BG809Y1 - Радиалнобутален мотор - Google Patents

Abstract

Моторът е с вътрешно, респективно външно, горене и смесообразуване, приложим е в транспортното и енергийното машиностроене. Състои се от рама (1, 2) и неподвижен блок (3) с напречни двутактов и компресорен цилиндър (5 и 6), включващи изпускателни прозорци (13), преливен канал (18), свещ (17), впръсквателен и смукателен вентил (16, 20). В ротационен елипсовиден корпус (4, 9) опират ролки (8) на бутала (7). В един вариант на изпълнение блокът (3, 5, 6) с бутала (7) е ротационен, с въздушно охлаждане. В друг вариант на изпълнение корпусът (4, 9) е цилиндричен, а цилиндрите (5, 6) са глухи и огледално набити, свързани чрез преливен канал (18). Втрети до пети вариант на изпълнение с външно горене, налягането в горещите и студените камери (33 и34), свързани чрез топлообменник (35), регенератор (36) и охладител (37), изисква компресор (32). Вшести вариант на изпълнение радиални цилиндри (5)с глави (53), включващи клапани (54, 55), токоразпределител (56), респективно впръскващ елемент с дюза (57, 16) и свещ (17) към вихрова камера (59), имащи разпределителен вал (60, 61), съединен с корпуса (4), осигуряват удължено разширение, без остатъчни газове. В седми вариант на изпълнение отворът (13) на двутактов мотор (64) завършва с огнище (39) на стирлингов мотор (65) с горелка (40) към въздухонагревател (41). Водещите колела (15) на моторите (64, 65) са зацепени зад водеща шийка (19) намотора (65).

Description

(54) РАДИАЛНОБУТАЛЕН МОТОР

Област на техниката

Полезният модел се отнася до радиалнобутален мотор, по-специално двутактов, респективно Стирлингов, приложим в мотостроенето.

Предшестващо състояние на техниката

Известен е четиритактов радиалнобутален мотор, включващ рама с капак и цилиндров блок, към които е лагерован корпус. В блока е набит напречно цилиндър, в който са монтирани противодействащи бутала, чиито ролки опират в елипсовидна повърхнина. Между буталата е херметизирано работно пространство с отвори, които са свързани периодично с отвора за пълнене, запалителната свещ и отвора за изпускане. При всеки оборот на блока се осъществява един четиритактов цикъл /1/.

Характерно за известния мотор е ненадеждното шибърно газоразпределение, незадоволителното охлаждане на цилиндровия блок, както и непригодността му за вътрешно смесообразуване.

Техническа същност на полезния модел

Задача на полезния модел е да се осъществи правилно газоразпределение, надеждно охлаждане и възможност за вътрешно смесообразуване.

Задачата е решена, като е създаден радиалнобутален мотор, включващ рама с капак и цилиндров блок, върху които е лагерован корпус. В блока са набити напречно цилиндри, в които са монтирани противодействащи бутала, чиито ролки спират в съответна повърхнина на корпуса. Съгласно полезния модел между буталата са херметизирани двутактово и компресорно пространства с отвори. Корпусът е лагерован в капака чрез втулка, върху която е набито конзолно водещо зъбно колело. С двутактовото пространство са свързани впръсквателен вентил и свещ. Едното бутало е в периодичен контакт с прозорците на изпускателния отвор, а насрещното бутало е припокриващо прозорците на преливния канал, който е свързан с компресорното пространство. Неподвижният блок е набит в рама та, а в отвора, на насрещната му шийка, е монтиран смукателен вентил. Буталото има пета, която е разположена безконтактно в канал на корпуса. При едно вариантно изпълнение, корпусът е притегнат между рама и капак, в които е лагерован ротационен блок, между чиято шийка и капака, е монтирано лабиринтово уплътнение. Изпускателният отвор и охлаждащите лопатки са насочени към шумозаглушителя. Към блока с закрепена пускова шпилшайба. При друго вариантно изпълнение, корпусът има цилиндрична и ексцентрично разположена повърхнина, а в блока са набити напречно и съосно, глухи и огледално разположени, двутактов и компресорен цилиндър. Двутактовото пространство е свързано периодично с компресорното, чрез напречен преливен канал. В компресорното бутало има канал, който е свързан периодично със смукателния отвор. При трето вариантно изпълнение, към конзола на рамата е закрепен неподвижно горещ блок с цилиндър. Блокът е закрепен подвижно към студения корпус чрез втулка на студения корпус. Втулката е лагерована върху рамата и завършва с ексцентрик за компресора. Към горещия корпус е закрепена огледално втулка, лагерована върху същата рама и върху втулката е набито водещо зъбно колело. Горещото и студеното пространство са свързани чрез топлообменник, регенератор и охладител. Горещият и студеният блок са съединени неподвижно под 45°, а ротационните елипсовидни повърхнини са успоредни. При четвърто вариантно изпълнение, горещият и студеният корпус са закрепени съосно към рамата. В обединените ротационни, горещ и студен блок са набити успоредно съответни цилиндри. Горещата шийка е водеща, а студената шийка завършва с ексцентрик за компресора. При пето вариантно изпълнение, обединените и ротационни, горещ и студен корпус имат опонентни и цилиндрични, ексцентрични повърхнини. В неподвижния блок, с два горещи и два студени отвори, са набити под 90° две съосни, глухи, горещи цилиндри и два съосни студени цилиндри, чиито горещи и студени пространства са свързани паралелно с отворите, чрез топлообменници, регенератори и охладители, като осцилиращи потоци от сгъстен газ. При шесто вариантно изпълнение, овалният контур на корпуса включва ексцентрично скъсяване и удължение. Радиалните цилиндри с глави са притиснати ак сиално в разполовения блок, като главите с изпускателни и смукателни отвори имат съответни клапани, свещи с токоразпределител, респ. впръсквателни елементи с дюзи към камери. Между главите е лагерован разпределителен вал с гърбици, който е набит в шийка, респ. водещо колело, и включва стърчаща изпускателна тръба с перфорация в шумозаглушителя. При седмо вариантно изпълнение изпускателният отвор на двутактов мотор завършва в огнище на Стирлингов мотор, включващ горелка с въздухонагревател и дроселова клапа преди димоотвода, а водещите колела на моторите са зацепени зад обща водеща шийка на редуктора им.

Предимство на полезния модел е многоцелевата, опростена и компактна, надеждна конструкция на мотори с вътрешно и/или външно горене.

Описание на приложените фигури

Полезният модел е пояснен по-подробно чрез примерните изпълнения, показани на приложените фигури, където:

фигура 1 представлява надлъжен разрез на двутактово изпълнение;

фигури от 2 до 5 - функционална схема на мотора фиг. 1, за половин оборот;

фигура 6 - надлъжен разрез на първото вариантно изпълнение;

фигури от 7 до 10 - функционална схема на мотора от фиг. 6;

фигура 11 - надлъжен разрез на калоризаторен мотор от фиг. 6, с керосин;

фигура 12 - надлъжен разрез на второто вариантно изпълнение;

фигури 13 до 15 функционална схема на изпълнението от фиг. 12;

фигура 16 - надлъжен разрез на третото вариантно изпълнение;

фигура 17 - надлъжен разрез на четвъртото вариантно изпълнение;

фигура 18 - надлъжен разрез на четирицилиндров мотор от фиг. 17;

фигури 19 до 22 - функционална схема на мотора от фиг. 17;

фигури 23 до 26 - функционална схема на мотора от фиг. 16;

фигура 27 - надлъжен разрез на петото вариантно изпълнение;

фигури 28 до 31 - функционална схема на мотора от фиг. 27;

фигура 32 - надлъжен разрез на шестото вариантно изпълнение, А-А от фиг. 33;

фигура 33 - надлъжен разрез Б-Б от фиг. 32;

фигура 34 - разрезът от фиг. 33, но с корпус, превъртян на 90°;

фигура 35 - напречен разрез на дизелмотор, по фиг. 32 до 34;

фигура 36 - таблица за реда на процесите при мотора от фиг. 35;

фигури 37 до 40 - функционална схема на мотора от фиг. 35;

фигура 41 - конструктивна схема на седмото вариантно изпълнение.

Пример за изпълнение на полезния модел

Радиалнобуталният мотор се състои от рама 1 с капак 2 и цилиндров блок 3, върху който е лагерован корпус 4. Блокът 3 има напречни цилиндри 5 и 6 с противодействащи бутала 7 с ролки 8, опиращи в елипсообразна повърхнина 9 на корпуса 4. Между буталата са херметизирани двутактово и компресорно пространство 10 и 11, с отвори 12 и 13. Корпусът 4 е лагерован в капака 2, чрез втулка 14 на водещо зъбно колело 15. С двутактовото пространство 10 са свързани впръсквателен вентил 16 и свещ 17. Едното бутало 7 е припокриващо изпускателния отвор 13, а насрещното - преливен канал 18, към компресорното пространство 11. Блокът 3 е набит в рамата 1, а в насрещната шийка 19 има смукателен вентил 20. Пета 21 е разположена в канал 22. В един вариант на изпълнение, в рамата 1 и капака 2, е лагерован ротационен блок 3, с лабиринтово уплътнение 23. Отворът 13 и лопатките 24 са насочени към шумозаглушител 25. Предвидена е пускова шайба 26. В друг вариант на изпълнение повърхнината 9 е цилиндрична, а цилиндрите 5 и 6 са глухи и огледално набити. Каналът 27 е свързал канала 18 с отвора 12. В трети вариант на изпълнение горещ блок 3 с цилиндър 5 е позициониран в конзола 28 и лагерован в студен корпус 29 на цилиндъра 6. Студената капачка 30 е лагерована в рамата 1 и завършва с ексцентрик 31 на компресора 32. Върху горещата капачка 14 е набито водещо зъбно колело 15. Горещото 33 и студеното 34 пространство са свързани чрез топлообменник 35, регенератор 36 и охладител 37. В четвърти вариант на изпълне ние, корпусите 4 и 29 са закрепени под 45° в рама 1. Цилиндрите 5 и 6 са набити успоредно в обединените горещ и студен блок 3 и 38. Шийката на блока 38 има ексцентрик 31 на компресора 32. В пети вариант на изпълнение ротационните корпуси имат опонентни цилиндрични повърхнини 9. В неподвижните блокове 3 и 38, са набити напречно под 90°, глухи и съосни, горещи и студени цилиндри 5 и 6, чиито горещи и студени пространства 33 и 34 са свързани паралелно, чрез топлообменници 35, регенератори 36 и охладители 37, състоящи се от кухи пресечени пирамиди. Огнището им 39 има горелка 40 и въздухонагревател 41 с дроселна клапа 42 и димоотвод 43. Всеки осцилиращ поток има тариран редуцирвентил 44, предпазен клапан 45 и филтър 46. Пирамидите имат дъна 48 с отвори 49. Предвидена е изолация 50. В шести вариант на изпълнение овалният контур на повърхнината 9 има скъсени и удължени полуоси 51 и 52. Радиалните цилиндри 5 са притегнати в разполовен блок 3, включвайки глави 53 с изпускателни и смукателни отвори 12 и 13 към съответни клапани 54 и 55, свещи 17 към токоразпределител 56, респ. впръсквателен елемент 57 с дюза 16 към камера 59. Между главите 53 е лагерован разпределителен вал 60 с гърбици 61, който е набит във водеща шийка 19, респ. колело 15 и включва стърчаща изпускателна тръба 62 с перфорация 63, разположена в шумозаглушител 25. В седми вариант на изпълнение изпускателният отвор 13 на двутактов мотор 64 завършва в огнище 39 на Стирлингов мотор 65, включващо горелка 40 с въздухонагревател 41 и дроселова клапа 42 преди димоотвода 43. Водещите колела 15 на моторите 64 и 65 са зацепени като редуктор, с водеща шийка 19, към ротора на мотора 65.

Моторите съгласно фиг. 16, 17, 18 и 27 действат по цикъла на Стирлинг. При моторите от фиг. 6, 12, 17 и 18 моментът се извежда чрез шийката 19, а при фиг. 1, 6 и 27 - чрез зъбното колело 15. При фиг. 32 водещи са и шийката 19 и колелото 15, задвижващи и разпределителния вал 60. Буталата 7 фиг. 1, 6 и 11 осигуряват правопоточно продухване и пълнене, през преливния канал 18. Двутактовата смес се всмуква през отвора 12 и вентила 20 в компресорното пространство 11, чрез ролките 8 и повърхнината 9, след което при следващия ход на противодействащите бутала 7, постъпилата в пространството 11 двутактова горивна смес се сгъстява и през канала 18 продухва и пълни работното пространство 10, където при фиг. 6 сгъстената смес се възпламенява електроискрово, респективно калоризаторно. Следва разширение в пространството 10 и сгъстяване на горивната смес в пространството 11 фиг. 11, а при следващия ход (фиг. 8) се повтарят описаните процеси. Двутактовият цикъл протича за половин оборот на цилиндровия блок 3, защото повърхнината 9 е елипсовидна, респективно за половин оборот на корпуса 4, при фиг. 1 до 5, където дизелово гориво се впръсква чрез вентила 16 директно при фиг. 4, но се допуска и бензиново вариантно изпълнение, с външно смесообразуване. Сравнително малкият ексцентрицитет на повърхнината 9 се компенсира чрез броя на циклите, който е два пъти по-висок, отколкото при цилиндрична повърхнина 9 (фиг. 12), допускаща по-голям ексцентрицитет. На фиг. 12 моторът действа с двутактова смес, а целият въртящ момент задвижва мембранен компресор 32, например за помпане на автомобилни гуми. Неговата свещ 17 е нагревателна. В случая лабиринтовото уплътнение 23 (фиг. 6) е заменено с традиционни уплътнителни пръстени, върху водещата шийка 19. При Стирлинговите мотори (фиг. 16, 17, 18 и 27), сгъстеният въздух от компресора 32 допълва студеното пространство 34, компенсирайки загубите от пропуски и неплътности, чрез тарирания възвратен вентил 44. Сгъстеният въздух се нагрява изохорно в топлообменника 35 и се охлажда изохорно в охладителя 37, при което обемът му се изменя осцилиращо, а върху съответните бутала действат газовите сили от изотермичното разширение и сгъстяване. Резултатната газова сила и съответният ексцентрицитет образуват въртящ момент при шийката 19, респективно зъбното колело 15. Действието на мотора (фиг. 16) е показано на фиг. 19 до 22, а моторът (фиг. 17) действа според фиг. 23 до 26 биротационно. Двупоточният мотор (фиг. 27) действа по фиг. 28 до 31. При разширителния процес екраните 37 поглъщат част от топлината на сгъстения въздух, минаващ през регенератора 36, която отдават обратно на осцилиращия поток, при изотермичното сгъстяване. При еднакви основни размери, моторът (фиг. 18) е два пъти по-мощен от мотора на фиг. 17, понеже е четирицилиндров. Второ то вариантно изпълнение (фиг. 12) е двутактов аналог на ванкеловия ККМ, защото функционалните им схеми са еднакви и мощността им се изчислява по една формула, а трите вдлъбнатини по планетния ротор са аналогични с преливния канал 18 на фиг. 13 до 15. За разлика от четиритактовите двуцилиндрови мотори, при изпълнението фиг. 32 до 34, поради нееднаквите полуоси на контура 9; 51 и 52, обемът на компресионните пространства (фиг. 34) не е еднакъв, както не са еднакви и ходовите обеми след пълненето и разширението (фиг. 33). Така остатъчните газове се заменят с горивна смес и отработилите газове се изпускат с намалена температура и налягане. Такъв полезен ефект се реализира и при шестцилиндровия дизел мотор (фиг. 35), при който горивото се впръсква във вихровата камера 59 чрез елемент 57 и дюза 16, от гърбицата 61 на вала 60. Валът се върти чрез водещата шийка 19, респ. колелото 15, а газовете се изпускат чрез удължаващата го тръба 62. Перфорацията й 63 извежда отработилите газове от шумозаглушителя 25. Охлаждането е водно, мазането - традиционно. На фиг. 36 - 40 е показано, че двуцилиндровото изпълнение работи през 180°, четирицилиндровото - през 90°, а на фиг. 35, през 60° работят едновременно два цилиндъра. На фиг. 41 отработилите газове от двутактовия мотор 64 доизгарят в огнище 39 с гориво от дюза 40 и кислород от въздухонагревателя 41, с оптимизиран химически състав. През топлообменника 35, нагрявайки изохорно осцилиращия поток на мотора 65, и въздухонагревателя 41, емисията се изхвърля през газоотвода 43. При изотермичното разширение в мотора 65 въртящият момент на резултатната газова сила се извежда чрез шийката 19, заедно с редуцирания въртящ момент от адиабатичното разширение в мотора 64. Комбинираният мотор (фиг. 41) е с вътрешно и външно горене, намален разход на гориво и емисията му има оптимизиран химически състав.

Claims (8)

1. Патентни претенции

   1. Радиалнобутален мотор, включващ рама с капак и цилиндров блок, върху които е лагерован корпус, като в блока са набити напречно цилиндри, в които са монтирани бутала, чиито ролки опират върху работна повърхнина на корпуса, характеризиращ се с това, че повърхнината (9) на корпуса (4) е елипсовидна и между буталата (7) са херметизирани двутактово и компресорно пространство (10и11), с отвори (12 и 13), а корпусът (4) е лагерован в капака (2), чрез втулка (14), върху която е набито конзолно водещо зъбно колело (15), при което впръсквателният вентил (16) и свещта (17) са свързани с двутактовото пространство (10), като едното бутало (7) е в периодичен контакт с изпускателния отвор (13), а противодействащото бутало (7) припокрива периодично надлъжен преливен канал (18), който е свързан с компресорното пространство (11), при което неподвижният блок (3) е набит в рамата (1), като в отвора на насрещната шийка (12) е монтиран смукателен вентил (20), а буталата (7) имат пета (21), разположена в канал (22) на корпуса (4).
2. 2. Мотор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че корпусът (4) е притегнат между рама (1) и капак (2), в които е лагерован ротационен блок (3), като изпускателният отвор (13) и охлаждащите лопатки (24) са насочени към шумозаглушител (25), а към блока (3) е закрепена пускова шпилшайба (26).
3. 3. Мотор съгласно претенции 1 и 2, характеризиращ се с това, че корпусът (4) има цилиндрична повърхнина (9), при което в блока (3) са набити напречно и съосно глухи и огледално разположени, двутактов, плюс компресорен цилиндър (5 и 6), като двутактовото пространство (10) е свързано с компресорното пространство (11) чрез преливен канал (27), който е разположен напречно и е свързан периодично с отвора (12).
4. 4. Мотор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че към конзола (28) е закрепен неподвижно горещ блок (3) с цилиндър (5), като блокът (3) е лагерован в студен корпус (29) и има цилиндър (6), а студеният корпус (29) има удължена капачка (30), лагерована в рамата (1) и завършваща с ексцентрик (31) на компресора (32), при което горещата втулка (14) е част от горещия корпус (4), като неподвижното горещо пространство (33) е свързано със студеното (34), чрез топлообменник (35), регенератор (36) и охладител (37).
5. 5. Мотор съгласно претенции 1, 2 и 4, характеризиращ се с това, че горещият (4) и студеният (29) корпус са закрепени съосно под 45° към основната рама (1), а в обединените горещ и студен цилиндров блок (3 и 38), са набити успоредно цилиндрите (5 и 6), при което шийката (19) е водеща, като блокът (38) има ексцентрик (31).
6. 6. Мотор съгласно претенции 1, 3 и 4, 5 характеризиращ се с това, че корпусите (4 и 29) имат цилиндрични повърхнини (9), а в блоковете (3 и 38) са набити под 90° по двойки глухи цилиндри (5 и 6), чиито две пространства (33) са свързани с двете пространства (34).
7. 7. Мотор съгласно претенции 1 и 3, характеризиращ се с това, че повърхнината (9) има срещуположно скъсени и удължени полуоси (51, 52), при което цилиндрите (5) са притегнати в блока (3), като главите (53) включват смукателни и изпускателни канали (12, 13) с клапани (54, 55), свещи (17) към токоразпределител (56), или впръсквателен елемент с дюза (57, 16) към камера (59), като между главите (53) е лагерован разпределителен вал (60, 61), набит в шийка (19), или колело (15) и включва изпускателна тръба (62) с перфорация (63).
8. 8. Мотор съгласно претенции от 1 до 6, характеризиращ се с това, че отворът (13) на двутактов мотор (64) завършва с огнище (39) на Стирлингов мотор (65) с горелка и въздухонагревател (41), а колелата (15) на моторите (64 и 65) са зацепени зад водещата шийка (19).

   Приложение: 41 фигури

   Литература

   1. DE 2941766.

   2. BG 47599.