CS208259B1 - Rotačný spalinový motor zubový - Google Patents

Description

208 239

Vynález sa týká rotačných zubových motorov, u ktorých sa využívá energia výbuš-né j zmesi prostredníctvom jej expandovania v pracovnom kanéli, v ktorom rotuje najme-nej jeden zub v ddsledku tlaku expandujúcich apalín na jeho stenu. U doteraz známých rotačných zubových motorov vháňa sa stlačená výbušná zmes dočasti objemu pracovného kanála, ohraničeného častou stien pracovného kanála, utesňo-vacím šupátkom, stěnou zuba alebo aj stěnou rozdeTovača. Zmes sa stlačuje budí v kom-presně j časti nracovného kanála alebo sa nrivédza zo samostatného kompresora. Tietomotory majú nedostatok v tom, že oriestor pre vznietenie zmesi je súčasne velkým škod-livým priestorom v ddsledku toho, že sa Dohybom zuba zvščší objem, čím sa zníži tlakprv než sa zmes zanáli. Ďalším nedostatkom je, že horiaca zmes nevyexpanduje na dos-tatočne nízký tlak, čo spdsobuje stratu výkonu. U niektorých motorov sa stlačená zmespreháňa výrezom v šupátku do dutiny šupátka a odtiaT do výbušnéj komory, ktorá je po-čiatočnou častou pracovného kanála. Pri tejto zložitejšej ceste stlačenej zmesi dochádzak čtalšej strate energie. fialším nedostatkom týchto rotačných motorov je skutočnost, žečasový úsek komnresie spolu s prepúštaním zmesi je vSčší ako časový úsek expanzie, čímsa zvyšujú straty tlaku zmesi před jej vznietením. Straty u týchto motorov vznikajúi tým, že spalovacia zmes na svojej ceste v Drepúšťacom systéme mění svoju rýchlosťprúdenia.

Uvedené nedostatky odstrašuje rotačný spalinový motor zubový podl’a vynálezu,ktorého podstatou je také prevedenie rotačného zubového motora s odvalovacími šupát-kami s odpovedajúcim počtom zubov v jednej pracovněj dréhe, t. j. v jednom pracovnomkanáli statore, že do pracovného objemu každého zuba privádza sa len tolko horúcichspalin o zvolenom tlaku, rovnajúcom sa tlaku pohonnéj zmesi, aby spáL iny mohli vyexpan-dovať na tlak atmosferického vzduchu. Rovnotlakosť spalin s privédzaným spalovacímvzduchom dosahuje sa hořením zmesi v spalovacej komoře spoločnej pře všetky expanznékanály, upravenej tak, aby do nej vstupujúca zmes a vystupujúce spaliny mali tú istúrýchlosť prúdenia a tým aj stále rovnaký tlak. Za tým účelom je spalovacia komora rie-šená tak, aby sa jej prietok zvSčšoval v smere prúdenia spalin úměrně so zvačšovánímich objemu. Touto úpravou spalovacej komory sa dosiahne, že účinok zvýšeného tlakuvznietenej zmesi sa tu nahradí zvýšeným objemom spalin. Spalovacia komora je dalejrie*ená tak, aby vstupujúci spalovací vzduch od kompresora postupoval komorou a ro-tujúc přitom okolo jej pozdížnej osi, aby sa nremiešaval so vstriekaným palivom aaby sa tak mohol dokonale spalovat. Komora mdže mať tvar komolého kúžela a mdže sastočiť do Spirály alebo skrutkovnice. Kompresor na spalovací vzduch je dimenzovanýtak, aby ori 1’ubovolných otáčkách motora dodával vždy tolko vzduchu, aby spaliny vyex-pandovali na atmosferický tlak. Palivo sa nepřetržíte strieka do stlačeného spalova-cieho vzduchu tesne před jeho vstupom do spalovacej komory. Zmes sa pri Starte moto-re zapálí od žhaviacej sviečky a po nastartovaní od horúcich stien komory a od horia-cej už zmesi. Spalovacia komora prechédza na konci do rozvetvenia v.ývodných potrubído takzvaného rozdeTovača spalin na ich rovnoměrný přívod do všetkých expanzných ka-nálov. Počet zubov v jednej rotačněj dráhe, t. j. v jednom pracovnom kanáli mdže byťjeden až desať. Optimálně okolo šesť. Pracovných kanálov - rotačných dráh zubov v spo-ločnom statori a spoločnom hriadeli mdže byť v závislosti na parametroch spalin odjedna až do osem a optimálně okolo pSť. Zuby v každom ďalšom pracovnom kanáli sú po-sunuté v smere řotácie o rovnaký středový uhol, určený počtom zubov a počtom pracov-ných kanálov. Tým sa dosiahne jednak rovnoměrný záběr, tichý chod motora, menšie na-máhanie loŽísk a jednak rovnoměrný odběr spalin zo spalovacej komory. Toto usporiada-nie podmieňuje v principe fungovanie motora. Vstup spalin do expanzných, čiže pracov-ných kanálov na poháňanie zubov je regulovaný diskovým uzatváračom, ktorý spolu rotu-je so zubom. Uzatvárač má v úrovni za stredom zuba výřez - prepúšťací otvor siahajúciod úrovně středu zuba do takej dížky proti směru otáčania, aby počas přechodu tohotootvoru vedla plniaceho otvoru v stene pracovného' kanála pretiehlo tolko spalin, aby

204 2SB tieto před výfukom mohli vyexpandovať až na atmosferický tlak. Motor pracuje v oblas-ti nižších tlakov a nižších teplfit z dfivodu pevnosti materiálu a jeho tepelnej dila-tácie. Ak pohonným médiom je para alebo stlaSený vzduch, mfižu byť tlaky vyššie. V tompřípade upraví sa dížka prepúšťacieho otvoru diskového uzatvárača a vypustí- sa spaTo-vacia komora. Keďže motor nepracuje pri vysokých tlakoch, nie je tak citlivý na stratyv teanení. V dfisledku toho nemusia sa použiť trecio tesnenia krúžkami, ale len laby -rintové, hrebeňové alebo zatemované lišty v drážkách etatora. Uteeňovanie válcovýchoblin rotora a šupétiek je riešené vzájomným pritlačovaním. Pri použití týchto těsně-ní nie je potřebné mazanie, čímsa bude znižovať tvorba karbonu a množstvo jedovatýchspalin. Straty na spalinách v týchto tesneniach nie sú také citelné ako straty nastlačenom vzduchu. Systém rovnotlakosti pohonnej zmesi a spalin dovoluje zaradiť medzikompresor a snaTovaciu komoru spalinový alebo výfukový ohrievač spalovacieho vzduchupri zachovaní tlaku a rýehlosti vzdušnín. Týmto sa doeiahne podstatného zvýRenia tepel-nej účinnosti. Týmto zařáděným ohrevom a doexpandovaním spalin na atmosferický tlakzvýši se výkon motora cca o 50 %.

Navrhovaný systém motora má okrem předností uvedených v predchádzajúcom popiseešte tieto charakteristické vlastnosti. Súvislé spralovanie zmesi v dlhej spaloyacejkomoře a čiastočne aj v rozdělovači spalin umožňuje dokonalé dohorenie paliva. Sálejsystém dovoluje používsť bezoktánový benzín, ktorého výroba je lacnejšia. Za týchtopodmienok, ako sú dokonalé snalovanie, bezoktánový benzín a nepřítomnost mazaciehooleja, nebude motor zaplavovat ovzdušie olovnatými zlúčeninami, kysličníkom uhelnatýma nedohorenými uhlovodíkem!. Z toho dfivodu, že motor pracuje pri nižších teplotácha tlakoch, nepotřebuje intenzívně chladenie a trecie tesnenia, čím sa zvyšuje tepel-ná účinnost.

Na přiložených výkreaoch sú znázorněné dva řezy rotačného motora podlá vynále-zu a jeden rez rovnotlakou spelovacou komorou 8 rozdeTovačom spalin. Na obraze 1 jeznázorněný radiálny rez motorového článku, t. j. pracovného kanéla so šiestimi utes-ňovacími šupátkarai a Sieetimi rotujúcimi zubmi. Tento radiálny rez ide cca v dvochtřetinách stredom pracovného kanále, teda i stredom rotujúceho zubs a v jednej třeti-ně stredom uzatváracieho disku na uzatvorenie přívodu spalin do pracovného kanále.

Na obraze 2 na lávej straně je axiálny rez motore so šiestimi precovnými kanálmi, či-še rotačnými dráhami zubov a na právej straně je rez so šiestimi precovnými kanálmipre šest dréh zubov. Na dolnej polovici obrazu je znázorněný bočný pohled na šestpracovných kanólov v snoločnom statori. Na obraze 3 je znázorněný axiálny rez rovno-tlakej spalovacej komory s rozdelovačom soalín pre šest segmentov pracovného kanála,t. j. pre pohon šiestich zubov v každom pracovnom kanéli, na obr. 4 je zobrazený nó-rysný pohled podlá obrázku 3, na obrázku 5 je rez rovinou A - A "z obr . 1 a na obráz-ku 6 je rez rovinou B - B*z obr. 1. V čelnej stene statore g pracovného kenála £ je plniaci otvor 10 a prí-vodný otvor 11 . Na uzatváracom disku g , ktorý má tvar medzikružia ako pracovnýkanál £ , je prepúštací otvor g . Plniaci otvor 10 a prívodhý otvor IX v ste-ne pracovného kanála £ sú osadené tesne za utesňovacím šúpátkom g v smere otáčokrotora i . Plniaci otvor 10 má v stene pracovného kanála £ výšku rovnajúcu savýške pracovného kanále a na straně uzatváracieho disku 8 má zvfičšenú výšku, alezmenšenú Sirku. Plniaci otvor 10 a prívodný otvor 11 sú riešené tak, aby malipo celej díške rovnaký prietočný prierez. Uzatvárací disk g je pevne osadený narotori X a rotuje spolu so zubom 2 . Zub 2 rotuje v pracovnom kanáli £ a uzat-várací disk 8 rotuje v diskovom kanáli 12 . Uzatvárací disk g so svojím prepúš-tacíra otvorom % plní funkciu plniaceho ventilu. V čaaovom úseku, keď prepúštacíotvor £ príde rotáciou uzatváracieho disku g medzi plniaci otvor 10 a prívod-ný otvor 11 otvorí sa vstup spalin alebo inej vzdušniny z prívodného potrubia 13do plniaceho objemu je vymedzený častou valcovej obliny utesňovacieho šupátka g , 3· 208 2S9 dolnou časťou člnej steny zube 2 , časťou valcovej obliny rotora 1 a časťamibočných atien pracovního kanála £ . Tento plniaci objem 14 aa vytvoří v momente,kedf vrchol zuba 2 začína vystupovať z vybrania 6 utesňovacieho íupátka % . Pre-púčťací otvor 2 na uzatváracom disku 8 mé svoj začiatok přibližné v úrovni stře-du zuba 2 a ukončený je v takej vzdialenosti od svojho začiatku, aby počas rotóciemedzi plniacim otvorom 10 a přívodným otvorom 11 voustil do plniaceho objemu 14 len tol'ko snalín alebo inej vzduSniny, aby tieto vyexpandovali na atmosferický tlak.DÍžka prepúSťacieho otvoru 2. odvodzuje sa od tlaku spalin, od ich množstva a odobjemu pracovního kanála £ . Přívodně potrubie 13 ku pracovnému kanálu £ je na-pojené na vývodné potrubie 20 , vychádzajúce z rozdeTovača spalin 19 , ktorý jespojený so spaTovacou komorou 17 . Rozdělovač spalin 19 mé toTko vývodných potru-bí 20 , koTko je utesňovacich Supátiek % v statori 2 · Počet pracovných kanálov£ , t. j. rotaČných dráh zubov 2 , je zvolený tak, aby prúd spalin vo vývodnom potru-bí 20 bol konStantný a aby prívodnými potrubiami 13 prúdili spaliny striedavovždy do ďaTšieho pracovního kanála £ . Toto postupné prúdenie spalin do (JaTších pra-covných kanálov £ je zabezpečené tým, že zuby 2 a prepúšťacie otvory 2 na uzat-véracom disku sú na svojich rotačných dráhách v každom čEaTšom kanéli posunuté o rovna-ký středový uhol tu , ktorý je odvodený od počtu zubov 2 a počtu rotačných dráh, t. j počtu pracovných kanálov £ podTa vzorce: cu =— m . n kde m je počet zubov v jednej dráhe a n je počet dráh rotujúcich zubov

Počet n pracovných kanálov £ vypočítá sa podTa vzorca:

- 3.14 . D m . 1 kde D je priemer rotačnej dráhy zuba m je počet zubov v jednej rotačnej dráhe 1 je dráha plnenia, inéč aj dížka prepúSťacieho otvoru

SpaTovacia zmes vzniká na konci potrubie spaTovacieho vzduchu 15 , stlačené-ho a připadne ohriateho, za súvislého striekania paliva triskou 16 . Triska je us-ρδ-sobená na potrubí spaTovacieho vzduchu 15 tak, aby palivo striekala do prúduvzduchu protisměrně pod uhlom sklonenia 30 až 60’, aby sa dosahovalo lepšieho pre-miešania. Potrubie spaTovacieho vzduchu 15 je napojené na spaTovaciu komoru 17tangenciálně so sklonom cca 60*k pozdížnej osi spaTovacej komory 17 smerom prúduvzduchu, čím sa dosiahne ďaTšieho premiešania zmesi a dokonalejšieho horenia.

Prevedenie motora mdže mať obměny na pohon stlačeným vzduchom, parou aleboinou vzdušninou. V takom případe motor nemá spaTovaciu komoru, trisku a sviečku.PodTa toho, aký je tlak vzduSniny a teplota najmfi u páry třeba prispdsobiť dížkuprepúSťacieho otvoru na uzatváracom disku. Navrhovaný motor možno stavať na malévýkony pře auté, na středné výkony pre ťažké stroje a na veTké výkony pre loděa stabilně agregáty. Výhodné sa dá použiť pri takých prevédzkaeh, kde sa nepřetr-žíte uvoTňuje vzduch alebo para o istých tlakoch a připadne i teplotách. VeTkouprednosťou motora podTa vynálezu je možnosť použitia bezoktanového benzínu, ktorýje lačnější a neznečišťuje vzduch olovnatými zlúčeninami. ĎaTšou výhodou je, že ne-třeba mazať olejem steny pracóvného kanála, čo znižuje prevádzkové náklady, karboni-zéciu na pracovných stěnách a znečisťovanie ovzdušia spalinami ťažkých uhlovodíkov.

Claims (4)

1. 208 2S9 fialšou přednostou je malý počet súčiastok, čo znižuje poruchovost a tým aj nákladyna údržbu. Motor bude mat tichý chod s minimélnym chvěním. Dobré spalovanie nebudeovplyvňované zvýčením obrétok, lebo zmes dohoří ešte před vstupom do pracovného ka-nále. PREDMET VIH.ÍLEZU

   1. Rotačný spalinový motor zubový pozostévajúci z rotora a statora, kde na rotořisú vytvořené zuby a v statori sú usnoriadané utesňujúce čupátka, ktoré majú vy-tvořené vybranie pře záběr zuba, vyznačujúce sa tým, že na rotoři /1/ je usporia-daná najmenej jedna rotačně dráha zubov /2/ a najmenej jeden uzatvérací disk /8/a že v jednej rotačnej dráhe zuba /2/ je usporiadaný najmenej jeden zuba /2/ a na uzatvóracom disku /8/ je usooriadaný najmenej jeden prepúšťací otvor /9/ a žev statori /3/ je usporiadaný najmenej jeden pracovný kanál /4/, v ktorom sú vytvo-řené expanzné komory navzójom od seba oddělené rotačnými Supátkami /5/ a najmenejjeden diskový kanál /12/ a že v oblasti uzatvárania jednotlivých expanzných komdrpracovného kanále /4/ utesňovacím Supétkom /5/ je připojené prívodné potrubie /13/,naproti ktorému je vytvořený v statori /3/ prívodný otvor /11/ úatiaci do disko-vého kanála /12/, nričom naproti přívodnému otvoru /11/ v statori /3/ je vytvoře-ný plniaci otvor /10/ ústiaci čo pracovného kanála /4/ na prepúáťanie spalin, pri-védzaných prívodným potrubím /13/ do pracovného kanála /4/.
2. 2. Rotačný spalinový motor zubový podl’a bodu 1., vyznačujúci sa tým, že expanzné ko-mory pracovných kanélov /4/ sú spojené pomocou prívodných potrubí /13/, vývodnýchpotrubí /20/ a rozdelovača spalin /19/ s jednou spoločnou spalovacou komorou /17/·
3. 3. Rotačný spalinový motor zubový podlá bodu 1., vyznačujúci sa tým, že dížka prepúšťacieho otvoru /9/, meraná na oblúku uzatváracieho disku /8/ je daná pomerom plniace-ho objemu /14/ expanznej komory pracovného kanála /4/ ku ploché prierezu pracov-ného kanála /4/ za účelom dosiahnutia vyexpandovania spalin plniaceho objemu /14/až na atmosferický tlak.
4. 4. Rotačný spalovací motor zubový podl’a bodu 1., vyznačujúci sa tým, že počet dráhzubov /2/ na spoločnom rotori /1/ je určený pomerom čížky dráhy zuba /2/ ubehnu-tej počas expanzie spalin ku dráhe zuba /2/ ubehnutej počas plnenia plniaceho ob-jemu /14/ nrivédzanými spalinami, pričom zuby /2/ v jednotlivých dráhách sú pro-ti eebe posunuté o stejný středový uhol určený pomerom 360 stupňov ku súčinu poč-tu rotačných dráh zubov /2/ a počtu zubov /2/ v jednej rotačnej dráhe. 6 výkresů