CS197395B1 - Spalovací expanzní rotační motor - Google Patents

Description

Předmětem vynálezu je spalovací expanzní rotační motor vzduchem chlazený s jednou spalovací komorou statoru a s jedním oběžným tělesem.

Až dosud jsou známé rotační motory, u kterých nebylo dosaženo dokonalého a trvalého těsnění rotorového tělesa, které se kluzně otáčí v kruhovém obvodu vlastní motorové skříně, anebo u kterýoh je složitý způsob těsnění součástí, které se vzájemně pohybují.

Kromě nich jsou dále známé motory s kruhovým pohybem oběžného tělesa s rotačním šoupátkem, nebo s kývavým pohybem pístu, u kterýoh se musí k plnění přivádět stlačený atmosférický vzduoh pomooí vnějších zařízení, například kompresorů.

V dalšíoh případech tohoto typu rotačních plynových motorů s velkým počtem součástí je nutno k činnosti motoru použít synchronizačních ústrojí, těsnicích llět, axiálních a radiálních Šoupátek, rozvodných ezubenýoh kol, excentrických hřídelů a dalších složitých zařízeni·

U spalovacího expanzního rotačního motoru podle vynálezu se přivádí ze směšovacího potrubí stlačený vzduoh vyrobený ve vlastní motorové skříni a jako palivo směs benzínu a mazaoího oleje rozprášené karburátorem.

Jakmile byl přívod do spalovací komory statoru, prostřednlotvím spalovací komory oběžného tělesa dokonale uzavřen, byla v předstihu, před odkrytím kruhové expanzní komůrky, vzníoesa palivová náplň.

Yzaíoenl nastane nejprve ve spalovaoí hlavě statorové komory, v těsné blízkosti dvou protilehlých elektriokýoh svíček a dále se žíří do funkční spalovaoí komory oběžného tělesa·

Plný explozivní účinek žhoucích expandujících plynů z obou funkčních komor bude v následujícím momentě působit přímo na vnitřní zakrouženou radiální plochu lopatky otočně jon v tom případě, jestliže její radiální kluzná plocha svoji vnitřní hranou odkryje v mezním bodě, ve směru naznačeným šipkou, tj· v prvé čerohované poloze, žhavým plynům okamžitý přístup do kruhové expanzní komůrky·

197 395

197 399

Byla-li tato podmínka splněna, je ▼ támže okamžiku porušena dosavadní konstantní rovnováha vysokých tlaků plynů v obou funkčních komorách, následkem čehož expandujíoí plyny vytvořily nad zakrouženou lopatkou optimální přetlak, zatímco pod vypouklou lopatkou, tj· v předcházející spalovací komořo oběžného tělesa jo relativní podtlak.

Přetlakovým momentem nad plechou sledovaná lopatky, vznikl první nejintenzivnější explozivní pracovní Impuls k točivému pohybu oběžného tělesa - rotoru·

Průběhem uvedeného spalovacího prooesu na tutéž lopatku, se expanzní plyny z obou komor působí předevěím na dno spalovací hlavy statorové komory a téměř současně i na kruhovou expanzní komůrku a na její rozšiřující se excentrickou plochu do té doby, než po ní následná sousední spalovací komora oběžného tělesa s čerstvou náplní, bude z výtokového kanálu spalovaoí komory statoru postupnou rychlostí spalování zažehnuta a k dalšímu explozivnímu účinku opět podnícena porušenou rovnováhou tlaku plynů·

Tímto momentem vznikl druhý explozivní moment, poněvadž se uplatňuje další tlaková vlna k točivému pohybu na tutéž ploohu sledované lopatky, tj· ve druhé čerehované poloze lopatky·

Druhý pracovní impuls je svým účinkem na sledovanou komoru sekundární·

Ve zmíněné následné sousední spalovaoí komoře oběžného tělesa, na níž byl právě dokončen explozivní Impuls, v okamžiku po odkrytí kruhové expanzní komůrky, ve vyznačené dalěí čerehované poloze, mají žhoucí plyny značnou expandujíoi energii, protože jejich nepřerušený přítok z obou spalovacích komor proudí vzniklou exentriokou štěrbinou· (Excentrická štěrbina se tvoří průběžně jen k dané kluzné ploše lopatky, se zřetelem k protilehlé excentrické ploše v opěrné přírubové desce, při jejím otočení·)

Z předoházejíoího vysvětlení k této závěrečné fázi expanzního procesu v době 1/8 praoovního oběhu vyplývá, že i shora uvedené přítokové expandujíoi plyny, které proudí značnou rychlostí a teplotou mezi právě tvořící se excentrickou štěrbinou již v kruhové expanzní komůrce, spolupůsobí jako třetí nezanedbatelná expanzní složka, nejen nad následnou lopatkou, nýbrž současně i na ploohu sledované lopatky, opírejío se stále expanzně o excentrickou ploohu opěrné desky.

Prudce vyšlehující hoříoí plyny ze spalovaoí komory oběžného tělesa se značnou teplotou a rychlostí, působí již jen na opačně zakrouženou přírubu desky a na navazující plošnou ploohu výfukového potrubí a je vedena výfukovým potrubím k dalšímu využití·

Tím byl pracovní expanzní proces v době 1/8 otáčky hřídele motoru v podstatě dokončen·

Základní novou funkci a konstrukoí rotačního motoru lze aplikovat na další alternativy, např. na spalovaoí expanzní rotační motory poháněné zkapalněným zemním plynem nebo vodíkem a jinými plyny, se dvěma, popřípadě s vícero spalovaeími oběžnými tělesy s jejími komorami na společném hřídeli, chlazené buá kapalinou nebo vzduohem, či jejieh kombinaci, dálo reaktivními spalovacími motory atp.

Vlastnosti a výhody tohoto motoru budou zřejmé z následujíoího popisu příkladu provedení s odvoláním na připojené výkresy·

Obsah těchto výkresů je následující:

obr· 1 jo schematický příčný řez motoru, obr· 2 je schematický podélný řez motorem, obr. 3 vyznačuje sohematleký podélný řez pravé části statorové skříně, obr· 4 zobrazuje příční řez z obr. 3 a obr· 5 vyznačuje podélný řez labyrintovým těsněním oběžného tělesa·

Spalovaoí expanzní rotační motor podle vynálezu sestává ze statorové skříně 1 (obr· 1) válcovitého tvaru, která je upevněna tak, aby se dala svými čtyřmi patkami £ připevnit na pevný základ.

Sa vyznačeném vyobrazení je navržena jednodušší alternativa jako motor staoloméraí a k jeho provozní činností navržena příkladně palivová směs benzínu s přídavkem mazacího oleje· Statorová skříň je odlita v jednom bloku se směšovacím potrubia jehož směšovaoí dutina je vytvořena ve tvaru šnekové spirály £ a tato vyústuje do obdélníkové doeedaoí ploohy 9·

Zúžený ploohý přítokový kanál paliva £ směřuje přímo do spalovaoíoh komor X oběžného

197 39S tělesa 8 a nepřímo na jeho kluzné axiální plochy 2 ^B použitím dvoustranného trubkového vodění spalovací směsi Xfi (ohr. 1 a 5)·

Plochý přítokový kanál & vybíhá pomenáhlu obloukovítě vpravo svislé osy se statorové skříně i a její statorové vložky do obloukovitého kolena 11. které je zakončeno čelní přírubou 12 a Obdélníkovou dosedací plochou směšovacího potrubí 2» je připojeno další spojovací kolono 12 tělesa rozprašovače paliva s přírubami 14 a 12· Obě přírubová kolena 11 a 12 jsou svými vnitřními a venkovními stěnami obdélníkového profilu* plynulým spojovacím článkem se směěovaoí dutinou šnekové spirály 1· Uvnitř tělesa rozprašovače paliva 13 jo vytvořen kuželový otvor Jj6, do něhož je našroubovaná vyměnitelná přlpouštěcí trubioe paliva 17 s vyměnitelnou kalibrovanou tryskou 18. Vyměnitelné přlpouštěcí trubioe paliva IX s vyměnitelnou kalibrovanou tryskou 18 jsou umístěny v oso přítokového kanálu paliva 6.·

Spojovací koleno tělesa rozprašovače paliva 12, je ve vodorovné ose ukončeno svislou přírubou 12» ha které je připevněno zařízení ke karburaoi paliva 19.

Na pravé straně* pod vodorovnou osou motorové skříně je ve statorové vložce 20 (obr. 1)* vyznačen vstupní otvor obdélníkového profilu, jímž proudí za činnosti motoru stlačený vzduch z nitra statorové skříně do směšovací dutiny šnekové spirály 2, 2· Jeho dráha začíná na začátku exoentrity v bodě 21 statorové vložky 20 ve směru rotace oběžného tělesa 8 a končí před koncem exoentrity statorové .vložky 22.

Směšovací potrubí 2 statorové skříně je na spodní pravé straně ukončeno dalším přírubovým nálitkem 23. ůo kterého jo zasunuta dutá závěrná vložka 24 s přírubou 25. Vnější plocha dna závěrné vložky 26 tvoří část směšovací dutiny šnekové spirály 1, 2·

V naznačeném uspořádání pracuje spalovací expanzní rotační motor bez turbodmychadla.

jiných případech, např. bude-11 požadován mimořádný výkon motoru (přeplňováním) uvolní se přímá cesta do směšovaoí dutiny šnekové spirály 1 a místo duté závěrné vložky 24 so může na přírubový nálitek 23 připojit výtlačné potrubí od turbodmychadla, které není vyznačeno.

Proti podélnému a příčnému uvolnění je statorová vložka 20 e excentrickým vybráním, tj. s excentrickým mezikružím 27. pojištěna v místě přírubového nálitku stát. skříně 28 ploehým obdélníkovým perem 29. které zapadá nejen do drážky vyfrézované ve statorové vložce 20, ale 1 do drážky statorové skříně X·

Pero se nemůže ze žádné polohy uvolnit, poněvadž je svojí přírubou 30 kompaktně přichyceno na přírubovém nálitku 28.

Vpravo pod přítokovým kanálem paliva £ je na oelé šířce statorové vložky 20 vytvořena podélná dilatační spára 31 vylita kompoziční směsí za účelem, aby se kompenzoval tepelný účinek objemové řoztažnosti kovu statorové vložky 2*0,

Statorová skříň (obr. 1) je opatřena na pravé straně řadou ohladioích žeber 32. Přičemž odvádí teple ze směšovacího potrubí 2 a na levé straně statorové skříně řadou chladicích žeber 33. která zabraňují jednostranné tepelné řoztažnosti kovu statorové skříně i·

Jedná se zejména o tu část, kde je umístěna vyměnitelná opěrná přírubová deska 31 β přírubou 35 vytvořena do kruhového oblouku v expanzní komůrce 22·

Expanzní komůrka 36 zajištuje obdobnou funkci jakou má dno zapalovací hlavy statoru, nebot je umístěna blíže k radiální lopatoe £8, o kterou se expanzní tlaky plynů na začátku pracovního oyklu bezprostředně opírají, než o relativně vzdálenější dno spalovaoí hlavy statorové komory 43. 45.

Opěrná přírubová deska 34 se venkovní plochou dotýká vnitřního osazení váloové ploohy statorové skříně 1 a je svým hořejším čelním sešikmeným okrajem přidržována statorovou vložkou 22» Pod stykem sešlkmeného okraje je vnitřní plocha opěrné přírubové desky 21 opracována do kruhové expanzní komůrky 36 pouze na vnitřní šířku spalovaoí komory oběžného tělesa £. Tečna z kruhového oblouku komůrky 36 nabíhá do excentrické ploohy 22 < vytváří zpočátku úzkou štěrbinu, která se v dalším povlovně rozšiřuje vůči kluzné ploše lopatky 21 k výfukovému otvoru 56« We dosahuje největší exoentrity. 7 této dolní části jo deska 22 zaoblena a přechází v přírubu 35 připevněnou na nálitek čela výfukového otvoru statorové skříně 1«

Kruhová plocha expanzní komůrky 36 umožňuje svým profilem a polohou vůči výtokovému kanálu vytvořit příhodný moment k porušení rovnováhy tlaků právě vzníceným a expanduj íeím

197 39S plynů· v obou funkčníoh komorách a jednak umožní, že se tyto expandující plyny nohou v toňte momentě ve směru rotace bezprostředně opřít především expanzní plyny zo spalovací komory oběžného tělesa X·

Vzhledem k tomu, že poloměr kruhové komůrky 36 hloubka a délka exoentrieké plochy 37 desky 34 a dále splývající přechod do ploohy excentrické, bude mít významný vliv na intenzitu explozivních Impulsů a expandujících plynů z obou spalovacích komor, byla opěrná přírubová deska 34 navržena jako snadno vyměnitelná experimentální součást rotačního motoru·

Nad hořejším počátečním žebrováním 33 statorové skříně 1 vlevo od svislé osy je svojí přírubou 38 na nélitek statorové skříně X těsně připevněna žebřováné spalovací komora statoru XX, opatřena řadou chladicích žeber 40. která pokračují v prodloužené rovině i čelně· (Není pro jednoduohost zakresleno·)

Spalovací komora statoru je zakončena přírubou XX, ke které je také těsně připevněna pomocí další příruby ££ žebrovaná spalovací hlava statorové komory 43. s vějířovítým žebrováním 44. Vnitřní plochy stěn 45 spalovací hlavy £X vybíhají do půlkulatého dna.

Vo středu čelních stěn spalovaoí hlavy 43 také žebrovanýoh (není vyznačeno) jsou v kruhových sedleoh zataženy proti sobě dvě zapalovací olektrioké svíčky 47 a 48.

Vnitřní protilehlé stěny 46 spalovací komory statoru XX so od dosedaoí ploohy hořejší příruby 41 pozvolna zužují až k přírubě 38. Odtud příčné zúženi stěn pokračuje v části statorové skříně X a statorové vložky 20. kde vyústuje jaké výtokový kanál 49 obdélníkového profilu uvnitř spalovacích komor χ oběžného tělesa £· Konečná šíře ústí výtokového kanálu 49 musí být užší než je příční šířka kluzné ploohy radiální lopatky, a to z té příčiny, aby se zabránilo úniku čerstvé palivové směsi při plněni spalovací komory statoru 39. Toho se dosáhlo tím, že plošný výtokový kanál 49 je uzavřen předem než vnitřní hrana radiál ní lopatky (ve směru otáčení oběžného tělesa £), začne otevírat plošný výtokový kanál 49 k plnění spalovací komory statoru 39 prostřednictvím spalovaoí komory X oběžného tělesa £·

Pravděpodobně ve spalovacím prostoru komory statoru 39 a 43 zŮBtane po předchozím pracovním oyklu určité množetví zplodin hoření, které by mohly nepříznivě ovlivnit plnění čerstvou zápalnou náplň. Aby se pokud možno tato okolnost vyloučila, anebo zmírnila, je v nejhořejší části dna v ose zapalovací hlavy statorové komory 43 umístěn do sedla kruhového nálitku 50 spalovací hlavy 43 uprostřed mezi oběma zapalovacími svíčkami samočinný redukční talířový ventil χχ. Ventil se ke konci pracovního oyklu tlakem šroubové pružiny 52 otevře dovnitř spalovacího prostoru 45 a tak dovolí zůstavším spáleným plynům únik do ovzduší řadou otvorů opatřených v redukční matce 5,3. Maximální otevření talířového ventilu nastává teprve tehdy, a tudíž i maximální únik spálených plynů, až když radiální kluzná ploeha lopatky oběžného tělesa XX (obr. 1 a 5), ve směru otáčení oběžného tělesa úplně zakryje plošný výtokový kanál 49 oelou svojí šířkou kluzné plochy. To je další úvod, proč šířka plošného výtokového kanálu 49 musí být užší než je šířka kluzné ploohy radiální lopatky oběžného tělesa £· Pří opětovném postupném plnění vnitřního spalovaoího prostoru komory statoru XX a XX následující sousední spalovaoí komorou oběžného tělesa s její čerstvou stlačenou náplní se samočinný redukční talířový ventil přetlakem uzavře.

Na přírubový nálitek χχ výfukového otvoru 56 statorové skříně X, který má obdélníkový tvar, je připevněno pomocí příruby χχ výfukové potrubí 58 se žebrováním 59 a zakončeno přírubovým nálitkem £g, v této části již s profilem kruhovým. Příruba je opatřena potřebným počtem otvorů pro eventuální přiohyoení dalšíoh strojních zařízení.

Výfukové potrubí X§ je na počátku výfukového otvoru 56 tak uzpůsobeno, aby spálené plyny vyšlehující velikou rychlostí a teplotou ze spalovacích komor oběžného tělesa 8 nebyly na své únikové oestš ničím brzděny.

Pod tělesem rozprašovače paliva IX, vpravo na statorové skříni, jsou odlity dva nálitky mazacího trubkového vedení 61 (obr. 1, 2 a 5). V nich je připevněno dvojité trubkové vedení spalovací směsi 10 se dvěma hubicemi X£ a XX, které jsou opatřeny několika vstřikovacími kalibrovanými otvory 64 a 65. umístěnými přímo nad kluznými axiálními plochami χ oběžného tělesa £· Tyto ploohy jsou příkladně opatřeny třemi půlkulatýml drážkami 66 (obr. 5) obrobené vybroušením po celém obvodě axiálních plooh.

Mazaoí směs je přiváděna k hubicím 62 a 63 z obou čelníoh stěn kolena XX a do drážek 66. dvojitým trubkovým vedením spalovaoí směsi X0 (obr. 1 a 5) z prostoru mezi tryskou 18

197 39S a před ústím přítokového kanálu paliva £ pod, týmž tlakem, který Je přiváděn průběhem 1/8 otáčky hřídele v době, kdy se plní směsí spalevaeí komora rotoru 2·

Kluzné plooby radiálních lopatek jsou bezprostředně a dostatečně omývány proudem čerstvá zápalná směsi z přítokového plochého kanálu paliva 6, tryskou 18.

Tím se nejen zajišťuje spolehlivá mazání kluzných axiálních ploch oběžného tělesa 8, ale i současně se znesnadňuje případnému pronikání zápalné směsi do nitra motorové skříně. Mají tedy obdobnou funkci jako tři mazaoí drážky 67 (obr. 1 a 5) v radiálních kluzných plochách lopatek, kde rovněž znesnadňují pronikání směsi a žhavým plynům z jedné funkční spalovací komory do sousední, oož je další způsob těsnění všeoh kluzných ploch oběžného tělesa £. Jejich mazaoí drážky 67 v každé lopatoe Jsou vybroušeny tak, aby vyústily de venkovní půlkulaté mazaoí drážky 66 v jejich kluzné pleše (obr. 5). Tím se zajišťuje trvalý oboustranný mazaoí účinek mezi kluznými plochami oběžného tělesa a třecími ploohami vložky statoru ££ přímo vlastní spalovací směsí, obdobným způsobem, jako u dvoutaktmíoh pístových motorů. Případný přebytek směsi benzínu a oleje, který pronikl drážkami 66. £2 do excentrického mezikruží 27 Je odstředivou silou radiálními lopatkami oběžného tělesa £ hnán do směšovací dutiny šneková spirály £ a odtud současně se stlačeným vzduchem přiváděn do spalovaoíoh komor 2» 39 ku spálení.

Oběžné těleeo £ (obr. 1, 2 a 5)» které má tvar komolého rotačního kuželu, obsahuje osm spalovacích komor 2» které jsou od sebe odděleny radiálními dovnitř zakrouženými lopatkami 68. Vztahové znaky (na obr. 1) ££, 69/1 a 69/11 vyznačují polohy lopatek za 1/8 oběhu. Sela radiálních lopatek jsou opatřena průdušnými chladicími otvory 70 a to za účelem vnitřního chlazení stěn lopatek venkovním filtrovaným vzduchem proto, že je nutné všechny kluzné těsnicí plochy motoru chránit před vnějšími nečistotami.

Uložení a oběžný pohyb posuvného oběžného tělesa £ v axiálním směru na hřídelí motoru 71 (obr. 1, 2, 3 a 5) je příkladně přenášen dvěma podélnými drážkami v náboji oběžného tělesa, v hřídeli 71 s vodícími péry 72 (lze použít i drážkových hřídelů), které umožňují v případě regulace netěsnosti rotoru, axiální posuv, ústrojím řízeném zvenčí motoru*

Tyto případy axiální regulace oběžného tělesa £ ve statorové vložce 20 přiohází v úvahu hlavně a zejména před záběhem motoru, tj. před zkouškami těsnosti a tlaků ve spalovací komoře statoru 39 a 7.

Oběžné těleeo £ je z levé strany potřebným tlakem tlačeno šroubovou pružinou 73 (obr. 2 a 5) na kluznou ploohu kuželové vložky statoru 20 a proti uvolnění je pružina na potřebný maximální tlak trvale zajištěna matloí 21 (obr. 2).

Pravá strana oběžného tělesa £ (obr. 2 a 5) je válee a slouží za oporu pouzdra aelálního ložiska 25» kterým lze přesně ustavit rotor do těsnioího dotyku s kuželovou plechou statorové vložky 20 a tím do potřebné těsnosti, aniž by se musel motor z vnitřku demontovat.

Opěrné pouzdro axiálního ložiska 75 (obr. 2 a 3), svou hlavou obepíná vybíhající válcovitou část oběžného tělesa £· Uvnitř hlavy pouzdra je uleženo vlastní axiální ložisko 76. které se opírá o talířovou pružinu 77 za účelem samočinného pružného dotěsnění rotoru na funkční kluzné plochy statoru vložky 20 za různýoh proměnlivých tepelných poměrů během činnosti motoru.

Koneo opěrného pouzdra axiálního ložiska 22 (obr. 2 a 3) je opatřen záviten, de kterého je zatažena matka se šnekovým závitem 22» která je zapouzdřena na vodicím ložisku 22» e které se opírá. Opšmé pouzdro axiálního ložiska 75. je proti samovolnému otočení zajištěno přídržnou vidlicí ££, uloženou a připevněnou v kruhovém nálltku £1 (obr. 2, 3 a 4) statorové skříně χ.

Regulace opěrného pouzdra axiálního ložiska 75 a tím 1 oběžného tělesa £ do těsnloíhe záběru ve směru osy hřídele motoru 71. ^se provádí otáčením hřídele se šnekovým závitem ££ (obr. 2, 3 a 4) doprava, enentuálně doleva, ručně, pomooí naklínovanéhe ručního kolečka ££, která otáčí matkou se šnekovým závitem 2£ a tu buž vyšroubuje (vysunuje) nebe zašroubuje (nasunuje) opěrné pouzdro axiálního ložiska 75. Vytvořeným tlakem šroubovou pružinou 73 se oběžné těleeo £ vysunuje nebo zasunuje z dosedací funkční kluzné plochy statorové vložky ££. Aby se opěrné pouzdro axiálního ložiska 22 nemohlo také otáčet při pohybu matky se šnekovým závitem 78. je zajištěno přídržnou vidlioí ££, která zapadá do dvou plošek v

197 39 S opěrném pouzdru axiálního ložiska 75 a zabraňuje tomuto pohybu (ohr* 2, 3 a 5)· Proti samovolnému pohybu je hřídel se šnekovým závitem (obr. 2, 3 a 4) 82 a tudíž 1 opěrné pouzdro axiálního ložiska 7? pojištěno tak, že jedna strana hřídele jo ukončena kuželovou hlavicí zapadající do kuželového nálitku 84 (obr· 4), zatímco druhá strana hřídele je ukončena závitem, do kterého je zatažena ruční páčkou s kuželovou plochou gg aa ruční kolečko hřídele 83. které je také opatřeno kuželovou plochou, přitáhne se hřídel na kuželové ploohy 86 a 87.

Tímto opatřením je umožněno přesně ustavit a zajistit oběžné těleso g do základní provozní těsnosti se statorovou vložkou 20 ústrojím řízeným z věnčí motoru do té doby, než se objeví potřeba oběžné těleso znovu zafixovat vlivem delěí provozní činnosti·

Rotor jo v podstatě kompaktní oběžné těleso s komorami, otáčejícími ao kruhově v mírně kuželovém pouzdře bez těsnících destiček, lišt apod·, vo kterém hlavním těsnloím činitelem je komolý rotační kužel, tj· píst, axiálně oboustranně pružně ustaven a samočinně do kuželového pouzdra statorové vložky 20 dotěsňován a tím jo zajištěno těsnění i za mimořádných teplot.

Kluzné axiální ploohy £ oběžného tělesa g se dotýkají kuželové vložky statoru 20 ploěně a konstantně, kromě exoentrlokého mezikruží ££ (obr. 1, 2 a 5).

Kluzné radiální plochy ££ oběžného tělesa g se dotýkají kuželové vložky statoru 20 rovněž plošně a konstantně kromět Výtokového kanálu 49. kruhové expanzní komůrky 36 s její excentrickou plochou 37. výfukového otvoru statorové skříně 56. excentrického mezikruží statorové vložky 27. jež činí více jak 1/4 vnitřního obvodu statorové vložky 20 a konečně přítokového kanálu paliva 6^W.

Tato okolnost bude mít význam jednak na snížení opotřebení třeeíeh ploch mezí oběžným tělesem g a statorovou vložkou 20 (obr. 1, 2 a 5) a jednak příznivý vliv na odvod tepla zo všeoh venkovních kluznýoh stěn a vnitřních ploch oběžného tělesa g, nehol jsou omývány stlačeným filtrovaným atmosférickým vzduchem.

K realizaci dalšího zabránění případné netěsnosti so příkladně navrhuje, aby pravá a levé axiální stěna oběžného tělesa g jak vyznačeno v obr. 5, byla na zesíleném obvodě opatřena dvěma vnitřními čelními drážkami 88 a třemi prstenci 89. které ve spojení s protilehlými axiálně stojícími přírubami kotoučů 90 a 91. ktoré jsou rovněž opatřeny třemi čelními drážkami 92 a dvěma prstenci 93 zajistily spolehlivě bezdotykové labyrintové těsnění, používané pro nejvyšší rychlosti.

Navrhované bezdotykové labyrintové tesnioí ústroji spolu s mírně kuželovým oběžným tělesem, otáčejícím se pružně a poměrně lehoe v kuželové statorové vložoe 20. zajišluje,

Že se zabrání jakémukoliv pronikání čerstvé náplně, tím měně již hoříoíoh expandujíoíoh plynů do vnitřku statorové skříně £·

Dalěí podstatnou součástí spalovacího expanzního rotačního motoru jo vlastní výroba stlačeného vzduohu, potřebného pro jeho mechanickou činnost. Požadavek jo vyřešen tím, že na motorové hřídeli 71 na levé a pravé straně oběžného tělesa 8 jsou jedno až dvoustupňové osové tlakové ventilátory (místo nloh lze navrhnout jen na levé straně rotoru víoestupňové dmychadlo) β pevnými rezváděcími profilovanými vstupními lopatkami.

Tím je zajištěn proud stlačeného vzduohu, který je dostačujíoí jak pro odvod tepla z venkovních čelníoh stěn a z vnitřních průdušnýoh ohladicích otvorů radlálníoh stěn 70 zejména však pro vlastní spalovací proces ao zřetelem k jakosti navrhovaného paliva.

Na motorovém hřídeli Ji (obr. 2) je na levé straně oběžného tělesa g naklínováa příkladně jednostupňový osový přetlakový ventil, opatřený profilovánými vstupními lopatkami ££. Ventilátor je svým nábojem upevněn v zubové hnací řemenici 95 a tato je opět anklíno▼ána na hřídeli 7,1 dvěma ploohými péry 96 a kromě toho zajištěna dvěma proti sobě zataženými šrouby ££. Na řemenici £g jo nasazen zubový řemen 98. který pohání předlohovou řemenici £2.

Osový přetlakový ventilátor se svými profilovými vstupními lopatkami 100 (obr. 2) na pravé straně rotoru, jo naklínovén klínem 101 na vybíhající válcovou část oběžného tělesa g. Profilované vstupní lopatky jsou zároveň spojeny kruhovým všaeem 102. Na jeho venkovní plochu je zasunut a šrouby zajištěn přerušovací věneo s osmi otvory 103. Za účelem přerušení primárního obvodu, je přerušovací věneo opatřen na obvodě osmi otvory, souhlasně k osmi spalovacím komorám, ve kterých jsou zasunuty elektrioké izolaěaí vložky 104. a to z

197 399 toho důvodu, aby bylo vytvořeao přerušovací a sběraoí zařízení, které zajistí vznik jiskry na kontaktech elektrických svíček.

Průběhem počáteční činnosti motoru vzniká před vstupními osovými lopatkami ventilátorů 24 a 100 (obr. 2) podtlak, který umožňuje nasát atmosférický filtrovaný vzdueh do vnitřku motorové skříně. Vytvořený stlačený vzduch naráží oboustranné na pevné rozvádšeí lopatky 105 a 106 umístěné mezi nábojem 107 a 108 a přírubami kotoučů 90 a 91 (obr. 2, 5), kde mční svůj směr a tak vniká do průdušných chladicích otvorů 70 v radiálních stěnách 68 (obr. 1, a 5) v době točícího se rotoru £. Tím nejen oohlazuje vnější axiální stěny, ale vniká současně řadou otvorů 109 a 110 (obr. 2 a 5) přírubami obou pevných kotoučů 90 a 21» před vztah znakem 21 znaku 22 (obr. 1), ten. v oblasti excentrického mezikruží statorové vložky 27 a odtud přímo přiváděn do směšovací dutiny šnekové spirály 4»

Přírubové kotouče labyrintů 22 a 91 jeou proti příčnému a podélnému pohybu trvale zabezpečeny stavěoími šrouby 111 a 112 (obr. 2 a 5).

Vzájemná vzdálenost prstenců s čelními drážkami labyrintů na levé a zejména na pravé straně oběžného tělesa 2» 22 a 82 k 22 a 92. tedy jejich vůle 113. jak je vyznačena v obr.

5» je natolik dostačující, že nebude vyžadovat demontáž celého vnitřku motoru, poněvadž se bude jednat o nepatrné hodnoty. Pro tuto velmi jemnou regulaoi se navrhl již popsaný způsob regulaoe oběžného tělesa 2 ^do dalšího těsnicího záběru se statorovou vložkou 20, ústrojím ovládaným zvenčí motoru.

Pro zvýšení životnosti všeoh kluznýoh ploch oběžného tělesa 2» 54 a statorové vložky 20 je třeba, aby byl do nitra motoru nasát čistý bezprašný vzduch. Atmosférický vzduch prochází jak z pravé tak z levé strany motoru filtračními vložkami 114 a 115 (obr. 2) zatažené v dutých objímkáoh 116 a 117 a umístěné ve víkách 118 a 119 statorové skříně 1.. Filtrační vložky 114 a 115 jsou vyměnitelné a chráněné vhodnými víčky 120 a 121.

Uvnitř statorové skříně vlevo zubové řemenice 2á ^za nábojem 122 víka 118 (obr. 2), je na hřídeli motoru 71 zajištěn dvěma péry setrvačník s věncem setrvačníku 123. Jeho náboj 124 je přímo spojen pomocí vstupních profilovaných lopatek 125 s věncem setrvačníku a tvoří předstupeň zvětšeného sacího účinku vzduchu do nitra motoru. Použitía setrvačníku se zlepšuje motoru do jisté míry jeho točivý moment.

Na venkovní levé straně statorové skříně je na hřídeli 71 (obr. 2), naklínovéna unášeoí talířová spojka 126 a mezí ní a pouzdrem axiálního ložiska 127. je naklínovéna řemeniee 128 za účelem pohonu jednostupňového větráku (který není aa žádném výkreee pro jednoduchost zobrazen), k chlazení všech vyznačených chladioích žeber motoru podle obr. 1.

Na venkovní pravé straně hřídele 71 za pouzdrem axiálního ložiska 129. víka 119 je naklínována řemenice 130 k eventuálnímu pohonu jednostupňového větráku.

Kromě stlačeného vzduchu vyrobeného přetlakovými jednostupňovými, popřípadě dvoustupňovými osovými ventilátory s vyššími tlakovými součiniteli, působí proud vzduchu, který se vytváří odstředivou silou rotací ploch radiálních lopatek 68 rotoru. Je přímo vháněn z excentrického mezikruží ^7 do směšovací dutiny šnekové spirály 4 (obr, 1), Při jeho rotaei zároveň vytváří v uvedené části exoentriokého mezikruží statorové vložky ££ podtlak, který svým sacím účinkem usměrňuje vyrobený stlačený vzduch ventilátory z vnitřku statorové skříně do směšovací dutiny 4·

V dalším postupu odsává pomooí vyměnitelné připouštěoí hubioe paliva H z kalibrovaného otvoru 12» tj, z karburátoru 19 opatřené filtračním zařízením potřebné množství pohonné látky do spalovacích komor oběžného tělesa 1, ve kterých je turbulencí premíohávén a připraven ke vzníoení ve spalovaoíoh komorách 22 ^a 42·

Regulace výkonu motoru děje se obvyklým způsobem ústrojím v karburátoru ovládajícím přívod paliva a filtrovaného vzduchu.

Vznícení náplně ve spalovací hlavě statorové komory 43 (obr. 1) se děje elektrickými jiskrami na elektrodách zapalovacích svíček 41 a 42 dynamobateriovým zapalováním· Aby spalovací náplň byla vzníoena v nejpříhodnějším okamžiku, tj, v předstihu, před odkrytím kruhové expanzní komůrky 2Š. vnější radiální hranou lopatky 68. již před polohou 62, bylo nutné uspořádat přerušovací a sběrací zařízení, které by odpovídalo tomuto požadavku.

Na obr, 2 je na pravé straně skříně motoru naznačen příklad provedení, V přerušovacím věnci s osmi otvory 103 jsou v osmi otvorech zasunuty a zajištěny elektrické Izolační vložky

197 395 věnoe 104 za tím účelem, aby byle možno vytvořit přerušovaoí a sběrací zařízení· Tlakem pružiny 131 je na obvodovou plochu věnoe přitlačován odizolovaný sběraoí dotyk 132· Pomooí pastorku 134. hřídelíku 135. na jehož konoi je zajištěno ruční kolečko 136, pomooí něhož bude možné nařídit segment 133 do žádané polohy· Od odizolovaného sběracího dotyku 132 prochází skříňkovým obalem 137 Izolovaný vodič k elektriokým zapalovaoím svíčkám, který není na žádném výkrese vyznačen·

Vzhledem k tonu, že je potřeba uvést oběžné těleso motoru do jeho rozběhu a obrátek dosažitelnými prostředky, bylo navrženo startovaoí zařízení za pomooí elektrického spuštšče 138 (obr. 2).

Spouštěč je opatřen pastorkem 139. ktorý při uvedení do ohodu zabírá do ozubeného kolečka 140 naklínovanáho na předlohovém hřídeli 141. opatřeným středovým mazaoím otvorem 142. kterým jsou dále mazány příčná otvory přísluěná ložiska a hřídelová těsnění. Axiální a radiální ložiska zalícována na předlohovém hřídeli 141 jsou umístěna v nálitkovýoh pouzdrech 143. 144 a 145. Jejioh čtyři konzolová ramena 146 jsou svými přírubami připevněna ke spodní částí statorové skříně 1.

Mezi venkovními nálitkovými pouzdry 143 a 145 je naklínována na předlohové hřídeli 141 klínová řemenice 147 určena pro eventuální pohon olejového zubového čerpadla pro ten případ, když by se použilo jiného paliva než benzín s přídavkem mazacího oleje. Nálitková pouzdra s rameny 144 a 145 jsou k sobě těsně připevněna v krytu osazeným zámkem 148 svými plochami tak, že kryt obepíná předlohovou zubovou řemenicí 99 a současně utěsňují statorovou skříň 1.

Mezi dvěma nálitkovými pouzdry 145 je umístěna klínová řemenice 149 pohánějící řemenici 150 klínovým řemenem 151 připojeným na dynamu 152. které vyrábí elektrický proud pro zapalovací svíčky 47 a 48.

Dále je objasněn průběh činnosti spalovaoího prooesu za 1/8 otáčky hřídele motoru s jednou spalovací statorovou komorou, vzduchem chlazenou.

Jako příklad se uvažuje jednorotorový motor s jednou spalovaoí statorovou komorou (obr. 1 a 2), který se uvede do počátečního oběhu a do potřebných otáček elektriokým startérem 138. který pomooí pastorku 139 pohání ozubená kolo 140. které opět otáčí ozubenou předlohovou zubovou řemenloí 99 a ta zubovým řemenem 98 a zubovou hnaoí řemenloí 95 naklíaovanou na hřídeli 71. Za samotné činnosti motoru je pastorek spouštěče 139 v klidu zasunut a zubová hnaoí řemenioe 95 se stává hnanou a pohání jen dynamo 152. popřípadě klínovou řemenicí 1H·

Výstupní tlak vzduohu vytvořený osovými přetlakovými ventilátory 94 a 100 (obr. 2) spolu s vyrobeným vzduchem získaným odstředivou silou radiálními lopatkami 68 (obr. 1) jo hnán do směšovacího potrubí 2* 4· Ze směšovacího potrubí proudí do prostoru £ kolena H za ústím výtokového otvoru vyměnitelná kalibrovaná trysky 18. ze které so vytvořeným podtlakem odsává spalovaoí směs benzínu s přídavkem oleje z karburačaího zařízení 19 a vniká * při otevřeném výtokovám kanálu £ přímo do spalovací komory 2· V komoře se palivo Intenzívně zvíří, během 1/8' otáčky hřídele a promísí se stlačeným vzduchem.

Avšak předtím, než radiální lopatka 68 dosáhla polohy 69. jak jo na obr. 1 vyznačeno, uzavřela lopatka při svém oběhu úplně svoji kluznou ploohou 54 výtokový kanál 49. Ie je současně okamžik, kdy se vzápětí začne otevírat přístup čerstvá zápalné směsi z komory 2 do spalovaoí komory 22» 42* V tomto okamžiku se rovněž redukční ventil tlakem pružiny 52 samočinně maximálně otevře a tak umožní zůstavším spáleným plynům únik buito do atmosféry řadou otvorů v redukční matoe £2» anebo únik do potrubí, připojeného ve výfukovém potrubí 2§ na principu difuzáru (není pro jednoduchost zakresleno), z kterého jsou sacím účinkem odsávány rýohlosti unikajících výfukových plynů ze spalovaoí komory 22 a z rotorových komor 2·

Bodle obr. 1 je nyní lopatka ££ svojí vnitřní hranou přesně nad otevřeným výtokovým kanálem 42 spalovaoí komory statoru 22» aniž by byl přítok čerstvá směsí v táto poloze ještě uzavřen. Jakmile však lopatka ££ s komorou 2 ee dostane do vyznačená čerohovaná polohy £2, tj. před otevřením kruhové expanzní komůrky 36. minula již protilehlá sousední lopatka svoji kluznou ploohou táže komory úplně přítokový kanál paliva £ a tím byl další přívod čerstvá zápalná směsi uzavřen.

197 39S

Pohyb oběžného tělesa dostane lopatka rotoru £8 v mezní poloze 69. jak je čerchované vyznačena, tj. těsně před otevřením kruhové expanzní komůrky 36. (V této poloze lopatky 6g. je pamatováno na možnost předzápalu nebo pozdního zážehu.) Jakml e ve spalovacím prostoru hlavy 43 přeskočí na zapalovacích elektrických svíčkáoh 47 a 48 jiskry, vznítí so zápalná směs nejprve v jejich nejbližším okolí a dále se vnnítí náplň i v rotorové komoře

1.

Pozn.t (Tato dosud nevzníoená náplň v rotorové komoře 2 může mít za určitých regulovaně řízených opatření zoela mimořádný kladný účinek na další intenzitu mechanloké práoo rotoru, nebol zažehnuté plyny v komoře 45. 39 také komprimují dosud nezažehnutou náplň v komoře X»)

V těchto okamžicích vzrostla teplota a tlak v celém spalovacím prostorní statorové komory 39 a téměř současně ve spalovacím prostoru rotorové komory X·

Stejná situace tlaků plynů se ale v momentě změní, jakmile vnitřní hrana přepážky - lopatky 68 v poloze 69 ve směru naznačeném šipkou odkryje expandujícím plynům přístup do kruhové expanzní komůrky £6.

Moment, který nastane je způsobený změnou tlaku plynů v obou funkčních komorách, poněvadž jim byla porušena jejioh dosavadní rovnováha, V důsledku toho vznikl usměrněný a koncentrovaný přetlak hořících plynů na otáčivou lopatku rotoru 68, který je realizován tím, že se expandující plyny v témže okamžiku mohou působit nejen na pevné dno spalovací hlavy statorové komory 45. nýbrž současně i na expanzní zakrouženou komůrku 36. 34.

Výsledná tlaková složka se projevuje jako první explozivní tlakový moment v naznačeném směru otáčení, nebol ve spalovacím prostoru pod vypouklou radiální lopatkou je relativně podtlak, kdy již určité množství expandujíoioh plynů proniklo zmíněnou excentrickou .štěrbinou do předešlé komory z předcházejícího pracovního cyklu.

Tatáž hybná síla se opět opakuje v dalším poetupu téže lopatky 68 jako druhotný tlakový moment v tom okamžiku, než po ní následná sousední komora s čerstvou náplní so vznítí a způsobí explozivní účinek, který je způsoben narušenou rovnováhou tlaků plynů v poloze 69/1.

Což znamená, že žhavé expanzní plyny vyšlehující z výtokového kanálu ££ a z komory X po odkrytí kruhové komůrky 36 následnou lopatkou proudí do kruhového expanzního prostoru komůrky 36. tj. mezi kluznou radiální plochou lopatky 54 a také expanzním tlakem a rychlos tí vnikají do předcházející funkční komory, kde dále expandují a tlačí současně na excentrickou plochu £X>

Tímto momentem vznikl na kruhové dráze téže lopatky 68 (viz čerchovanou polohu 69/1) před ústím výfukového otvoru 56 druhý tlakový Impuls k točivému pohybu rotoru, avšak s menší intenzitou, protože explozivní výbuch nepovstal v bezprostřední blízkosti výtokového kanálu 49. jako v prvém případě maximálního tlakového impulsu.

Jakmile lopatka 68 s komorou na své pokračující dráze začíná opouštět excentrickou plochu 37 desky, vzniká v oblasti na rozhraní přelomu příruby opěrné desky, další nezanedbatelná tlaková složka síly. (Viz čerchovanou polohu 69/11.)

V této spodní části opěrné desky s její mírně zakrouženou přírubou 35. která nabíhá a splývá se zaobleným výfukovým potrubím 58. vyšlehují žhoucí plyny z téže rotorové komory, ještě se značnou energií, nebol nepřetržitý přítok expanzních plynů proudí vznikleu excentrickou štěrbinou 54. 37 ze sousední následující funkční komory.

Tím se vytvořily další příznivé podmínky, které účinně spolupůsobí jako třetí, pracovní složka na otočnou lopatku, opírajío so již v této chvíli jen částečně o excentrickou plochu 37 a pod působením jejího expanzního vlivu, avšak plně o zaoblenou ploohu příruby 35. 34 a konečně v její plynulé pokračující části jako dynamická kinetická složka i o výfukovou troubu 58.

V závěru je možné uvést, že vlastní principiální Činnost spalovacího expanzního rotač ního motoru, je v podstatě velmi jednoduchá s jednoduchým pohybovým ústrojím.

Mimo toho jsou u navrhovaného motoru uplatněny zcela nové technické účinky s cílem předložit rotační motor β vysokými obrátkami, bez tepelných ztrát a vibrací s velkou výkonností i účinností, zejména přepolňováním spalovacích komor, použitím turbodmýohadla poháněného výfukovými plyny vlastního motoru.

Claims (10)

1· Spalovací expanzní rotační motor vzduchem chlazený, s jednou spalovací komorou a.jedním oběžným tělesem, vyznačený tím, že sestává ze statorové skříně (1), na jejímž ná» lltku je připevněna přírubou (38) žebrování spalovací komora statoru (39), s plochým výtokovým kanálem (49), ke které je připevněna dalěí žebrování spalovací hlava statorové komory (43) se dvěma elektriokýml zapalovacími svíčkami (47, 48), mezi nimiž je v nílitkovém sedle (50) umístěn samočinný redukční talířový ventil (51) se Šroubovou pružinou (52) a redukční maticí s otvory (53)·

2. Motor podle bodu 1, vyznačený tím, že statoroví skříň (1) tvoří jeden blok se žebrovaným směšovacím potrubím (3) vybíhajícím z vnitřku statorové skříně do směěovací dutiny šnekové spirily (4) ukončené přírubovými plochami (5, 3) a ve své hořejší čisti vytvořeným do obloukovitého kolena (11) s vnitřním přítokovým kanálem paliva (6) a s čelní svislou přírubou (12).

3· Motor podle bodů 1 až 2, vyznačený tím, že na svislou přírubu (15) je připevněn karburátor (19)·

4* Motor podle bodů 1 až 3, vyznačený tím, že ve vnitřní válcovité ploěe statorové skříně (1) je do jejího osazení nalícovéna statorová vložka (20) s kluznou kuželovou plochou, opatřená pod ploohým přítokovým kanálem paliva (6) podélnou dilatační spárou (31) zajištěná proti uvolnění pojišťovacím ploohým pérem (29)·

5· Motor podle bodů 1 až 4, vyznačený tím, že ve spodní části statorové vložky (20) je vytvořeno exoentrioké mezikruží (27) o stejné šíři, jako je vstupní otvor ve smšěováoi dutině šnekové spirály (4)·

6. M_otor podle bodů 1 až 5, vyznačený tím, že statorová skříň (1) je opatřena dalším obdélníkovým přírubovým nálitkem (55), k němuž je připevněno přírubou (57) výfukové potrubí (58) se žebrováním (59) ukončené přírubovým nálitkem výfukového potrubí (60)·

7· Motor podle bodů 1 až 6, vyznačený tím, že ve statorové vložce (20) a statorové skříni (1) je nad výfukovým otvorem statorové skříně (56) vložena a proti uvolnění zajištěna opěrná přírubová deska (34) s kruhovou expanzní komůrkou (36)·

8« Motor podle bodů 1 až 7, vyznačený tím, že do statorové vložky (20) a zároveň na hřídeli motoru (71) je axiálně posuvně ustaveno šroubovou pružinou (73) na jedné straně a talířovou pružiaou(77) na straně druhé oběžné těleso (8), tvaru komolého rotačního kužele, se spalovaoími komorami (7), jejichž radiální stěny lopatek (68) jsou ve směru rotaoe dovnitř zabroušeny a v nich vytvořeny průdušné ohladicí otvory (70)·

9* Motor podle bodů 1 až 8, vyznačený tím, že jak kluzné axiální plochy (9), tak radiální kluzné plooby (54) lopatek (68) oběžného tělesa (8) jsou opatřeny půlkulatými mazacími drážkami (66, 67) a kromě toho jsou axiální stěny oběžného tělesa (8) na zesíleném obvodě opatřeny dvěma čelními vnitřními drážkami (88) a třemi prstenoi (89), do niohž jsou vsunuty protilehle pevně stojíoí přírubové kotouče (90, 91) se třemi čelními drážkami (92>) a se dvěma prstenci (93), které společně tvoří těsnioí labyrinty oběžného tělesa (6).

10* Motor podle bodů 1 až 9, vyznačený tím, že na hřídeli motoru (71) jsou na obou stranách osové ventilátory se vstupními lopatkami (94, 100) s rozváděoíml lopatkami (105,

106), připevněné na přírubách labyrintových kotoučů (90, 91)·