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Perfectionnements apportés aux moteurs rotatifs à combustion interne,aux moteurs à explosions,aux pompes rotatives et aux machines rotatives.
La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux moteurs rotatifs à combustion interne et (ou) aux moteurs à explosion,aux pompes rotatives et aux machines rotatives.
L'objet de l'invention est notamment une machine rota- tive perfectionnée,une pompe ou un compresseur,agissant très efficacement dans les deux sens de .rotation.
Un autre objet de l'invention'est un moteur rotatif fonctionnant d'après le cycle de "Otto" et agencé de façon que la partie rotative soit parfaitement équilibrée pendant les o- pérations de compression préalable,d'allumage et d'échappe. ment dans les divers compartiments du ou des rotors contés excentriquement dans une enveloppe extérieure fixe.
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Plus particulièrement,l'invention a pour objet un moteur rotatif à combustion interne,une pompe,un compresseur ou une machine similaire comprenant les pièces suivantes :
Une enveloppe fixe comportant une ou plusieurs chambres cylindriques, un arbre principal monté dans la dite enveloppe au cen- tre des chambres de manière à pouvoir tourner, un rotor cylindrique disposé dans chaque chambre'et mon- té excentriquement sur l'arbre principal, une ou plusieurs pièces coulissantes disposées radiale- ment dans chaque chambre et reliées aux rotors de façon à di- viser chaque chambre en plusieurs compartiments, une soupape d'admission et une soupape d'échappement dans chaque compartiment,l'agencement étant tel que,dans le cas d'un moteur rotatif,le mélange combustible puisse être admis dans chaque compartiment,comprimé lors de la rotation du rotor excentrique,
allumé pour provoquer l'explosion faisant tourner l'arbre principal dans l'un ou l'autre sens suivant le réglage du moteur,et enfin peut s'échapper de chaque com- partiment.Dans le cas de la pompe ou du compresseur le fluide arrive par les soupapes d'admission et; s'échappe des comparti- ments par les soupapes d'échappement lors de la rotation du ou des rotors actionnés par l'arbre principal.Il est entendu que,dans le cas d'un moteur à combustion interne,le mélange combustible,dans chaque compartiment peut être gazeux ou li- quide,dans ce dernier cas à l'état atomisé ou vaporisé de pré- férence,et que la combustion peut être déterminée électrique- ment ou par allumage ou décomposition spontanée du combusti- ble,provoqués par la pression de compression,
ou directement à l'aide d'un dispositif d'allumage tels que bougies.
L'invention consiste,ensuite, à disposer plusieurs organes annulaires sur la périphérie de chaque rotor,les an- neaux extérieurs s'appquant contre des sabots pivotants sup-
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portés par des pièces co ulissantes,celles-ci comportant des dispositifs tels que des sabots pour coopérer avec les dits organes annulaires;
les pièces coulissantes précitées sont cy- lindriques et de diamètre plus grand que la largeur des cham- bres des rotors,de sorte que les prolongements des dites pièces coulissantes portant les sabots sont logés dans les espaces radiaux ou similaires formés dans les parois latérales des chambres,l'agencement étant effectué de façon à rendre étanche chaque compartiment et à empêcher toute fuite du gaz,aussi bien circonférentielle que latérale et radiale,le long des pa- rois de chaque rotor et de ses parties annexes;on arrive ainsi à une étanchéité parfaite jointe au minimum de frottement et à la facilité de fonctionnement de diverses parties.
Un autre objet de l'invention est un moteur rotatif à combustion interne ou un moteur similaire comportant une en- veloppe cylindrique extérieure,venue de fonte,avec des orifi- cen en relation avec des soupapes d'admission et d'échappement et présentant un renflement creux intérieur qui forme l'une des parois latérales de chacune de deux chambres,- deux corps cylindriques reliés au renflement intérieur précité et formant l'autre paroi latérale des chambres,- un rotor cylindrique monté excentriquement dans chaque chambre et fixé à l'arbre principal de commande,des couvercles extrêmes fixés à l'enve- loppe extérieure,l'un de ces couvercles étant creux et com- portant un orifice d'admission du mélange combustible des ori- fices dans ledit couvercle creux en relation avec les orifices d'admission prévus dans l'enveloppe extérieure,
des tubulures du couvercle creux communiquant avec les orifices d'échappe- ment de l'enveloppe,enfin,des paliers de l'arbre principal supportés par les corps cylindriques et par les couvercles extrêmes.
La description qui va suivre en regard des dessins donnés à titre d'exemple fera bien comprendre de quelle ma- nière l'invention peut être réalisée. Ces dessins représen-
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tent un moteur à combustion interne construit selon l'in vention,étant entendu que ce moteur peut être utilisé comme poulpe ou compresseur à condition d'être modifié et entrai- né en conséquence.
La fig.I est une vue en élévation du moteur,selon l'invention.
La fig.2 est une coupe longitudinale de ce moteur suivant la ligne A-A de la fig.5.
La fig.3 est une coupe,vue de bout,suivant la ligne B-B de la fig.2.
La fig.4 est une vue de front de la machine dans la direction de la flèche se trouvant à droite sur la fig.2.
La fig.5 est une coupe transversale suivant la li- gne 0-0 de la fig.2.
La fig. 6 est une coupe transversale suivant la ligne D-D de la fig.2.
La fig. 7 est une coupe longitudinale,à plus grande échelle d'une des pièces coulissantes.
La fig.8 est une coupe suivant E-E de la fig.7.
La fig.9 est une coupe longitudinale d'une des piè- ces coulissantes,coupe normale à celle de la fig.7.
La fig.IO est une vue par-dessous de la pièce pré- citée.
La fig.II est une vue détaillée en perspective d' un élément de liaison.
La fig.I2 est une vue détaillée en perspective d'un , des sabots coopérant avec la surface intérieure d'un des organes annulaires,situés sur le rotor.
La fig.I3 est une vue en perspective montrant la surface de contact d'un des sabots pivotants.
La fig.I4 est une vue en perspective montrant le dessus du sabot de la fig.I3.
La fig.I5 est une coupe transversale de détail d'une variante de l'anneau du rotor.
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La fig.I6 est une coupe analogue d'une autre variante.
La fig.17 est une vue en élévation d'une variante des organes reliés à la pièce coulissante et destinés à ap- pliquer le sabot pivotant centre les anneaux du rotor.
La fig.18 est une, ;vue en élévation normale à celle de la fig.I7,les anneaux du rotor étant enlevés.
En se référant aux fig.1 à 6 inclusivement et plus par- ticulièrement à la fig.2on voit que l'arbre principal 1 porte deux rotors 2 et 3,montés excentriquement.L'un de ces rotors est,de préférence,formé d'une pièce avec l'arbre,, l'autre est claveté sur celui-ci.Si l'on veut,l'arbre principal peut être creux et refroidi par de l'eau de circulation ou par de l'huile de graissage,Les rotors 2 et 3 sont opposés de sorte que leurs plus grands diamètres sont décalés de 180 ,lesdits rotors étant espacés sur l' arbre I et se trouvant dans des plans parallèles.Chacun des rotors 2 et 3 est entouré de plusieurs anneaux glis sants ou pièces similaires 4,5,
6 et 7.L'anneau extérieur 7 est entouré de deux anneaux 8 et 9 entre lesquels se trouve un anneau 10 à section triangulaire.L'une des fa- ces latérales des anneaux 8 et 9 est en biseau afin de correspondre à l'anneau 10 à section triangulaire.Le sommet de la section triangulaire de cet anneau est di- rigé vers l'extérieur de façon à appliquer les anneaux 8 et 9 contre les parois II de l'enveloppe désignée dans la suite par 12.Les parois II de l'enveloppe 12 forment des chambres cylindriques 13 et 14 dans lesquelles tour- nent les rotors 2 et 3.Les anneaux glissants peuvent être divisés transversalement et sont agencés de façon à pou- voir effectuer des mouvements relatifs afin d'assurer 1' étanchéité au gaz avec minimum de frottement.Chaque ro- tor ainsi conçu avec les anneaux 4 à 10 coopère
avec des pièces coulissantes 15,16 et 17.Celles-ci coulissent dans des prolongements cylindriques 18,19 et 20 de l'en- veloppe 13. Ces pièces coulissantes peuvent être refroi-.
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dies à l'eau et ( ou) avoir des rainures extérieures faci- litant le refroidissement et le graissage.Les rainures de graissage extérieures,ou enfoncements,peuvent être incli- nées et doivent présenter des parties pleines à chaque ex- trémité pour maintenir l'étanchéité.Chacune des chambres
13 et 14 est munie de prolongements cylindriques 18,19 et 20 recevant les pièces coulissantes respectives 15,16 et 17 de sorte que chacun des rotors 2 et 3 coopère avec trois piècescoulissantes divisant chaque chambre 13 ou 14 en trois compartiments séparés,a ,
b et c dans la chambre 13 et d,e et f dans la chambre 14.Ces derniers compartiments d,e et f,non représentés dans les coupes sont disposés de la même manière que les compartiments a,b et c de la cham- bre 13.Comme chacune des pièces coulissantes 15,16 et 17 et les prolongements 18,19 et 20 présentent approximative- ment la même construction,la description détaillée d'une pièce coulissante doit suffire pour faire comprendre la construction de toutes ces pièces.En se référant plus par- ticulièrement aux pièces coulissantes et leurs annexes représentées fig.2 et 5 et en détail fig.7 à 14,on voit que chaque pièce coulissante comporte un corps cylindrique 21 muni de prolongements 22 et 23 diamétralement opposés et présentant des enfoncements en 24 et 25,(fig.8,9 et 10).
Les extrémités de ces enfoncements sont pourvues d'ouver- tures rectangulaires 26 et 27.
L'extrémité intérieure du corps cylindrique 21 de chaque pièce coulissante est fermée en 28 et présente un é- videment 29 dans lequel s'engage une garniture de paliers 30 munie d'anneaux 31 reposant dans les prolongements 22 et 23.Le palier est fixé,de préférepce,de façon à ne pas pouvoir tourner,dans des ouvertures pratiquées dans les prolongements 22 et 23.Ce palier supporte un sabot piva- tant 32 présentant une surface de portée 33 arquée,de gran-
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de longeur,s'appliquant constamment contre les anneaux 8,
9 et 10 entourant.chaque rotor.Les fig.I3 et 14 montrent en détail un sabot pivotant 32 dont la surface de portée 33 peut être pourvue,si l'on veut,
de rainures transversales afin de diminuer le frottement ou bien elle peut être munie de garnitures pour maintenir l'étanchéité.Gomme variante, la surface de portée de chaque sabot peut présenter des rainures de graissage transversales et des trous de grais- sage de manière à graisser les surfaces de contact des sa- bots et des rotors.Les prolongements du sabot pivotant 32 reposent de façon à pouvoir pivoter dans les anneaux 31 du palier 30.
A la distance appropriéa des extrémités intérieures des prolongements 22 et 23 sont pratiquées des ouvertures allongées 34 et 35 dans lesquelles s'engagent des goupilles 36 et 37 supportées par des éléments de connexion 38 et 39.
Ceux-ci présentent des extrémités en forme de crochet pas- sant à travers les ouvertures rectangulaires 26 et 27 prati- quées dans le corps cylindrique 21 de chaque pièce coulissan- te.La fig.II montre en détail l'élément de connexion,Les extrémités en forme de crochet se posent sur un chapeau ou une pièce similaire 40 formée de façon à pouvoir recevoir les dites extrémités.Un ressort 41 est disposé entre le chapeau 40 et l'extrémité fermée 28 du corps cylindrique 31.Les gou- pilles 36 et 37 portent des sabots 42,désignés dans la sui- te par sabots de serrage,représentés en détail sur la fig.12.
Ces sabots s'engagent dans les rainures circulaires 43 et 44 formées entre les anneaux 4 et 7 par la diminution de la largeur des anneaux 5 et 6.On voit que les ressorts 41 exer- cent une traction sur les éléments de connexion 38 et 39 et amènent les sabots 42 au contact de la surface intérieure de l'anneau extérieur 7 en appliquant ainsi la surface de por- tée 33 du sabot pivotant 32 contre les anneaux 8,9 et 10, ce qui a pour effet de maintenir l'étanchéité.
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Les faces latérales en biseau des anneaux 8,9 et 10 maintiennent les faces latérales extérieures des anneaux 6 et 9 appliquées contre les parois latérales II de l'enve- loppe 12 en empêchant ainsi la fuite du fluide le long des parois latérales des chambres 13 et 14.Le diamètre des pro- longements 18,19 et 20 est supérieur à la largeur des cham- bres 13 et 14 de sorte que les éléments de connexion 38 et 39 sont disposés en dehors de la largeur des chambres dans les parties courbées opposées des prolongements cylindri- ques 18,19 et 20,ce qui entraine un contact étanche des anneaux 8 et 9 avec les parois latérales II.Chacun des prolongements cylindriques 18,
19 et 20 est fermé par un couvercle vissé de préférence dans chaque prolongement.Le couvercle 45 porte une tige intérieure 46 sur laquelle est monté un disque 47 obturant normalement les orifices 48 pratiqués dans ledit couvercle 45,Le disque 47 s'applique normalement contre le couvercle 45 sous l'action d'un res- sort 49 s'appuyant,d'une part,contre le disque 47 et d'au- tre part,contre un écrou ou une pièce similaire 50 fixée à la tige 46.Chaque prolongement 18,19 et 20 se trouve ainsi pourvu d'une soupape d'admission d'air et l'agence- ment est tel que,lors du mouvement vers l'extérieur des pièces coulissantes 15,16 et 17,l'air est comprimé derriè- re la pièce coulissante afin de réagir sur celle-ci pen- dant le mouvement vers l'intérieur en le facilitant de la sorte,
empêchant le claquement et surmontant l'inertie des pièces en mouvement.Chaque corps 21 de pièce coulissante peut recevoir ,si l'on veut, un segment de piston SI.Les pièces coulissantes 15,16 et 17 sont disposées autour de chacun des rotors 2 et 3 et décalées de 120 l'une par rapport à l'autre.
Ainsi,la chambre 13,comportant le rotor 2 et les piè- ces coulissantes 15,16 et 17 est à tous points de vue sem- blable à la chambre 14 avec son rotor 3 et les pièces cou- lissantes 15,16 et 17 situes dans les prolongements 18,
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19 et 20 de l'enveloppe 13,la différence principale'con- sistant en ce que les rotors sont décalés de 180 l'un par rapport à l'autre.Ces rotors tournent dans des plans parallèles à l'intérieur de l'enveloppe 13.On obtient ain- si une machine équilibrée,étant entendu que celle-ci peut présenter un,deux,trois ou plusieurs rotors et que,dans le cas de trois rotors,
leur décalage doit être de préféren- ce de 120 .A proximité de chacune des pièces coulissantes 15,16 et 17 en suivant la direction des aiguilles d'une montre sur la fig.5 se trouvent une ou deux bougies 52 et 53,montrées sur la fig.I,destinées à allumer le mélange dans chacun des compartiments a.b et ± de la, chambre 13 et des compartiments d,e et f de la chambre 14.La bougie 53 est disposée de préférence radialement et la bougie 52 obliquement.A côté des bougies 52 et 53 en suivant la di- rection des aiguilles d'une montre sont situées une sou- pape d'admission 54 et une soupape d'échappement 55,cette dernière se trouvant à proximité de la pièce coulissante suivante lorsqu'on se déplace toujours dans la même dires-* tion.
On voit ainsi que dans chaque intervalle,entre deux pièces coulissantes,se trouvant une soupape d'admis- sion 54 et une soupape d'échappement 55 pour chacun des compartiments a,b et ± de la chambre 13 et d,e et ! de la chambre 14.Chaque soupape d'admission 54 courporte une soupape à tête de champignon supportée par une tige 56 terminée par un chapeau 57.Entre celui-ci et un fourreau 58 de la tige 56 se trouve un ressort 59 maintenant norma- lement la tête de champignon de la soupape sur son siège 60.Le fourreau 58 portant le corps de siège 60 est vissé ou fixé autrement dans l'enveloppe 12 et conçu de fagon à réserver un passage d'admission 61 communiquant avec les orifices d'admission 62 prévus dans l'enveloppe V2 de la manière qui sera décrite dans la suite.
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Les soupapes d'admission,désignées par 54, sont com- mandées par un mécanisme approprié à l'aide de cames ou autres organes similaires.
Dans la construction,représentée sur les dessins,cha- que soupape d'admission est commandée par un culbuteur 63 supporté en 64,comme le montre la fig.I.Une extrémité de ce culbuteur 63 s'applique contre la tige de soupape 56 et l'autre porte une vis réglable 65 coopérant avec un pous- soir 66 guidé dans un fourreau 67 prévu dans l'enveloppe 12
L'extrémité intérieure du poussoir porte sur une ca- me 68,
commandant la soupape d'admission 54 et montée sur un prisonnier 69 maintenu par l&enveloppe 12.Les extrémités ex- térieures des trois prisonniers 69 sent supportées d'un côté de la machine dans un couvercle plat 70 et les extrémi- tés extérieures des prisonniers analogues de l'autre côté de la machine sont maintenues dans un couvercle creux qI qui sera décrit dans la suite,Chaque prisonnier ou axe 69 porte,comme le montre la fig.2,nne came d'échappement 72 coopérant avec un poussoir 73 coulissant dans un fourreau 74 prévu dans l'enveloppe 13.
L'extrémité extérieure de chaque poussoir 73 agit sur une extrémité du culbuteur 75 supporté en ?6.L'extrémité intérieure de chaque culbuteur 75 s'applique contre l'extrémité extérieure de la tige 77 de la. soupape d'échappement 55 correspondante.
L'extrémité du culbuteur actionnant la soupape por- te une vis réglable ou une pièce similaire 78.Les soupapes d'échappement 55 sont de construction analogue à celle des soupapes d'admission 54 et comportent une tige 77 aveo tê- te de champignon,la dite tige coulissant dans un fourreau 79,vissé dans l'enveloppe 12 et munie d'un ressort 80,mainte- nant la soupape sur son siège 81 à l'aide d'un chapeau 82 fixé sur la tige.Chaque prisonnier ou axe 69 porte une roue dentée 83,Les trois roues dentées 83 d'un côté de la machi- ne engrènent avec la roue dentée 84 montée sur l'arbre
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principal I,
les trois roues analogues de l'autre côté de la machine engrènent avec une roue sembable 84 également mon- tée sur l'arbre principale.On voit ainsi que l'arbre prin cipal I provoque la rotation des cames d'admission 68 et d'échappement 73 actionnant respectivement les soupapes d'ad- mission 54 et d'échappement 55,
au moment convenable.L'arbre principal est supporté dans des paliers à billes appropriés 85 logés dans des corps cylindriques 87 et 88.Ceux-ci sont situés dans l'enveloppe principale 12 et leurs parois latéra- les intérieures forment la paroi latérale II de chacune des chambres 13 et 14.Les corps cylindriques 87 et 88 portent des bossages 89 venus de fonte et destinés à recevoir les prisonniers ou axes 69.Chaque corps cylindrique présente une bride 90 servant à le boulonner à l'enveloppe 12 à l'aide de prisonniers ou de boulons 91.Ces corps 87 et 88 sont creux de fagon à ménager des cavités annulaires intérieures 92 pour l'eau réfrigérente.Des tubulures 93 et 94 munies d'ou- vertures sont prévues sur chaque corps cylindrique.
Les tubulures 93 communiquent avec les cavités annu- laires 95 de l'enveloppe principale 13,les dites cavités an- laires 95 étant en communication avec la cavité centrale 96 de l'enveloppe 13.Celle-ci est munie de deux arrivées d'eau 97 communiquant avec la cavité intérieure 96.L'eau entrant par ces arrivées 97 s'écoule à droite et à gauche de la, cavité centrale 96 à travers les cavités annulaires 95,tubulures 93, cavités 92 et orifices de sortie 94.Chacun de ces orifices 94 est pourvu d'un raccord d'écoulement 98.Les raccords d'arrivée 97 et d'écoulement 98 sont agencés de la manière connue afin d'assurer un refroidissement efficace par circulation d'eau.
Si l'on veut,on peut faire actionner une pompe de circulation directement par le moteur.Cette pompe peut être commandée par un arbre auxiliaire 99 supporté dans des pa- liers logés dans une partie 100,venue de fonte,avec le cou- vercle creux 71,L'arbes 99 porte une roue hélicoïdale 101
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engrenant avec une Boue hélicoïdale 102 clavetée sur l'arbre principal I.La, pompe de circulation est ainsi commandée direc- tement par l'arbre principal I.Celui-ci est supporte à ses extrémités pans des paliers à billes 103 et porte des man- chorrs ou autres moyens appropriés destinés à maintenir la dis- tance entre les anneaux de palier ou autres pièces.
Une extré- mité de l'arbre I porte un volant ou une pièce similaire 104.
Si l'on veut,l'arbre 99 peut être utilisé pour commander ou agir comme arbre distributeur du mécanisme d'allumage.
On peut introduire de l'huile de graissage dans l'enve- loppe 12 afin de graisser diverses parties de la machines tel- les que les roues dentées des cames et leurs annexes;on pré- voit deux réservoirs d'huile 105,situés entre les corps cy- lindriques 87 et 88,d'une part,et les couvercles respectifs 70 et 71 d'autre part,et contenant le mécanisme à cames.Chaque réservoir 105 est muni à sa base d'un tube de niveau 105 avec un orifice de vidange 107.Le couvercle creux 71 comporte une chambre annulaire 108 et une ouverture d'admission 109 du flui de combustible;celui-ci traverse la chambre 108 et arrive aux soupapes d'admission 54 en passant par les orifices 110 ména- gés dans des renflements III venus de fonte avec l'enveloppe principale 13.
Ces renflements III sont divisés dans leur par- tie centrale par une cloison 112 de manière à créer d'un côté de chacun de ces renflements III des ouvertures 113 d'échap- pement des gaz brûlés.
A la sortie de chaque conduit d'échappement 113,le couvercle creux 71 est pourvu d'un tube 114 dont le prolonge- ment avec bride 115 est relié au tuyau d'échappement 116.On voit que le ouvercle 71 porte trois tubes d'échappement 114 et trois tuyaux d'échappement 116 et que le mélange combustible, arrivant par l'orifice d'admission 109 et traversant la cham- bre annulaire 108,est réchauffé efficacement par les gaz d' échappement circulant dans les tubes 114.
En admettant que la machine f onctionne et que le rotor
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2 tourne dans le sens de la flèche ( fig.5 ),le mélange com- bustible est aspiré dans le compartiment ± tandis que les gaz brûlés s'échappent du compartiment b par la soupape d'échappe- ment 55.Le mélange est comprimé dans le compartiment a et se trouve prêt à l'allumage qui est provoqué par les bougies ré- glées à cet effet.On comprend que lors de la rotation du rotor chacun des compartiments a,b et c augmente de volume pendant les périodes d'aspiration et de combustion et diminue de volu- me pour comprimer efficacement le mélange ou refouler les gaz brûlés y contenus,
La soupape d'échappement 55 du compartiment reste ouverte pendant l'échappement des gaz lors de la rotation partielle du rotor excentrique 2 jusqu'au moment où le volume minimum de ce compartiment est atteint.
Lors de l'agrandissement du compartiment b ,par exem- ple,provoqué par la rotation du rotor excentrique 2,le culbu- teur et le mécanisme à cames ouvrent la soupape d'admission 54 pour permettre l'arrivée du mélange combustible par les orifices IIO,la chambre annulaire 108 et l'orifice d'admission 109.
Le mouvement suivant du rotor*2 diminue le volume du compartiment b et comprime le mélange.Pendant la période de compression les soupapes d'admission 54 et.d'échappement 55 sont fermées et les pièces coulissantes 16 et 17 ainsi que leurs sabots empêchent la pénétration du mélange comprimé dans les compartiments voi- sins a et c .Après la compression du mélange vient l'allumage afin de donner une nouvelle impulsion au rotor.Lors de la di- minution du volume du compartiment b s'effectue l'échappement et la soupape d'échappement 55 est ouverte par son mécanisme @ qui la ferme lorsque le compartiment atteint son volume minimum.
La soupape d'admission est ouverte lorsque le comparti- ment augmente de volume.La même succession d'opérations a lieu dans tous les compartiments a,b,c,d,e,et f et le mécanisme de distributeur est réglé de façon à assurer le meilleur rendement.
Le mélange combustible est allumé dans les comparti - ments, de préférence,dans l'ordre suivant:a,c,b,d,f,e,Le moteur
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f onctionne,d'après le cycle connu sous le nom de cycle d' "Otto ".Cela veut dire que dans chaque compartiment il y a d'abord aspiration lorsque le volume augmente,puis compres- sion lorsque ce volume diminue,ensuite allumage et augmen- tation de volume,enfin échappement lors de la seconde dimi- nution de volume.Les trois compartiments d,e et f de la chambre 14,non représentés dans la coupe,sont disposés der- rière les compartiments a,b et c de la chambre 13.
La fig.IS montre une variante dans laquelle les anneaux 8,9 et 10 à faces latérales en biseau sont suppri- més, l'anneau 7 est augmenté en épaisseur et présente sur ses faces latérales des rainures 117 à section triangulaire.
Un segment fendu 118 à section triangulaire s'engage dans chaque rainure 117.Ces segments 118 ont un diamètre légè- rement supérieur à celui des rainures 117 de façon que les faces latérales des segments 118 s'appliquent contre les parois II des chambres 13 et 14 et y maintiennent l'étanché- ité.
Une autre variante est représentée sur la fig.16 dans laquelle les anneaux 7 présentent une rainure circu- laire intérieure 119,de grande profondeur,et des rainures 120 sur la partie extérieure,de façon que l'anneau soit flexible et capable de s'élargir latéralement pour former un joint étanche avec les parois II des chambres 13 et 14.
Les fig.I7 et 18 montrent une autre variante dans la- quelle les éléments de connexion 38 et 39,ainsi que les sa- bots 42,sont supprimés et remplacés par les ressorts 121, Ceux-ci peuvent être plats et sont fixés chacun en leur milieu à une goupille 133,
montée librement dans une ouver- ture pratiquée dans le prolongement 22 ou 23 du corps cylin- drique 21 de chaque pièce coulissante.Les extrémités des ressorts 131 forment des élargissements cylindriques 123 s' engageant dans les rainures 43 et 44 obtenues par la diffé-
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rence des largeurs des divers-anneaux du rotor.Les ressorts agissent a.insi de façon semblable à l'action des sabots et des éléments de connexion et appliquent le sabot pivotant 32 contre le ou les anneaux extérieurs du rotor assurant le contact étanche des pièces ooulissantes.
L'agencement est conçu de manière que les anneaux extérieurs en biseau s'étendent latéralement en s'appli- quant contre les parois II et forment ainsi un contact cir- culaire étanche.
Si l'on veut,on peut enlever partiellement les élar- gissements sylindriques 123 en les munissant de galets di- minuant le frottement ou de pièces similaires 124.Des ga- lets 124 doivent être de préférence de diamètre légèrement supérieur à celui des élargissements cylindriques 123.
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Improvements to rotary internal combustion engines, explosion engines, rotary pumps and rotary machines.
The present invention relates to improvements made to rotary internal combustion engines and (or) internal combustion engines, rotary pumps and rotary machines.
The object of the invention is in particular an improved rotary machine, a pump or a compressor, acting very efficiently in both directions of rotation.
Another object of the invention is a rotary engine operating on the "Otto" cycle and arranged so that the rotary part is perfectly balanced during the pre-compression, ignition and exhaust operations. ment in the various compartments of the rotor (s) eccentrically contained in a fixed outer casing.
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More particularly, the subject of the invention is a rotary internal combustion engine, a pump, a compressor or a similar machine comprising the following parts:
A fixed casing comprising one or more cylindrical chambers, a main shaft mounted in said casing at the center of the chambers so as to be able to rotate, a cylindrical rotor disposed in each chamber and mounted eccentrically on the main shaft, a or several sliding parts disposed radially in each chamber and connected to the rotors so as to divide each chamber into several compartments, an inlet valve and an exhaust valve in each compartment, the arrangement being such that, in in the case of a rotary engine, the combustible mixture can be admitted into each compartment, compressed during the rotation of the eccentric rotor,
on to cause the explosion causing the main shaft to rotate in either direction depending on the engine setting, and finally can escape from each compartment. In the case of the pump or compressor, the fluid arrives through the intake valves and; escapes from the compartments through the exhaust valves during the rotation of the rotor (s) actuated by the main shaft. It is understood that, in the case of an internal combustion engine, the combustible mixture, in each compartment may be gaseous or liquid, in the latter case preferably in the atomized or vaporized state, and that the combustion may be determined electrically or by spontaneous ignition or decomposition of the fuel, caused by pressure compression,
or directly using an ignition device such as spark plugs.
The invention then consists in placing several annular members on the periphery of each rotor, the outer rings resting against the supporting pivoting shoes.
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carried by co-ordinating parts, these comprising devices such as shoes to cooperate with said annular members;
the aforementioned sliding parts are cylindrical and of larger diameter than the width of the chambers of the rotors, so that the extensions of said sliding parts carrying the shoes are housed in the radial spaces or the like formed in the side walls of the chambers , the arrangement being made so as to seal each compartment and prevent any leakage of gas, both circumferentially and laterally and radially, along the walls of each rotor and its adjoining parts; thus sealing is achieved. perfect joint with minimum friction and ease of operation of various parts.
Another object of the invention is a rotary internal combustion engine or a similar engine comprising an outer cylindrical casing, made of cast iron, with orifices in connection with intake and exhaust valves and having an outer casing. interior hollow bulge which forms one of the side walls of each of two chambers, - two cylindrical bodies connected to the aforementioned inner bulge and forming the other side wall of the chambers, - a cylindrical rotor mounted eccentrically in each chamber and fixed to the main drive shaft, end covers fixed to the outer casing, one of these covers being hollow and having an inlet port for the combustible mixture from the ports in said hollow cap in relation to the ports admission provided in the outer casing,
pipes of the hollow cover communicating with the exhaust openings of the casing, and finally, of the main shaft bearings supported by the cylindrical bodies and by the end covers.
The description which will follow with reference to the drawings given by way of example will make it clear how the invention can be implemented. These drawings represent
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tent an internal combustion engine constructed according to the invention, it being understood that this engine can be used as an octopus or compressor on condition that it is modified and trained accordingly.
Fig.I is an elevational view of the engine, according to the invention.
Fig.2 is a longitudinal section of this engine along line A-A in Fig.5.
Fig.3 is a section, end view, along line B-B of Fig.2.
Fig. 4 is a front view of the machine in the direction of the arrow to the right in Fig. 2.
Fig.5 is a cross section taken along line 0-0 in Fig.2.
Fig. 6 is a cross section taken on line D-D of fig.2.
Fig. 7 is a longitudinal section, on a larger scale, of one of the sliding parts.
Fig.8 is a section along E-E of fig.7.
Fig.9 is a longitudinal section of one of the sliding parts, section normal to that of Fig.7.
Fig.IO is a view from below of the above-mentioned part.
FIG. II is a detailed perspective view of a connecting element.
Fig.I2 is a detailed perspective view of one of the shoes cooperating with the inner surface of one of the annular members, located on the rotor.
Fig.I3 is a perspective view showing the contact surface of one of the pivoting shoes.
Fig.I4 is a perspective view showing the top of the shoe of Fig.I3.
Fig.I5 is a detail cross section of a variant of the rotor ring.
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Fig. I6 is a similar section of another variant.
Fig. 17 is an elevational view of a variant of the members connected to the sliding part and intended to apply the pivoting shoe to the center of the rings of the rotor.
Fig. 18 is a view in elevation normal to that of fig. I7, with the rotor rings removed.
Referring to figs. 1 to 6 inclusive and more particularly to fig. 2 it can be seen that the main shaft 1 carries two rotors 2 and 3, mounted eccentrically. One of these rotors is preferably formed of 'one part with the shaft, the other is keyed to it. If desired, the main shaft can be hollow and cooled by circulating water or by lubricating oil, The rotors 2 and 3 are opposed so that their largest diameters are offset by 180, said rotors being spaced on the shaft I and lying in parallel planes. Each of the rotors 2 and 3 is surrounded by several sliding rings or similar parts 4,5,
6 and 7. The outer ring 7 is surrounded by two rings 8 and 9 between which there is a ring 10 with a triangular section. One of the side faces of the rings 8 and 9 is bevelled in order to correspond to the ring 10 with triangular section. The apex of the triangular section of this ring is directed outwards so as to apply the rings 8 and 9 against the walls II of the casing designated hereinafter by 12. of the casing 12 form cylindrical chambers 13 and 14 in which the rotors 2 and 3 rotate. The sliding rings can be divided transversely and are arranged so as to be able to effect relative movements in order to ensure the seal gas with minimum friction. Each rotor thus designed with rings 4 to 10 cooperates
with sliding parts 15, 16 and 17. These slide in cylindrical extensions 18, 19 and 20 of the casing 13. These sliding parts can be cooled.
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dies with water and / or have outer grooves to facilitate cooling and lubrication. The outer grease grooves, or depressions, may be inclined and must have solid portions at each end to maintain the tightness.Each of the chambers
13 and 14 is provided with cylindrical extensions 18,19 and 20 receiving the respective sliding parts 15,16 and 17 so that each of the rotors 2 and 3 cooperates with three sliding parts dividing each chamber 13 or 14 into three separate compartments, a,
b and c in chamber 13 and d, e and f in chamber 14. These latter compartments d, e and f, not shown in the sections, are arranged in the same way as compartments a, b and c of the chamber. bre 13. As each of the sliding parts 15, 16 and 17 and the extensions 18, 19 and 20 have approximately the same construction, the detailed description of a sliding part should be sufficient to understand the construction of all these parts. Referring more particularly to the sliding parts and their annexes shown in Figs. 2 and 5 and in detail in Figs. 7 to 14, it can be seen that each sliding part comprises a cylindrical body 21 provided with extensions 22 and 23 diametrically opposed and having recesses in 24 and 25, (fig. 8,9 and 10).
The ends of these recesses are provided with rectangular openings 26 and 27.
The inner end of the cylindrical body 21 of each sliding part is closed at 28 and has a recess 29 in which engages a bearing lining 30 provided with rings 31 resting in the extensions 22 and 23. The bearing is fixed. , preferably, so as not to be able to rotate, in openings made in the extensions 22 and 23. This bearing supports a pivoting shoe 32 having an arcuate bearing surface 33, of large
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of length, constantly applying against the rings 8,
9 and 10 surrounding each rotor. Figs.I3 and 14 show in detail a pivoting shoe 32 whose bearing surface 33 can be provided, if desired,
transverse grooves in order to reduce friction or it can be fitted with gaskets to maintain the seal. As a variant, the bearing surface of each shoe can have transverse grease grooves and grease holes so as to lubricate the contact surfaces of the blades and the rotors. The extensions of the pivoting shoe 32 rest so as to be able to pivot in the rings 31 of the bearing 30.
At the appropriate distance from the inner ends of the extensions 22 and 23 are formed elongated openings 34 and 35 in which engage pins 36 and 37 supported by connecting elements 38 and 39.
These have hook-shaped ends passing through the rectangular openings 26 and 27 made in the cylindrical body 21 of each sliding part. Fig. II shows in detail the connection element. hook-shaped ends are placed on a cap or a similar part 40 formed so as to be able to receive said ends. A spring 41 is arranged between the cap 40 and the closed end 28 of the cylindrical body 31. The pins 36 and 37 carry shoes 42, hereinafter referred to as clamping shoes, shown in detail in FIG. 12.
These shoes engage in the circular grooves 43 and 44 formed between the rings 4 and 7 by the reduction in the width of the rings 5 and 6. It can be seen that the springs 41 exert a traction on the connection elements 38 and 39. and bring the shoes 42 into contact with the inner surface of the outer ring 7, thus applying the bearing surface 33 of the pivoting shoe 32 against the rings 8, 9 and 10, which has the effect of maintaining the seal .
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The bevelled side faces of the rings 8, 9 and 10 keep the outer side faces of the rings 6 and 9 pressed against the side walls II of the casing 12 thus preventing the leakage of fluid along the side walls of the chambers 13 and 14. The diameter of the extensions 18, 19 and 20 is greater than the width of the chambers 13 and 14 so that the connecting elements 38 and 39 are disposed outside the width of the chambers in the opposite curved portions. cylindrical extensions 18, 19 and 20, which causes tight contact of the rings 8 and 9 with the side walls II. Each of the cylindrical extensions 18,
19 and 20 is closed by a screwed cover preferably in each extension. The cover 45 carries an internal rod 46 on which is mounted a disc 47 normally closing off the orifices 48 made in said cover 45, The disc 47 is normally applied against the cover 45 under the action of a spring 49 resting, on the one hand, against the disc 47 and, on the other hand, against a nut or a similar part 50 fixed to the rod 46. Each extension 18, 19 and 20 is thus provided with an air intake valve and the arrangement is such that, during the outward movement of the sliding parts 15, 16 and 17, the air is compressed. behind the sliding part in order to react on it during the inward movement, thus facilitating it,
preventing slamming and overcoming the inertia of the moving parts. Each sliding part body 21 can receive, if desired, a piston ring SI. The sliding parts 15, 16 and 17 are arranged around each of the rotors 2 and 3 and offset by 120 from each other.
Thus, the chamber 13, comprising the rotor 2 and the sliding parts 15, 16 and 17 is from all points of view similar to the chamber 14 with its rotor 3 and the sliding parts 15, 16 and 17 located in extensions 18,
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19 and 20 of the casing 13, the main difference being that the rotors are 180 degrees offset from each other. These rotors rotate in parallel planes within the casing 13.We thus obtain a balanced machine, it being understood that this one can have one, two, three or more rotors and that, in the case of three rotors,
their offset should preferably be 120. Near each of the sliding parts 15, 16 and 17 in the direction of clockwise in fig. 5 there are one or two spark plugs 52 and 53, shown on FIG. I, intended to ignite the mixture in each of the compartments ab and ± of the chamber 13 and of the compartments d, e and f of the chamber 14. The candle 53 is preferably arranged radially and the candle 52 obliquely. Next to the spark plugs 52 and 53 in a clockwise direction are located an intake valve 54 and an exhaust valve 55, the latter being near the next sliding part when always moves in the same direction.
It can thus be seen that in each gap, between two sliding parts, there is an intake valve 54 and an exhaust valve 55 for each of the compartments a, b and ± of the chamber 13 and d, e and! of the chamber 14. Each inlet valve 54 has a mushroom head valve supported by a rod 56 terminated by a cap 57. Between this and a sleeve 58 of the rod 56 is a spring 59 now normally the mushroom head of the valve on its seat 60.The sleeve 58 carrying the seat body 60 is screwed or otherwise fixed in the casing 12 and designed so as to reserve an intake passage 61 communicating with the intake ports 62 provided in the envelope V2 in the manner which will be described below.
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The inlet valves, designated 54, are controlled by a suitable mechanism by means of cams or the like.
In the construction shown in the drawings, each inlet valve is controlled by a rocker arm 63 supported at 64, as shown in Fig. I. One end of this rocker arm 63 rests against the valve stem 56 and the other carries an adjustable screw 65 cooperating with a pusher 66 guided in a sleeve 67 provided in the casing 12
The inner end of the pusher bears on a cam 68,
controlling the inlet valve 54 and mounted on a prisoner 69 held by the casing 12. The outer ends of the three prisoners 69 are supported on one side of the machine in a flat cover 70 and the outer ends of the similar prisoners on the other side of the machine are held in a hollow cover qI which will be described below, Each prisoner or axis 69 carries, as shown in fig.2, an exhaust cam 72 cooperating with a pusher 73 sliding in a sleeve 74 provided in the envelope 13.
The outer end of each pusher 73 acts on one end of the rocker arm 75 supported at 6. The inner end of each rocker arm 75 rests against the outer end of the rod 77 of the. corresponding exhaust valve 55.
The end of the rocker arm actuating the valve carries an adjustable screw or the like 78. The exhaust valves 55 are similar in construction to the intake valves 54 and have a rod 77 with a mushroom head, said rod sliding in a sheath 79, screwed into the casing 12 and provided with a spring 80, holding the valve on its seat 81 by means of a cap 82 fixed on the rod. Each prisoner or axis 69 carries a toothed wheel 83, The three toothed wheels 83 on one side of the machine mesh with the toothed wheel 84 mounted on the shaft
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principal I,
the three similar wheels on the other side of the machine mesh with a similar wheel 84 also mounted on the main shaft. It is thus seen that the main shaft I causes the rotation of the inlet cams 68 and of exhaust 73 respectively actuating the inlet 54 and exhaust 55 valves,
The main shaft is supported in suitable ball bearings 85 housed in cylindrical bodies 87 and 88.These are located in the main casing 12 and their inner side walls form the side wall II of each of the chambers 13 and 14. The cylindrical bodies 87 and 88 carry bosses 89 made of cast iron and intended to receive the prisoners or pins 69. Each cylindrical body has a flange 90 used to bolt it to the casing 12 using of prisoners or bolts 91. These bodies 87 and 88 are hollow so as to provide internal annular cavities 92 for the refrigerant water. Tubings 93 and 94 provided with openings are provided on each cylindrical body.
The pipes 93 communicate with the annular cavities 95 of the main casing 13, the said anterior cavities 95 being in communication with the central cavity 96 of the casing 13. This is provided with two water inlets. 97 communicating with the interior cavity 96. The water entering through these inlets 97 flows to the right and left of the central cavity 96 through the annular cavities 95, tubes 93, cavities 92 and outlets 94. these orifices 94 is provided with a flow connection 98. The inlet 97 and flow 98 connections are arranged in known manner in order to ensure efficient cooling by circulating water.
If desired, a circulation pump can be actuated directly by the motor. This pump can be controlled by an auxiliary shaft 99 supported in bearings housed in a part 100, made of cast iron, with the cover hollow 71, The shaft 99 carries a helical wheel 101
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meshing with a helical slurry 102 keyed on the main shaft I. The circulation pump is thus directly controlled by the main shaft I. This is supported at its flanged ends by ball bearings 103 and carries handles - chorrs or other suitable means intended to maintain the distance between the bearing rings or other parts.
One end of the shaft I carries a flywheel or the like 104.
If desired, the shaft 99 can be used to control or act as the distributor shaft of the ignition mechanism.
Lubricating oil can be introduced into the casing 12 in order to lubricate various parts of the machine such as the toothed wheels of the cams and their attachments; two oil tanks 105 are provided, located between the cylindrical bodies 87 and 88, on the one hand, and the respective covers 70 and 71 on the other hand, and containing the cam mechanism. Each tank 105 is provided at its base with a level tube 105 with a drain port 107.The hollow cover 71 has an annular chamber 108 and an inlet opening 109 for the fuel fluid; the latter passes through the chamber 108 and arrives at the inlet valves 54 through the orifices 110 provided. in bulges III made of cast iron with the main casing 13.
These bulges III are divided in their central part by a partition 112 so as to create on one side of each of these bulges III openings 113 for escaping the burnt gases.
At the outlet of each exhaust duct 113, the hollow cover 71 is provided with a tube 114, the flanged extension of which 115 is connected to the exhaust pipe 116. It can be seen that the opening 71 carries three tubes of exhaust 114 and three exhaust pipes 116 and that the combustible mixture, arriving through the intake port 109 and passing through the annular chamber 108, is efficiently heated by the exhaust gases circulating in the tubes 114.
Assuming that the machine is running and the rotor
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2 rotates in the direction of the arrow (fig. 5), the fuel mixture is sucked into compartment ± while the burnt gases escape from compartment b through the exhaust valve 55. The mixture is compressed in compartment a and is ready for ignition which is caused by the spark plugs set for this purpose. It is understood that during the rotation of the rotor each of the compartments a, b and c increases in volume during periods of suction and combustion and decreases in volume to effectively compress the mixture or discharge the burnt gases contained therein,
The compartment exhaust valve 55 remains open during the exhaust of the gases during the partial rotation of the eccentric rotor 2 until the moment when the minimum volume of this compartment is reached.
When the compartment b is enlarged, for example, caused by the rotation of the eccentric rotor 2, the rocker and the cam mechanism open the inlet valve 54 to allow the arrival of the combustible mixture through the orifices. IIO, the annular chamber 108 and the inlet port 109.
The following movement of the rotor * 2 decreases the volume of compartment b and compresses the mixture. During the compression period the inlet 54 and exhaust 55 valves are closed and the sliding parts 16 and 17 together with their shoes prevent the penetration of the compressed mixture into the adjacent compartments a and c. After the compression of the mixture comes the ignition in order to give a new impulse to the rotor. When the volume of the compartment b decreases, the exhaust and the exhaust valve 55 is opened by its mechanism @ which closes it when the compartment reaches its minimum volume.
The inlet valve is opened when the compartment increases in volume. The same sequence of operations takes place in all compartments a, b, c, d, e, and f and the valve mechanism is adjusted so as to ensure the best performance.
The combustible mixture is ignited in the compartments, preferably in the following order: a, c, b, d, f, e, The engine
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works, according to the cycle known as the "Otto" cycle. This means that in each compartment there is first suction when the volume increases, then compression when this volume decreases, then ignition and increase in volume, finally exhaust during the second decrease in volume. The three compartments d, e and f of chamber 14, not shown in the section, are arranged behind compartments a, b and c from bedroom 13.
Fig.IS shows a variant in which the rings 8, 9 and 10 with bevelled side faces are omitted, the ring 7 is increased in thickness and has on its lateral faces grooves 117 of triangular section.
A split segment 118 of triangular section engages in each groove 117. These segments 118 have a diameter slightly greater than that of the grooves 117 so that the side faces of the segments 118 rest against the walls II of the chambers 13 and 14 and maintain tightness therein.
Another variant is shown in Fig. 16 in which the rings 7 have an inner circular groove 119, of great depth, and grooves 120 on the outer part, so that the ring is flexible and capable of being seated. widen laterally to form a tight seal with the walls II of the chambers 13 and 14.
Figs. 17 and 18 show another variant in which the connecting elements 38 and 39, as well as the pads 42, are omitted and replaced by the springs 121, These can be flat and are each fixed in their middle to a pin 133,
freely mounted in an opening formed in the extension 22 or 23 of the cylindrical body 21 of each sliding part. The ends of the springs 131 form cylindrical enlargements 123 engaging in the grooves 43 and 44 obtained by the different
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the widths of the various rings of the rotor. The springs thus act similarly to the action of the shoes and the connection elements and apply the pivoting shoe 32 against the outer ring (s) of the rotor ensuring the sealed contact of the parts sliding.
The arrangement is designed so that the beveled outer rings extend laterally, resting against the walls II and thus form a tight circular contact.
If desired, the sylindrical enlargements 123 can be partially removed by providing them with friction-reducing rollers or similar parts 124. Rollers 124 should preferably be of a slightly larger diameter than that of the cylindrical enlargements. 123.