CS226506B1

CS226506B1 - Working machine with revolving piston

Info

Publication number: CS226506B1
Application number: CS629680A
Authority: CS
Inventors: Jiri Jebavy
Original assignee: Jiri Jebavy
Priority date: 1980-09-18
Filing date: 1980-09-18
Publication date: 1984-04-16

Description

Vynález se týká pracovního stroje s krouživým pístem, u něhož se řeší uložení a těsnění pístu v souvislosti s umístěním rozváděčích kanálů.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a rotary piston working machine in which a piston seating and sealing is provided in connection with the location of the distribution channels.

Dosud známé pracovní stroje s krouživým pístem jsou tvořeny na základě možných variant trochoidních profilů. Liší se počtem pracovních komor, ale hlavně umístěním těsnicích elementů. Konstrukce s těsnicími lištami na pístu umožňují vhodné rozmístění rozváděčích kanálů a pro čtyřdobý cyklus není třeba ventilového rozvodu. Nevýhodou konstrukce jsou střídavé setrvačné síly, působící na radiální těsnicí lišty a jedn nostranné tepelné zatížení skříně. Geometrie pohybového ústrojí neumožňuje při jednoj rotorovém uspořádání konstrukci vznětového motoru. Konstrukce s těsnicími lištami, umístěnými na pevných dílech motoru, dosud nedosáhly rozsáhlejšího vývoje. Zveřejněné principy a varianty nevykazují uspokojivé rozmístění a utěsněné oddělení rozváděčích kanálů pro dvoudobý cyklus. Konstrukčním uspořádáním principy neumožňují jednoduché přeplňování, zvláště výhodné při uplatnění na vznětových dvoudobých motorech. Při vícepístovém uspořádání dochází k vzájemnému vyrovnávání sil prostřednictvím klikového hřídele, ozubených kol a ložisek, což má nepříznivý vliv na životnost těchto dílů a je zdrojem zvýšeného hluku.The known rotary piston machines are based on possible variants of trochoid profiles. They differ in the number of working chambers, but mainly in the location of the sealing elements. Constructions with sealing strips on the piston allow suitable distribution of the distribution channels and no valve distribution is required for a four-cycle cycle. The disadvantage of the design is the alternating inertia forces acting on the radial sealing strips and the one-sided thermal load of the housing. The geometry of the movement system does not allow the construction of a diesel engine in a single rotor arrangement. Designs with sealing strips mounted on fixed engine components have not yet developed much. The published principles and variants do not show a satisfactory placement and sealed separation of the distribution channels for a two-cycle cycle. By design, the principles do not allow simple supercharging, particularly advantageous when used on two-stroke diesel engines. In a multi-piston arrangement, forces are balanced by the crankshaft, gears and bearings, which has an adverse effect on the service life of these parts and is a source of increased noise.

Uvedené nedostatky jsou odstraněny pracovním strojem, jehož podstatou je umístění pístu na ozubeném nosiči, přičemž rozváděči kanály vyúsťují do mezikruží axiálních lišt, které spolu s příčnými lištami, válcovými spojovacími členy a radiálními lištami umožňují obvodové a čelní těsnění pístu v pracovních komorách a sacích komorách.These drawbacks are overcome by a working machine based on the placement of the piston on the toothed carrier, and the distribution channels open into the annulus of the axial rails, which together with the transverse rails, cylindrical connecting members and radial rails allow circumferential and front sealing of the piston in the working and suction chambers.

Umístěním pístu na ozubeném nosiči je řešeno vlastní uložení pístu, ale hlavně je docíleno koncentrace veškerých sil, působících na píst při pracovních cyklech, bez škodlivého účinku na valivé elementy. Tato vlastnost se zvláště příznivě projeví při konstrukci vznětových motorů. Vzhledem k pohybu pístu jsou vyvažovány pouze rotační hmoty a stroj má klidný běh. Umístěním těsnicích elementů na pevných částech stroje je odstraněno nepříznivé působení odstředivých sil, zvláště na radiální těsnicí lišty. Dvoupístové provedení umožňuje konstrukci pracovního stroje se čtyřdobým cyklem na úrovni klasického šestiválcového motoru. Konstrukce je jednodušší výrobně, neboť potřebuje pro stejný výsledný efekt méně dílů a je tedy příznivější i v hmotnostních a rozměrových parametrech. Při použití pro konstrukci dvoudohého vznětového motoru lze účinně využít přeplňování čistým vzduchem, bez ztráty paliva a přímého účinku hmotnosti rotujících pístů pro kompresi.Placing the piston on the toothed carrier solves the piston's own bearing, but mainly the concentration of all forces acting on the piston during working cycles is achieved without harmful effect on the rolling elements. This feature is particularly beneficial in the construction of diesel engines. Due to the movement of the piston, only the rotating masses are balanced and the machine has a smooth running. By placing the sealing elements on the fixed parts of the machine, the adverse effect of centrifugal forces, especially on the radial sealing strips, is eliminated. The double piston design allows the construction of a four-cycle cycle machine at the level of a classic six-cylinder engine. The design is simpler to manufacture because it requires fewer parts for the same effect and is therefore more favorable in terms of weight and size. When used for the design of a two-stroke diesel engine, clean-air supercharging can be efficiently utilized without losing fuel and directly impacting the weight of the rotating compression pistons.

Na připojeném výkresu je znázorněn příklad pracovního stroje podle vynálezu, kde na obr. 1 je osovým řezem naznačeno celkové uspořádání. Na obr. 2 je v příčném řezu A — A vidět polohu výfukových a přepouštěcích kanálů, zatímco obr. 3 zachycuje řezem B — B vyústění sacích kanálů a vyznačenými šipkami vyjadřuje smysl otáčení pístů a pohyb klikového hřídele. Na obr. 4 je detailem B objasněno těsnění styčného uzlu, tzn. předělení jednotlivých komor v souvislosti s radiálními a axiálními lištami. Řešení styčného uzlu je doplněno částečným řezem C — C na obr. 5. Detail D obr. 6 zachycuje uložení axiální lišty se zvlněnou pružinou.In the accompanying drawing, an example of a working machine according to the invention is shown, wherein in FIG. Fig. 2 shows the position of the exhaust and transfer passages in cross-section A-A, while Fig. 3 shows, through section B-B, the intake duct opening and indicates the direction of rotation of the pistons and the movement of the crankshaft. In Fig. 4, the seal of the interface node is illustrated in detail B, i. division of individual chambers in connection with radial and axial rails. The solution of the node is supplemented by a partial section C - C in Fig. 5. Detail D Fig. 6 shows the bearing of the axial bar with a corrugated spring.

Pracovní stroj s krouživým pístem podle vynálezu (obr. 1), sestává ze skříně stroje 1, ve které je na ložiskách 8 umístěn klikový hřídel 2, nesený na druhém konci nástavcem 7 a ložiskem nástavce 8. Na krajních čepech klikového hřídele 2 jsou umístěny vývažky 11. Na výstředném čepu klikového hřídele 2 je na klikových ložiskách 10 uložen ozubený nosič 5 a na jeho ozubení nasazen pracovní píst 3 a plnicí píst 4. Ozubení nosiče 5 je ve styku s vnitřním ozubením věnců 6, které jsou pevně spojeny se skříní stroje 1. Převodový poměr ozubení nosiče 5 a ozubených věnců 6 je 2 : 3. Ve skříni stroje 1 jsou .kruhovými oblouky vytvořeny tři pracovní komory F (obr. 2) a tři sací komory G (obr. 3). Jednotlivé komory jsou od sebe odděleny a těsněny radiálními lištami 12 a axiálními lištami 14. Vzájemné propojení lišt, ale i dokonalé utěsnění styčného uzlu, umožňuje příčná lišta 13 a válcový spojovací člen 15 ve spojení s rozpěrnou koulí 19 a tlačnou pružinou 18 (obr. 4] a (obr. 5). Radiální lišty 12 jsou na styčné plochy přitlačovány listovými pružinami 16 a axiální lišty 14 jsou přitlačovány zvlněnými kruhovými pružinami 17 (obr. 6).The rotary piston machine according to the invention (Fig. 1) consists of a machine housing 1 in which the crankshaft 2 is supported on the bearings 8, supported at the other end by an extension 7 and an extension bearing 8. Balances are located on the outer pins of the crankshaft 2. 11. The toothed carrier 5 is mounted on the crankshaft eccentric pin 2 and the working piston 3 and the filling piston 4 are mounted on the crankshaft 10 and the toothing of the carrier 5 is in contact with the internal toothing of the rims 6 which are fixedly connected to the machine housing 1. The gear ratio of the toothing of the carrier 5 and the gear rings 6 is 2: 3. In the housing of the machine 1, three working chambers F (FIG. 2) and three suction chambers G (FIG. 3) are formed by circular arcs. The individual chambers are separated and sealed by radial ledges 12 and axial ledges 14. The interconnection of the ledges, as well as the perfect sealing of the node, is made possible by the transverse ledge 13 and the cylindrical coupling 15 in connection with the spherical ball 19 and compression spring 18 (fig. 4). The radial strips 12 are pressed against the contact surfaces by leaf springs 16 and the axial strips 14 are pressed by undulating circular springs 17 (Fig. 6).

Kinematika stroje, o sobě známá, umožňuje při zmíněném poměru 2 : 3 krouživý pohyb pracovního pístu 3 v pracovních komorách F a plnicího pístu 4 v sacích komorách G. Obvod pracovního pístu 3 a obvod plnicího pístu 4 je v neustálém dotyku s radiálními lištami 12. Při krouživém pohybu pracovního pístu 3 a plnicího pistu 4 dochází k cyklickým změnám objemů vzájemně těsněných pracovních komor F a sacích komor G, čímž jsou vytvořeny podmínky k užití stroje jako spalovacího motoru. Pracovní stroj s krouživým pístem (obr. 1) je uzpůsoben kanálovým rozvodem jako dvoudobý zážehový nebo vznětový spalovací motor. Otáčí-li se pracovní píst 3 ve smyslu šipky, vyznačené na plnicím pístu 4 (obr. 3), dojde po odkrytí sacího kanálu S plnicím pístem 4 k naplnění sací komory G směsí nebo vzduchem. Po uzavření sacího kanálu S plnicím pístem 4 je směs nebo vzduch částečně komprimována a po odkrytí přepouštěcího kanálu P přepouštěna k vyplachování pracovní komory F, vzdálené od sací komory G 120° proti smyslu točení pracovního pístu 3. V.yplachování a plnění končí, jakmile pracovní píst 3 uzavře přepouštěcí kanál P. Dále v pracovní komoře F probíhá komprese, která při svém maximu přechází do expanze. Hrana pracovního pístu 3 otevírá výfukový kanál V pro odchod spalin s úhlovým předstihem před otevřením přepouštěcího kanálu P. Otevřením přepouštěcího kanálu P se celý dvoudobý cyklus opakuje, neboť v sací komoře G je opět částečně komprimovaná směs nebo vzduch. Popsaný cyklus potřebuje k uzavřenému oběhu jednu otáčku klikového hřídele 2. Lze tedy uváděný pracovní stroj srovnat, při dvoudobém cyklu, s klasickým dvoudobým tříválcovým motorem. Výhodou uspořádání je nesymetrický rozvod kanálů, neboť výfukový kanál V je uzavírán dříve než přepouštěcí kanál P. Nesymetrickým rozvodem je umožněno přeplňování pracovních komor F, neboť důsledkem rozdílné šíře pracovního pístu 3 a plnicího pístu 4 mají sací komory G větší objem než pracovní komory F. Při použití stroje na dvoudobý cyklus není třeba pro utěsnění plnicího pístu 4 užívat příčných lišt 13 (obr. 4), válcového spojovacího členu 15, a tedy ani rozpěrných koulí 18 a tlačných pružin 18. Pro dvoudobý cyklus je možno použít i jednopístového stroje s tím, že bude motor opatřen samostatným plnicím dmychadlem. Je-li pracovního stroje s krouživým pístem (obr. 1) použito ke konstrukci vznětového nebo zážehového spalovacího motoru se čtyřdobým cyklem, pak čtyřdobý cyklus probíhá postupně v jednotlivých pracovních komorách F a k uzavření oběhu v jedné komoře je zapotřebí dvou otáček klikového hřídele 2. Z toho vyplývá, že pracovní stroj se dvěma krouživými písty, při použití jako čtyřdobý spalovací motor, lze činností srovnat s klasickým čtyřdobým šestiválcovým motorem. Samostatnými problémy u popisovaných konstrukcí zůstává řešení chlazení a mazání, ale toto není předmětem přihlášky vynálezu, a proto není uváděno,The kinematics of the machine, known per se, allow the working piston 3 to rotate in the working chambers F and the filling piston 4 in the intake chambers G at said 2: 3 ratio. The working piston 3 and the filling piston 4 are in constant contact with the radial runners 12. As the working piston 3 and the filling piston 4 rotate, the volumes of the working chambers F and the intake chambers G are mutually sealed, thereby creating conditions for using the machine as an internal combustion engine. The rotary piston machine (Fig. 1) is designed as a two-stroke spark-ignition or compression-ignition internal combustion engine through a duct system. If the working piston 3 rotates in the sense of the arrow marked on the filling piston 4 (FIG. 3), the suction chamber G is filled with the mixture or air after the suction channel S has been uncovered. After closing the suction channel with the filling piston 4, the mixture or air is partially compressed and, after uncovering the transfer channel P, is released to flush the working chamber F, distant from the suction chamber G 120 ° upstream of the working piston 3. the piston 3 closes the bypass channel P. Further, in the working chamber F there is compression, which at its maximum goes into expansion. The edge of the working piston 3 opens the exhaust duct V to exit the flue gas well before opening the transfer port P. The opening of the transfer port P repeats the entire two-stroke cycle, since in the suction chamber G there is again partially compressed mixture or air. The cycle described requires one revolution of the crankshaft 2 for the closed cycle. Thus, the machine in question can be compared, in a two-stroke cycle, to a conventional two-stroke three-cylinder engine. The advantage of the arrangement is asymmetrical duct distribution, since the exhaust duct V is closed before the overflow duct P. The asymmetrical ducting allows the working chambers F to be overcharged because the different chambers of the working piston 3 and the filling piston 4 have a larger volume When using a two-stroke cycle machine, it is not necessary to use transverse strips 13 (Fig. 4), a cylindrical coupling member 15, and hence the spherical balls 18 and compression springs 18 to seal the filling piston 4. that the engine will be equipped with a separate charging blower. If the rotary piston machine (Fig. 1) is used to design a four-cycle cycle compression-ignition or spark-ignition internal combustion engine, then the four-cycle cycle is run sequentially in each working chamber F and two crankshaft turns 2 are required to close the cycle. This implies that a dual-piston working machine, when used as a four-stroke internal combustion engine, can be compared to a conventional four-stroke six-cylinder engine. Cooling and lubrication solutions remain separate problems in the constructions described, but this is not the subject of the invention and is therefore not disclosed,

Dvoupístové jednotky pracovních strojů lze v různém seskupení spojovat do větších celků a strojů lze využívat i jako kompresorů, čerpadel, vývěv nebo parních strojů s minimálními vibracemi a výhodnými hmotnostními a prostorovými parametry.The double piston units of working machines can be combined in larger groups into larger units and the machines can also be used as compressors, pumps, vacuum pumps or steam engines with minimum vibration and advantageous weight and space parameters.

Claims

SUBJECT

A working machine with a circular piston, chambers formed by circular arcs and sealing elements located on stationary parts of the machine, characterized in that the working piston (3) and the filling piston (4) are each separately placed on the toothed carrier (5), The transverse strips (13), the cylindrical connecting members (15) directly engage the working piston (3) and the transfer passages (P) and the exhaust passages (V) open into the annulus of the axial strips (14), The radial strips (12) engage the filling piston (4).

Circular piston machine according to claim 1, characterized in that the cylindrical connecting members (15) penetrate into the axial strips (14), being pressed together with the transverse strips (13) by spacers (19) and compression springs (18). on the front of the working piston (3).

Circular piston machine according to Claim 1, 2, characterized in that the transverse strips (13) are pressed against the radial strips (12) by the spheres (19), the contact surfaces of the radial strips (12) with the contact surfaces of the transverse strips (13). ) are identical in shape.

Circular piston machine according to claim 1, characterized in that the transfer channels (P) are led from the suction chambers (G) to the working chambers (F), the axes of the interconnected suction chambers (G) and the working chambers (F) being apart by an angle of 120 °.