facile da capire se la valvola (D) avesse 1 sola feritoia e girasse non a 3/4 della velociti del rotore (C) ma ad 1/2·

I giri del rotore e della valvola per compiere un ciclo al1 lora sarebbero:

*

Cilindro rotante o Valvola

rotore (C)

Giri 2 1

Alla fine di questi giri le aperture rispettive del rotore e della valvola si allineerebbero di nuovo e comincerebbe un altro ciclo·

(In pratica e per varie ragioni questa non è ne pratico ne conveniente)·

In teoria si potrebbero costruire anche delle valvole con 3 o più aperture. (La convenienza o no di questo solo lo potrà dire la praticalo

A continuazione ί rappresentato un grafica che mastra la relazione di giri (per realizzare un ciclo) fra il rotore (C) e la valvola quando questa possiede 1, 2 o 3 feritoie.

N. Feritoie Giri del rotore (C) Giri della valvola©.)

1 2 1

2 2 1 1/2 3 2 1 2/3

NOTA

Come risulta da quanto é stato descritto circa il funzionemento della valvola (D),questa sistema di comando delle 4 fapufi costruirsi in variantidifferenti peri similari fra lora Ma l'essenziale di questo metodo ossia quello che lo caratterizza § la maniera con cui le dette 4 fasi sono ottenute dal lavoro combinata della valvola (D), del rotore concentrico(C) e dei condotti di aspirazione e dì scarico della carcassa (E) come è stato abbondantemente spiegato ed illustrato.

NOTA

Per quanto riguarda le aperture della valvola a tamburo CD) e quelle del rotore (C) alle 2 camere del cilindro, quanto è. stato descritto Fino ad ara corrisponde unicamente a quelle destinate al funzionamento della camera (I).

Per la camera C II ) esiste un* altro gioco di feritoie della valvola (D) e del rotore C.C), spostate lateralmente nel sènso dell asse longitudinale della carcassa rispetto a quelle corrispondenti alla camera (I), sono similari a queste ed hanno un identica funzionamento.

Il ciclo della camera ( II ) e la sua comparazione con quello della camera (I) sono rappresentati sul grafico della pagina 35

(Le aperture per la camera (II) della valvola e del rotore (C) non sona visibili nelle figure in sezione traversale qui presentate).

Queste medesime aperture della valvola (D) e del rotore (C) alle due camere del cilindro, possono essere spostate nel senso dell1 asse longitudinale del rotore ed anche in senso circolare in avanti o indietro dalla loro posizione originale, ; come convenga al più efficiente funzionamento delle loro fasii Per questa proposito possono anche essere variate nella loro forma e grandezza·

La costituzione di queste feritoie e la loro posizione cos come sono rappresentate qui rispondono principalmente all ' obbiettivo della perfetta comprensione del loro funzionamento,

NOTA -

Esiste un possibile inconveniente circa le feritoie della valvola a tamburo che però è facilmente risolvibile con dei semplici accorgimenti,

Questo inconveniente (se in pratica si presenta) si deve al fatto che le dette feritoie della valvola (D) si trovano ' alternativamente dirimpetto ai condotti di entrata e dì uscita della carcassa (E) durante il giro. Il detto inconveniente possibile di presentarsi dunque è che l aria carburata che pufi rimanere negli spazi delle feritoie possa essere trasfe- . rita senza bruciare allo scarico,

Per evitare cifi si pufi per un corto periodo appena dopo l , aspirazione della miscela aspirare dell’ aria pura e cosi ripulire gli spazi dei condotti della valvola dai residui dì carburante, (Vedere esempio sulla figura 20 della tavola 5) dove il condotto di aspirazione della carcassa fi diviso in due canali,il pifi grande dei quali fi destinato all' intraduzinne della miscela ad il minare all aspirazione di aria pura),

Per il medesimo proposito si pufi anche usare un sistema di iniezione di carburante che funzioni in modo che non rimanga no resti del medesimo appunta nei detti canali, o altrimenti in qualche modo risucchiarli i detti resti dai canali e riportarli alla bocca di aspirazione del carburatore,

Un altro metodo efficace ma pifi complicato per conseguire 'il medesimo proposito di evitare ogni trasfernza di carburante 'senza bruciare allo scarico,è quello di disporre di delle feritoie individuali per l aspirazione e per lo scarico tanto per la valvola come per il rotore CO , Queste doppie feritoie de-!vono essere situate spostate nel senso dell asse longitudinale del rotore una rispetto dell altra. In questo modo ognuna idi loro verrS a trovarsi durante il suo giro unicamente di .fronte al canale che le corrisponda, sia esso dì aspirazione o di scarico. Funzionando cosi queste doppie fertoie evitano ogni coincidenza fra lo scarico e l aspirazione impedendo possibili trasferenze dì miscela cruda dirèttamente appunto.. allo scarico,(Questo sistema fi. individuale per cigni camera), Tutti questi metodi per evitare perdite di aria carburata sono certamente efficaci ma quasi sicuramente ntìn saranno necessari potendo allora essere usato senza problemi il comando pifi semplice delle fasi ampliamente descritto ed illustrato, Il comando dalle 4 Fasi realizzata dalla valvola a tamburo (D) pufi essere eseguito anche da altri malta differenti tipi di ! valvole, tutte loro lavorando perfi in combinazione con il rotore concentrico (C) ed i 2 condotti della carcassa CE)-come . fa appunto la valvola a tamburo.

Queste differenti valvole possono constare di un pezzo unico che comandi gli accessi ad ambedue le camere, giustamente come fa la valvola a tamburo spiegata, oppure possono essere individuali, una per ogni camera, possono anche avere la forma più differente ed essere montate nel modo e combinazione più vari

Possono ad esempio essere costituite da un disco posto ad un lato del'corpo centrale del rotore (C) che assieme a questo ed ai 2 condotti della carcassa comandi le fasi. i dischi possono essere anche due,posti uno ad ogni lato del medesimo corpo centrale del rotore (C\ in modo che lavorino in combinazione fra dì loro e con il rotore ed ì condotti della carcassa, governando anche in questo modo le fasi.

E conveniente che tutte queste differenti valvole siano rotative e girino ad una velociti) uniforme, perfi pufi darsi il caso che siano anche alternative. Quando questo succede anche se le medesime possano funzionare correttamente, i motori che le adottino non sono pifi completamente dei rotativi con tutti i loro pezzi girando ad una velocità uniforme.

Le valvole che constano di un solo pezzo per il comando delle fasi delle due camere come quella in forma di tamburo spiegata,'sono pratiche nel loro uso in motori di piccole e medie dimensioni, per macchine grandi invece,sono certamente pifi convenienti le valvole individuali per ognua delle 2 camere, , siano esse valvole rotative a velocitS costante oppure alter--native.

A modo di esempio le tavole n. 3 e n, 4 presentano alcune macchine con diverse varianti di valvole individuali per ogni camera.

Le valvole delle figure della tavola n. 3 sono tutte rotative, girano a velocitS uniforme, sono individuali per ognuna delle 2 camere del cilindro e sono contrassegnate con le lettere (D e D1).

Le valvole delle macchine della tavola n. 4 sono individuali, una per ogni camera, perfi il loro movimento S alternativo, rettilineo in alcuni casi,ed in altri percorre un settore dì circolo. Non funzionano quindi queste valvole con un movimento rotativo’ a velocitS costante come quelle della tavola 3 per questo i motori che le adottino non sono pifi completamente dei rotativi con tutti i loro organi funzionando a velocità costante anche se evidentemente i medesimi possono funzionare perfettamente bene.

Anche queste valvole alternative sono contrassegnate sulle rispettive figure con le lettere (0 e D1),

A continuazione si presenta un grafico con la rappresenta-' zione della posizione delle 2 valvole all* inizio ed alla fine di ogni fase, valido per tutte le macchine delle tavole n. 3 e 4, comprese dalla fioura n. 10 alla n. 19 inclusa.

Fasi secando le figure:

10 - 12 - 14 - 16 - 1B.

Camere Valvole

I (D) Scàrico Aspirazione fine principio II (01) Aspirazione Compressione fine principio

Fasi secondo le figure:

11 - 13 - 15 - 17 - 19.

Camere Valvole

I (D) Compressione Espansione fine principia IT (D1) Espansione Scarico fine principio Descrizione di ogni variante rappresent ata sulle tavole 3 e 4

Màcchine della tavola. n. 3

(Descrizione delle valvole)

Macchina delle figure 10 e 11

Possiede un sistema di 2 valvole rotative (D e D1) che girano a velociti costante, sono situate una in ogni estremo del cilindro cavo del rotore concentrico (C) e sono montate in senso parallelo all asse longitudinale dello stesso rotore· Sono costituite da un cilindretto cavo con un» apertura nella sua parete laterale che da accesso ai condotti di aspirazione e di scarico della carcassa (E) e che possiede un1 altra apertura sul suo Fronte la quale comunica con le rispettive camere del cilindro·

Funzionano girando nel senso delle frecce collocate al loro lato,'con un movimento di rotazione alla meti della velocitS del rotore (C) ed assieme con questo girano con un movimento di traslazione attorno al centro del. medesimo rotore·

In questo modo come si vede governano il ciclo di 4 Fasi di motore a combustione interna denominato a 4 tempi·

Macchina delle figure 12 e 13

Possiede un sistema di 2 valvole rotative (D e D1) che constano di un cilindretto che gira a velociti uniforme

Sono situate una in ogni estremo del cilindro cavo del rotore concentrico (C) ed hanno un canale che le attraversa da parte a parte in senso diametrale attraverso la parte centrale del loro corpo cilindrico, come si osserva nelle rispettive figure.

Questo canale comunica le camere del cilindro con i condDtti di aspirazione e di scarico dalla carcassa·

Girando queste valvole aprono il passo alla miscela e lo chiudono opportunamente possibilitando cosi il ciclo di motore a scoppio a 4 fasi·

La rotazione di queste valvole é in senso contrario a quella del rotore (C) e la loro velocità è 1/4 di quella rii questo· Assieme al detto rotore girano anche in un movimento di traslazione.

Macchina delle figure 14 e 15

Le 2 valvole (D e 01 ) della macchina delle figure 14 e 15 sono collocate e funzionano esattamente come quelle della macchina delle figure 12 e 13, solo la loro costituzione è differente giS che il loro corpo cilindrico possiede una par— te centrale massiccia che ha delle scanalature nelle sue due parti laterali le quali funzionano da aperture per la comunicazione delle camere del cilindro con i canali di aspirazione e dì scarico della carcassa·

Macchine della tavola n. 4

(Descrizione delle valvole)

Macchina delle figure 16 e 17

Possiede un sistema dì 2 vavole con un movimento alternatii vo rettilineo (D e D1) costituite da una placca con forma di un settore di cilindro.

Le medesime sono collocate una in ogni estremo del cilindro cavo del rotore (C) e scorrono in adeguate guide con un moviimento alternativo parallelamente all1 asse geometrico longitudinaie dello stesso rotore (C)

Muovendosi cosi con un movimento rettilìneo di andata e ritorno aprono e chiudono opportunamente i canali che comunicano .le due camere rispettive con i condotti di aspirazione e di scarico della carcassa.

In questa modo comandano il ciclo dì motore a 4 fasi.

Macchina delle fioure 18 e 19

Le 2 valvole (D e D1) della macchina delle figure 18 e 19 sono costituite da placche con forma di settore di cilindro le quali si muovano in senso circolare alternativo lungo le loro rispettive guide costituite da delle scanalature con del le forme che possono essere come di settori di cilindra anch esse o anche possono avere altre forme.

Muovendosi nel modo descritta aprono e chiudono opportunamen|ts le feritoie di accesso ad ogni camera del cilindro, comuni-;cando oguna con i canali di entrata e di scarico della carcassa (E),

Attuando in questo modo governano il ciclo a A fasi del jmotore·

Sistema di lubrificazione

La lubrificazione del cuscinetto dell albero a gomito del rotore (A), delle pareti del cilindro cavo del rotore (C),e quelle del pistone (B),aw iene mediante un circuito d< olio spinto e recuperata da una pompa attraverso dei fori praticati lungo il centro dell* albero del rotore (A),come quello designato con la lettera (K) che si vede sulla figure 20 della tavola 5» . (Con questa sistema di circolazione,l' olio.deve anche assolvere alla refrigerazione della testa delpistone, e per ottenere questo la sua portata deve essere abbondante)·

siistemi per la refrigerazione

Il sistema piG pratico per la refrigerazione del cilindro rotante (C) ed anche della carcassa (E) è quelladi.Usufruire delle . comuni alette refrigerate da una corrern e d aria,

La refrigerazione a camere d aqua anche è possibile d' adottare, ma solo.è conveniente per la carcassa stazionaria, invece è poco pratica per i pezzi in movimento·

Sistema di accensione

Del sistema di accensione solo é rappresentata sulle figure n· 1 g n, 20 delle tavole 1 e 5 con una linea di punto e linea una vista della candela della camera (I) solo per mostrare la sua posizione·

Le 2 candele, tanto questa della camera (I) come l altra della camera (II) non rappresentata in nessuna figura, sono .collocate in un lato del rotore concentrico (C)

Del resto del sistema dell accensione non è aggiunta nessun ;dettaglio in queste figure di sezioni traversali del motore qui rappresentate perche non £ necessario all essenza di questa descrizione·

NOTA

Le viste in sezine longitudinale ed in prospettiva dei modelli idelle macchine qui trattati non sono sono statfi incluse perche le viste in sezioni travesali rappresentate sono sufficienti per esporre l' essenza di ogni uno di loro, mantenendo cosi questa descrizione quanto pifi concisa possìbile·

Neanche sono state menzionate le posslbilitàdella loro costruzione in versioni pluricilindriche e la loro possibilità di funzionare secondo il ciclo DIESEL, per essere queste cose ovvie·

Descrizione dello schema ' del principio di funzionamento del sistema di rotori derivata dal principio dell’ ipocicloide 1 :2 rappresentata sulla fioura n. 21 tavola n. 6

Centra del rotore concentrico (C)

P) " R " eccentrica (A)

Q) " " gomito di (A) e del pistone (B)

P - U) Braccio di manovella con centro del gomito in(Q) o radio (P - q)

(X - X) Asse geometrico che corrisponde nella pratica all asse geometrica del cilindro cava del rotore cocentrico CO

U) Diametro della circonferenza CT)

5) Circonferenza descritta dalla manovella (P - q) del rotore eccentrico (A) con centro in (P)

T) Circonferenza con centro in (□) descritta dalla porzione dell asse geometrico (X - X) che corrisponde al diametro CU)

a) Angolo percorso da (X - X)

a x 2) Angolo percorso da (P - Q)

(Angoli questi pecorsi nello stesso tempo). ..

Grafico descrittivo del ciclo del motore illustrato sulle B figure della tavol

1) Aspirazione Denominazione (A) Rotor Ciclo a 2) Compressione dei pezzi (Q) Pisto 4 tempi 3) Esplosione - Espansione rappresentati (C) Rotor 4) Scarico sulle figure (D) Valvo dalla 2<‘>alla9 (E) Carca

Descrizione delle fasi del ciclo rappresentate in ogni figura,assieme alle rap giro per ogni fase de pezzi rotanti : (A) Rotore eccentrico,(C) Rotore-concent (Giri dei Dezzi rotanti oer comoletare 1 ciclo:( (A) e 4). ( (C) =2), C (D) «

Fi^ 2 3 ♦ Scarico iAspirazione Aspirazione Aspirazione Compressio fine j principio fine principio 1440 2 Γ (A) 02 1802 3e;02 7202 | (C) 02. 902 1 iÌ02 5409 I (D) 02 67230' 1:352

I

1

(A) 7202 9002 10 BQ2

(C) 3602 A502 5 402

(D) 2702 337230* 4 □52 Compressione Espansione Espansione Espansione scarico fine principio fine principio Fig 6 7 a Grafico descrittivo del ciclo delle 2 camere del motore e della loro rispettiva

Figure della tavola n« 2

Figure 2 3 4 4 5 6 6 7 β 8

Esplosione

Camera (I) Aspirazione Compressione Scarico Espansione

Esplosi Camera (II) Aspirazione Compressione

Espansi

Figure 4 5 € 6 7 a 8

Come si vede, con le 2 edmere si ottiene 1 ciclo ogni 2 giri del rotore (A).

(Questi cicli perii non si realizzano a intevalli uguali di 720fl di giro del ro

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI Avendo descritto e determinato la natura della presente invenzione, menzionato gli obbiettivi che essa raggiunge ed il mado come deve essere messa in pratica, si dichiara che quello I che si rivendica come invenzione e di proprietà privata à: 1) UN MOTORE ROTATIVO A COMBUSTIONE INTERNA che funziona secando un ciclo a 4 tempi ed É costituito da un meccanismo formato dai seguenti elementi basici: A) Rotore eccentrico B) pistone C) Rotore concentrica D) Valvola E) Carcassa stazionaria. Vedere figura 1, tavola 1 e le figure dal 2 al tavola 2 Descrizione de-l motore I pezzi mobili di questo motore girano montati all interno della parete interiore cilindrica della carcassa (E) la , quale possiede diametralmente opposti i condotti di Il rotore concentrico (C) è costituito da una specie di tamburo sostenuto da un albero cavo montato sui 2 coperchi laterali della carcassa ed in una posizione concentrica on la stessa, ossia concentrica con il centro (0)· Tiene praticata nel suo corpo centrale una perforazione in senso radiale che costituisce in cilindro è meglio la caviti cilindrica dove si formano le camere a volume variabile atte a produrre il ciclo di lavolro dì questo motore· Il rotore eccentrico (A) è costituito da un albero a gomito che ha un callo d1 oca dove porta montato su di un cuscinetto il pistone (B). Per poter essere montato sui due coperchi laterali della carcassa (E), passa attraverso l interiore dell albero cavo del rotore (C) e fuoriesce lateralmente da questo e dai copechi della carcassa da ambo le parti,per poter montare sul suo albero da una parte e dall altra gli elementi a cui trasmettere il movimenta e la forza. Questo rotore è montato nel centro (P) ad una distanza dal centro (0) uguale al braccio della sua manovella (P - Q). Vedere schema fio. 21, tav» 6. Ubbidendo ad un principio derivato dall1 ipocicloide 1 :2; questi 2 rotori girano a velociti costante e nello stesso senso· Il rotore eccentrico (A) lo fa ad una velocitS che , è doppia di quella del rotore concentrico (C). Il pistone (8) montato sul bottone della manovella dì centra (Q) del rotore eccentrico (A) è obbligato a percorrere la cavitS cilindrica □ cilindra del rotare concentrico (C) in un movimento di andata e ritorno ed in una lunghezza uguale al quadrupla di quella della manovella (P - Q) del rotore eccentrico (fi). Come risultato di questi movimenti combinati, si producono . nel cilindro, una ad ogni estremo del pistone (B) 2 camere a volume variabile atte a produrre unciclo dì 4 fasi adeguato per funzionare come motore a combustione interna. La valvola (D) 6 quello che caratterizza questa motore dovuto al suo sistema di comando delle fasi sistema che è spigato a continuazione. Il.rotare concentrico (C) gira in senso orario presentando l' unica feritoia di ogni una-delle 2 camere la quale serve da entrata e da uscita al e dal cilindro, successivamente davanti ai condotti di aspirazione e discarico della carcassa, tale e quale come succede in una comune pompa a 2 fasi.' Grazie a questo fatto, per convertire questa macchina giustamente da 2'fasi in un· altra capace dì realizzare le 4 fasi caratteristiche di un motore a scoppio,'solo è neces saria una valvola (D) che mantenga aperte le menzionate ferìtoie del rotare (C) durante le 2 fasi dì aspirazione e dì! scarico, o meglio, come succede in realtfi, le mantenga aperte prima, durante lo scarico e successivamente durante l aspirazione, e dopo le chiuda ermeticamente durante le 2 fasi di compressione e di espansione perche le medesime ed il ciclo possano realizzarsi· La menzionata valvola (D) che I visibile nella sua parte essenziale sulla figura 1) della tavola t) consta di un tamburo con 2 feritoie per ogni camera, situate diametralmente apposte è'montata sull asse del rotare concentrico (C) il quale circonda, gira concentricamente a lui attorno alla sua superficie esteriore cilindrica ad una velociti costante uguale a 3/4 che la sua e nello stesso senso· Come risultato di questo movimento le feritoie di questa valvola in combinazione con quelle del rotore comandano il ciclo di 4 fasi di questo motore. Questo procedimento è illustrato nella sequenza dèlle 8 figure della tavola 2 ed è dettagliato nel suo grafico spiegativo della pagina 34 In pii di questo modella questa valvola (0) pufi avere le concezioni pii differenti possibili, pufi ad esempio essere unica per tutte due le camere (come quella spiegata), o pufi essere individuale per ogni una di loro e pufi avere la forma e combinazioni più dissimili ad anche essere montata nei modi pii differenti· Pufi ad esempio.'essere costituita da dischi laterali al rotore concentrico (C)· Pufi constare di giachi di valvole rotative di ogni tipo che lavorino individualmente combinate come convenga, oppure essere anche alternative o constare di combinazioni di queste ecc. Quella che è veramente essenziale per un comando delle fasi pratico e semplice è che la valvola o le valvole lo eseguano in combinazione con la rotazione del rotore concentrico C come è stato spiegato. Questa è in sostanza quella che caratterizza il funzionamento di questo motore.' 2) Si rivendica queste sistema di valvola o di valvole nel loro uso per ottenere motori rotativi a scoppio a 4 tempi, a partire da macchine rotative a pistone la cui costituzione ed il cui funzionamento ubbidiscono a principi differenti di quello qui descritta, tali come sono i principi di funzionamento del resto delle maccine classificate da Felix Uankel come: K K M TRT e K U K W ÌH)~ Vedere la: (Einteilunq der Rotations - Kolbenmaschinen),-ossia in italiano,lai'Classifinazione delle macchine a pistoni rotanti" appunto di Felix Uankel. Dette macchine sono rappresentate sulle tavole fi e 10 della menzionata classificazione sotto la designazione di:' Innenachsiqe Bauarten = Costruzioni di asse interiore e sono inquadrate nella fila orizzontale I di ognuna delle 2 tavole,a continuazione della designazione di : Hubeiqriff abbreviato (H) = Indentamento o ingranamenta di movimento esclusivamente rettilineo (come corsa di pistone nel cilindro) fra i pezzi che formano le camere. 3) Si<' >rivendica anche la possibilità di uso di questo sistema di valvola o dì valvole?nelle macchine che formano lobuli D alveoli come camere,per ottenere con esse valvole cicli a 4 fasi in ogni alveolo o cella.adeguati per motore. (Queste macchine apparterrebbero ai gruppi (D - K - DU e KU)u 4) Si rivendicano i sistemi di valvole rappresentati sulle figure n.: 10 - 11- 12 - 13 - 14 e 15 della tavola n. 3 e quelli delle figure n.: 16 - 17 - 18 e 19 della tavola n. 4 Le spiegazioni della costituzione e del funzionamento di questi tipi di valvole si trovano dettagliate sulle pagine della descrizione dell' invenzione dalla n, 25 fino alla n. 31 inclusa. 5) Si rivendica il modello di motore rappresentato sulla figura n. 20 della tavola n, 5 che possiede un sistema particolare di camere con sezione traversale quadrata o rettangolare,'il cui scopo è quella di approffittare al massimo possibile lo spazio interiore della carcassa e poter portare cosi appunto al massimo possibile il volume delle camere. (Una menzione a parte merita il sistema di anelli e segmenti di guarnizione del pistone di queste camere ì quali si vedono solo in parte e di fronte sulla figura n. 20). (Con la dimensione del diametro del .pistone uguale alla larghezza del pistone a sezione quadrata che si vede sulla figura n. 20'-e con in sistema di guarnizioni similare a'‘ quello di questo, si può anche costruire un pistone Cilin-; drica ugualmente corto e compatto) Allò scopo che.passa passare-attraverso il faro centrale dei pistnni£(siàno essir.ìn forma di cilindro o di parallelepipedo)--il gómito dell' albero del rotore sul quale essi sono montati sènza essere qùesto impeditó da quella che_ sèrebbe la posizione normale di normali annelli di guarnizione, (data la ridotta lunghezza appunto del pistone) stato concepito il sistema di guarnizione visibile sulla figura 20 Nel caso del pistone cilìndrico, come sì vede, ci sono dei settori di annello posti attorno alla sua circonferenza,' giusto a metà lughezza della sua supeficie esteriore cilln- · drlca i quali sono comletati da dei pezzi di guarnizione speciali con forma di blocchetti. Queste parti di anelli lasciano senza guarnire una parte della superficie del pistone la cui ermetizzazione è completata da dei semplici anelli interi che si combinano con il resto delle guarnizioni. , Questi anelli interi.sono incastrati in apposite scanalature praticate nel pistone concentricamente al foro dove passa il camita dell albero sul quale esso è montato. Riguardo all ermetizzazione del pistone a sezione quadrata, gli 'annelli divisi in 2 settari di cìrcolo posti attorno alla parte centrale della superficie esteriore cilindrica del Distane cilindrico, sana sostituiti da 4 settari : di annello la cui superficie esteriore forma in agni uno di loro un angolo retto, con due lati, i quali lati sono -.sospinti ogni uno, simultaneamente, contro- la corrispondente parete delle camere ad ermetizzare che sono appunto a sezione quadrata Lo spigolo di ogni settore va ad ermetizzare il corrispondente angolo formato dalle corrispondenti pareti della camera in un modo semplice ed efficace Come si comprende, queste quattro placche che formano questa specie di annello, combinate assieme in modo adeguato sostituiscono(come gii detto)per il pistone quadrato, i settori di anello che hanno la medesima funzione neispeciali pistoni cilindrici di grandi dimensioni descritti* Per il resto delle guarnizioni il procedimento È similare a quello per il pistone cilindrico Se qui non é possibile rivendicare questi particolari sistemi di guarnizione sì rivendicheranno in una domanda di brevetto a parte .D ogni modo questi metodi come sono stati qua esposti servono per dare una idea di queste possibilità G) Si rivendica la versione di questo motore che funzioni secondo il ciclo DIESEL a 4 tempi