CZ2021557A3

CZ2021557A3 - Rotary internal combustion engine

Info

Publication number: CZ2021557A3
Application number: CZ2021-557A
Authority: CZ
Inventors: Jan Novotný
Original assignee: Jan Novotný
Priority date: 2021-12-09
Filing date: 2021-12-09
Publication date: 2023-01-18
Also published as: CZ309445B6; WO2023104225A1

Abstract

Rotační spalovací motor (1), tvořený dutou válcovou skříní (3) motoru (1) opatřenou uvnitř rotorem se stranově uzavřenými oběžnými lopatkami (5), vytvářejícími jednotlivé oddělené vnitřní expanzní komory (10). Z vnější strany je dutá válcová skříň (3) opatřena alespoň jednou externí spalovací komorou (6) se zapalovací svíčkou (7) a s přívodem (8) palivové směsi. Dále je dutá válcová skříň (3) z vnější strany opatřena výfukovým potrubím (9). Vrchní část (19) skříně (3) motoru (1) je tvořena oscilační komorou (2) osazenou soustavou lopatek (11) uspořádaných proti směru oběžných lopatek (5) a vytvářejících se skříní (3) motoru (1) jednotlivé oddělené vnější expanzní komory (12). Vrchní část (19) skříně (3) má tvar ulity, jejíž průřez se zvětšuje ve směru (R) rotace rotoru od místa umístění spalovací komory (6) k místu počátku výfukového potrubí (9).Rotary combustion engine (1), consisting of a hollow cylindrical casing (3) of the engine (1) equipped inside with a rotor with side-closed rotating blades (5), creating separate internal expansion chambers (10). From the outside, the hollow cylindrical box (3) is equipped with at least one external combustion chamber (6) with a spark plug (7) and with an inlet (8) of the fuel mixture. Furthermore, the hollow cylindrical box (3) is equipped with an exhaust pipe (9) from the outside. The upper part (19) of the housing (3) of the motor (1) is formed by an oscillating chamber (2) fitted with a system of vanes (11) arranged against the direction of the rotating vanes (5) and forming the housing (3) of the motor (1) with separate external expansion chambers (12). The upper part (19) of the housing (3) has the shape of a shell, the cross-section of which increases in the direction (R) of the rotor rotation from the location of the combustion chamber (6) to the starting point of the exhaust pipe (9).

Description

Rotační spalovací motorRotary internal combustion engine

Oblast technikyField of technology

Vynález se týká rotačního spalovacího motoru, tedy konstrukce rotačních pohonných systémů pro spalování kapalných nebo plynných paliv.The invention relates to a rotary combustion engine, i.e. the construction of rotary drive systems for burning liquid or gaseous fuels.

Dosavadní stav technikyCurrent state of the art

Spalovací motory patří spolu se spalovacími turbínami k základním pohonným jednotkám užívaným pro vytváření točivého nebo posuvného pohybu uvádějícím do následného pohybu jiné části strojů a zařízení.Combustion engines, together with combustion turbines, belong to the basic drive units used to create rotational or sliding motion, which subsequently moves other parts of machines and equipment.

Základními a nej rozšířenějšími typy používaných spalovacích motorů jsou pístové motory dělené podle počtu pracovních cyklů uskutečněných během jedné otáčky klikového hřídele na dvoudobé a čtyřdobé spalovací motory. Tyto motory jsou opatřené spalovací komorou s pístem, který je ojnicí spojený s klikovým hřídelem. Základní vytvářený pohyb je u těchto motorů posuvným pohybem pístu, který přes ojnicí uvádí do rotačního pohybu klikový hřídel. Dvoudobé motory mají jednodušší konstrukci, jsou lehčí a obvykle mají při stejných otáčkách vyšší měrný výkon. Proces spalování probíhá v režimu nad i pod pístem střídavě, čímž není možné využít klasického mazání pístu olejem z olejové vany a palivová směs musí být obohacena o mazací médium, které se ale také spálí. Díky tomu je hlavní nevýhodou dvoudobého motoru jeho kouřivost a vyšší obsah škodlivých a nespálených složek palivové směsi ve výfukových plynech.The basic and most widely used types of internal combustion engines are piston engines divided according to the number of work cycles carried out during one revolution of the crankshaft into two-stroke and four-stroke internal combustion engines. These engines are equipped with a combustion chamber with a piston connected to the crankshaft by a connecting rod. The basic movement created in these engines is the sliding movement of the piston, which, via the connecting rod, causes the crankshaft to rotate. Two-stroke engines have a simpler design, are lighter and usually have higher specific power at the same rpm. The combustion process takes place alternately in the mode above and below the piston, which means that it is not possible to use the classic lubrication of the piston with oil from the oil pan, and the fuel mixture must be enriched with a lubricating medium, which is also burned. Thanks to this, the main disadvantage of the two-stroke engine is its smoke and the higher content of harmful and unburned components of the fuel mixture in the exhaust gases.

Tyto nevýhody v produkci výfukových plynů eliminují čtyřdobé motory, kde je proces spalování ekologičtější a směs nemusí být obohacena o mazací složku. Nevýhodou je pouze jeden pracovní pohyb pístu během jedné otáčky klikového hřídele, větší hmotnost apod.These disadvantages in the production of exhaust gases are eliminated by four-stroke engines, where the combustion process is more ecological and the mixture does not need to be enriched with a lubricating component. The disadvantage is only one working movement of the piston during one revolution of the crankshaft, greater weight, etc.

Nevýhody omezeného počtu spalovacích dějů během jednoho otočení klikového hřídele eliminuje klasická konstrukce rotačního spalovacího motoru. Z technické praxe je znám Wankelův motor s rotujícím rotorem na výstředníku a pevnou skříní. Wankelův motor je spalovací motor, ve kterém píst tvaru vypouklého trojúhelníku mění objem komor rotací v duté oválné skříni. V komorách přitom probíhá sání, komprese, expanze a výfuk, zatímco hrany pístu otevírají a zavírají sací a výfukové otvory. Wankel poskytuje otáčivý pohyb bez klikového mechanismu a nepotřebuje rozvodové zařízení. Při stejném výkonu se dá vyrábět úsporněji, je kompaktnější a váží přibližně o třetinu méně než klasické pístové motory. Rotující části lze téměř dokonale vyvážit, což vede k mimořádně hladkému chodu a minimálnímu hluku. Hlavní nevýhodou rotačních spalovacích motorů je problém s utěsněním prostoru dotyku stěny válce a hranou rotačním hřídelem. Hlavní výhodou rotačních spalovacích motorů je, že jejich konstrukce a vnitřní síly umožňují zvyšování výkonu prostým zvýšením otáček, což klasické pístové spalovací motory s posuvným pohybem pístu neumožňují. Další výhodou je teoreticky neomezená možnost libovolného počtu spalovacích komor po obvodu rotačního hřídele.The disadvantages of a limited number of combustion events during one rotation of the crankshaft are eliminated by the classic design of the rotary combustion engine. A Wankel engine with a rotating rotor on an eccentric and a fixed housing is known from technical practice. The Wankel engine is an internal combustion engine in which a convex triangle-shaped piston changes the volume of the chambers by rotating in a hollow oval casing. Intake, compression, expansion and exhaust take place in the chambers, while the edges of the piston open and close the intake and exhaust ports. The Wankel provides rotary motion without a crank mechanism and needs no timing gear. With the same performance, it can be produced more economically, is more compact and weighs about a third less than classic piston engines. The rotating parts can be almost perfectly balanced, resulting in extremely smooth operation and minimal noise. The main disadvantage of rotary internal combustion engines is the problem with sealing the contact area of the cylinder wall and the edge of the rotary shaft. The main advantage of rotary internal combustion engines is that their design and internal forces allow for an increase in performance by simply increasing the revolutions, which is not possible with classic reciprocating internal combustion engines with sliding movement of the piston. Another advantage is the theoretically unlimited possibility of any number of combustion chambers around the circumference of the rotating shaft.

Z technické praxe je známo mnoho tvarových provedení rotačního hřídele udávajícího též počet vytvořených spalovacích komor. Jedním žních je dokument CZ 21688 Ul, kdy rotační hřídel vytváří dvě spalovací komory uváděné do současně dvojicí současně taktovaných spalovacích procesů.From technical practice, many shapes of the rotary shaft are known, also indicating the number of created combustion chambers. One example is the document CZ 21688 Ul, where the rotating shaft creates two combustion chambers that are fed into simultaneously by a pair of simultaneously clocked combustion processes.

Z dokumentu CN 109252946 je znám pístový motor tvořený do hvězdice nebo kruhu uspořádanými samostatnými spalovacími motory s vlastní spalovací komorou, pístovou sestavou a vlastním vstřikovacím, zážehovým a výfukovým systémem. Motory jsou vytvořeny tak, že mají dvě protilehlé spalovací komory přesunující píst mezi dvěma krajními protilehlými polohami nahoru a dolů. Ojnice uvádějí do rotačního pohybu společné excentrické kolo s kyvným prstencem.From the document CN 109252946, a piston engine consisting of separate combustion engines arranged in a star or circle with its own combustion chamber, piston assembly and its own injection, ignition and exhaust system is known. The engines are designed to have two opposed combustion chambers moving the piston between two extreme opposite positions up and down. Connecting rods set a common eccentric wheel with a oscillating ring into rotational motion.

- 1 CZ 2021 - 557 A3- 1 CZ 2021 - 557 A3

Hlavní výhodou tohoto řešení je velmi dobré vyvážení celého motoru a plynulost jeho chodu. Nevýhodou pak je jeho značná technické složitost, a tedy i pořizovací cena.The main advantage of this solution is the very good balance of the entire engine and the smoothness of its operation. The disadvantage is its considerable technical complexity, and thus the purchase price.

Nevýhody rotačních spalovacích motorů klasického Wankelova provedení je i nutnost používání lehkého paliva, které je ekologicky nevýhodnější. Tuto nevýhodu řeší rotační spalovací motory s externí spalovací komorou nebo s externí předkomorou. Takovým příkladem je motor podle dokumentu EP 2551448 s upravenou konstrukcí pro použití těžkého typu paliva, tedy nafty. Pro tento účel je motor opatřen dvojicí vstřikovačů, kdy jeden vstřikuje palivo do spalovací komory a druhý do předkomory se žhavicím tělesem. Právě předkomora je místem vzniku výbušné reakce, která se rozšíří i na směs ve spalovací komoře.The disadvantages of rotary combustion engines of the classic Wankel design are the need to use light fuel, which is more environmentally disadvantageous. This disadvantage is solved by rotary combustion engines with an external combustion chamber or an external pre-chamber. Such an example is the engine according to document EP 2551448 with a modified construction for the use of a heavy type of fuel, i.e. diesel. For this purpose, the engine is equipped with a pair of injectors, one of which injects fuel into the combustion chamber and the other into the pre-chamber with the glow plug. The pre-chamber is the place where the explosive reaction occurs, which also spreads to the mixture in the combustion chamber.

Dalším typem rotačního motoru je podle dokumentu CS 197395 rotační spalovací motor s externí spalovací komorou. Tento motor má rotor v provedení rotačního hřídele umístěn v duté válcové skříni opatřené externími spalovacími komorami. Rotační hřídel je tak tvořen jako lopatkový se stranově uzavřenými oběžnými lopatkami. Zážeh palivové směsi zapalovací svíčkou nebo zážehem v externí spalovací komoře generuje tlakový plyn, který se rozpíná ven do vnitřní expanzní komory tvořené tělem hřídele a boky spojenou dvojicí sousedících oběžných lopatek. Tím se uvádí hřídel do kruhového pohybu, kdy v určité poloze se vnitřní komora spojí s výfukovým potrubím a spaliny se vlastním tlakem vypustí do výfukového potrubí. Přívod palivové směsi je přiveden do externí spalovací komory. Hlavní výhodou tohoto motoru je plynulejší náběh a rozložení tlaků v motoru, a tím nižší vibrace motoru. Výhodou je i lepší rozložení teplot vzniklých při procesu hoření a možnost chlazení dutých lopatek.Another type of rotary engine is, according to document CS 197395, a rotary combustion engine with an external combustion chamber. This engine has a rotor in the form of a rotating shaft located in a hollow cylindrical housing equipped with external combustion chambers. The rotary shaft is thus created as a blade with side-closed rotating blades. The ignition of the fuel mixture with a spark plug or ignition in the external combustion chamber generates pressurized gas, which expands out into the internal expansion chamber formed by the body of the shaft and the sides connected by a pair of adjacent rotating blades. This sets the shaft into a circular motion, when in a certain position the inner chamber connects to the exhaust pipe and the exhaust gases are released into the exhaust pipe under their own pressure. The supply of the fuel mixture is brought to the external combustion chamber. The main advantage of this engine is smoother start-up and pressure distribution in the engine, and thus lower engine vibrations. The advantage is also a better distribution of temperatures generated during the burning process and the possibility of cooling the hollow blades.

Hlavní nevýhodou rotačních spalovacích motorů je netěsnost spočívající v nedostatečném oddělení olejové vany a mazacího média od prostoru spalování. Další nevýhodou je nízká účinnost dosud vyráběných rotačních spalovacích motorů, pohybující se dnes kolem 50 %. Poslední, ale neméně důležitou nevýhodou je značná hmotnost motoru plynoucí především z velké hmotnosti rotačního hřídele. Velká hmota materiálu ale lépe odvádí vzniklé teplo.The main disadvantage of rotary combustion engines is the leakage resulting from the insufficient separation of the oil pan and the lubricating medium from the combustion space. Another disadvantage is the low efficiency of rotary combustion engines produced so far, currently around 50%. The last, but no less important, disadvantage is the considerable weight of the motor, mainly resulting from the large weight of the rotating shaft. However, the large mass of the material dissipates the generated heat better.

Úkolem vynálezu je tedy vytvořit takový rotační motor, který bude lehký, kdy se několikanásobně zvýší výkon rotačního motoru v poměru k jeho hmotnosti, a kde přenos teplot a proces chlazení nebudou sníženy. Vyššího výkonu by mělo být dosaženo i tím, že vzniklý rotační motor bude schopen během jedné otáčky lopatkového kola provést více expanzí. Současně je ale požadavkem, aby mazací komora byla plně oddělena od spalovací komory. Neméně důležitým úkolem nového technického řešení vynálezu je, aby náběh a doběh tlakových sil vzniklých při procesu hoření byl maximálně plynulý, a tím se omezily vibrace motoru a současně se lépe rozložili vzniklé teploty na celou hmotu motoru.The task of the invention is therefore to create such a rotary engine which will be light, where the performance of the rotary engine will be increased several times in relation to its weight, and where the heat transfer and the cooling process will not be reduced. Higher performance should also be achieved by the fact that the resulting rotary engine will be able to perform multiple expansions during one rotation of the paddle wheel. At the same time, however, it is a requirement that the lubrication chamber be fully separated from the combustion chamber. An equally important task of the new technical solution of the invention is that the start and end of the pressure forces generated during the combustion process should be as smooth as possible, thereby reducing engine vibrations and at the same time better distributing the resulting temperatures over the entire mass of the engine.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Nedostatky v současnosti známých zařízení překonává popisovaný rotační spalovací motor. Rotační spalovací motor je tvořený dutou válcovou skříní motoru, která je uvnitř opatřena rotorem se stranově uzavřenými oběžnými lopatkami. Stranové uzavření spolu s přilehlými plochami dvou sousedících stranově uzavřených lopatek vytváří jednotlivé oddělené vnitřní expanzní komory. Dutá válcová skříň je z vnější strany opatřena alespoň jednou externí spalovací komorou se zapalovací svíčkou a s přívodem palivové směsi. Dále je dutá válcová skříň z vnější strany opatřená také výfukovým potrubím. Vrchní část skříně motoru je vytvořena tak, že vytváří oscilační komoru, která je osazena soustavou lopatek. Ty jsou uspořádány proti směru oběžných lopatek a vytvářejí se skříní motoru jednotlivé samostatné oddělené vnější expanzní komory. Vrchní část skříně má tvar ulity, jejíž průřez se zvětšuje ve směru rotace rotoru od místa umístění spalovací komory k místu počátku výfukového potrubí.The described rotary combustion engine overcomes the shortcomings of currently known devices. The rotary combustion engine is made up of a hollow cylindrical engine housing, which is equipped with a rotor with side-closed rotating blades. The side closure, together with the adjacent surfaces of two adjacent side-closed vanes, creates separate internal expansion chambers. The hollow cylindrical box is equipped on the outside with at least one external combustion chamber with a spark plug and a fuel mixture supply. Furthermore, the hollow cylindrical box is also equipped with an exhaust pipe on the outside. The upper part of the motor housing is designed in such a way that it creates an oscillating chamber, which is fitted with a set of vanes. These are arranged against the direction of the rotating blades and form individual separate external expansion chambers in the engine housing. The upper part of the housing has the shape of a shell, the cross-section of which increases in the direction of rotation of the rotor from the location of the combustion chamber to the starting point of the exhaust pipe.

Ve výhodném provedení je rotor rotačního spalovacího motoru tvořen hlavním rotačním hřídelem, a ten je nerozebíratelně osazen oběžným lopatkovým kolem. Oběžné lopatkové kolo je poháněnoIn an advantageous embodiment, the rotor of the rotary combustion engine is formed by the main rotary shaft, and it is integrally fitted with a rotating vane wheel. The impeller is driven

-2CZ 2021 - 557 A3 expandovanými plyny vzniklými při procesu hoření palivové směsi a tento svůj rotační pohyb přenáší na hlavní rotační hřídel. Hlavní rotační hřídel pak přenáší točivý moment na ostatní prvky pohonu, jako jsou převodovky nebo nápravy. Rotační spalovací motor je v tomto uspořádání schopen během jedné otáčky lopatkového kola provést více expanzí, čímž se několikanásobně zvýší výkon rotačního spalovacího motoru, a to jen při relativně malém zvýšení hmotnosti tohoto rotačního spalovacího motoru.-2CZ 2021 - 557 A3 by expanded gases created during the combustion process of the fuel mixture, and it transmits its rotational movement to the main rotating shaft. The main rotating shaft then transmits the torque to other drive elements such as gearboxes or axles. In this arrangement, the rotary combustion engine is able to perform multiple expansions during one revolution of the vane wheel, thereby increasing the performance of the rotary combustion engine several times, with only a relatively small increase in the weight of the rotary combustion engine.

V jiném výhodném provedení jsou oběžné lopatky oběžného lopatkového kola pevné, stejně dlouhé a mají stejný úhel sklonu. Oběžné lopatky oběžného lopatkového kola mají i stejné vzájemné rozestupy po celé obvodové délce oběžného lopatkového kola. Oběžné lopatky jsou odkloněny od vrchní části skříně, takže mají sklon proti směru rotace oběžného lopatkového kola.In another advantageous embodiment, the impeller blades of the impeller are fixed, of the same length and have the same angle of inclination. The rotating blades of the rotating paddle wheel also have the same mutual distances along the entire circumferential length of the rotating paddle wheel. The impeller vanes are offset from the top of the housing so that they are inclined against the direction of rotation of the impeller.

V dalším výhodném provedení mají lopatky oscilační komory různou délku. Délka lopatek se postupně zvětšuje tak, že nejkratší je nejblíže umístění spalovací komory. Naopak lopatka umístěná nejblíže výfúkovému potrubí je nejdelší, tedy při směrování osazení lopatek ve směru rotace rotoru od místa umístění spalovací komory k místu umístění výfukového potrubí. V tomto směru jsou pak lopatky postupně stále delší a delší. Tyto lopatky jsou pevně spojené s vnitřní plochou vrchní části skříně se kterou svírají stejným úhlem sklonu. Rozestupy mezi uloženými lopatkami jsou stejné, a to po celé délce oscilační komory, přičemž lopatky jsou přikloněny k oscilační komoře, takže jsou skloněny vždy ve směru rotace oběžného lopatkového kola.In another advantageous embodiment, the blades of the oscillation chamber have different lengths. The length of the blades gradually increases so that the shortest one is closest to the location of the combustion chamber. On the contrary, the blade located closest to the exhaust pipe is the longest, i.e. when directing the placement of the blades in the direction of rotation of the rotor from the location of the combustion chamber to the location of the exhaust pipe. In this direction, the shoulder blades gradually become longer and longer. These vanes are firmly connected to the inner surface of the upper part of the cabinet, with which they grip at the same angle of inclination. The spacing between the stored vanes is the same along the entire length of the oscillating chamber, while the vanes are inclined to the oscillating chamber so that they are always inclined in the direction of rotation of the impeller.

V následujícím výhodném provedení jsou lopatky oscilační komory a oběžné lopatky oběžného lopatkového kola tak dlouhé, že se v žádném okamžiku práce rotačního motoru nedotýkají. Vzdálenost mezi lopatkami a oběžnými lopatkami v místě nejkratší vzájemné vzdálenosti je v řádu pm.In the following preferred embodiment, the blades of the oscillating chamber and the impeller blades of the impeller are so long that they do not touch at any time during the operation of the rotary engine. The distance between the blades and the rotating blades at the point of the shortest mutual distance is in the order of pm.

V jiném výhodném provedení je přívod palivové směsi tvořen kompresorem, který stlačuje přivedenou směs vzduchu s palivem a vzniklou stlačenou palivovou směs vstřikovací tryskou vstřikuje do spalovací komory, kde je zažehnuta.In another advantageous embodiment, the supply of the fuel mixture is formed by a compressor which compresses the supplied mixture of air and fuel and injects the resulting compressed fuel mixture through an injection nozzle into the combustion chamber, where it is ignited.

V dalším výhodném provedení se mezi oběžným lopatkovým kolem a skříní nachází mazací komora, která je opatřena otvory pro přívod a odvod tlakového maziva. Aby bylo zamezeno kontaktu paliva s hořící palivovou směsí je mazací komora ohraničena těsněním.In another advantageous embodiment, there is a lubrication chamber between the rotating vane wheel and the housing, which is equipped with openings for the supply and discharge of pressure lubricant. In order to prevent contact of the fuel with the burning fuel mixture, the lubrication chamber is bounded by a seal.

Hlavní výhodou tohoto vynálezu je kombinace klasického rotačního spalovacího motoru s externí spalovací komorou s prvkem oscilační komory. Takto vytvořený rotační spalovací motor má díky oběžným lopatkám oběžného lopatkového kola mnohem vyšší poměr produkovaného výkonu vztaženého na hmotnost vlastního rotačního spalovacího motoru, než je tomu u dnes běžně dostupných rotačních spalovacích motorů. Důvodem je především to, že tento rotační spalovací motor je schopen během jedné otáčky oběžného lopatkového kola více expanzí. Zároveň ale konstrukce tohoto rotačního spalovacího motoru umožňuje plynulý a rovnoměrný přenos teplot, tudíž proces chlazení motoru není snížen. Další výhodou je, že vzniklý rotační spalovací motor má vyšší účinnost a současně je jeho mazací komora plně oddělena od spalovací komory. V neposlední řadě je výhodou tohoto rotačního spalovacího motoru to, že náběh a doběh tlakových sil vzniklých při procesu hoření je maximálně plynulý, a tím se omezují vibrace motoru a současně se lépe rozptyluje vzniklé teploty na celou hmotu rotačního spalovacího motoru.The main advantage of this invention is the combination of a classic rotary combustion engine with an external combustion chamber with an oscillating chamber element. The rotary internal combustion engine created in this way has, thanks to the rotating blades of the impeller wheel, a much higher ratio of produced power to the weight of the internal rotary internal combustion engine than is the case with today's commonly available rotary internal combustion engines. The reason is primarily that this rotary internal combustion engine is capable of multiple expansions during one revolution of the impeller. At the same time, the design of this rotary combustion engine allows a smooth and even transfer of temperatures, so the engine cooling process is not reduced. Another advantage is that the resulting rotary combustion engine has higher efficiency and at the same time its lubrication chamber is fully separated from the combustion chamber. Last but not least, the advantage of this rotary combustion engine is that the start and finish of the pressure forces generated during the combustion process is as smooth as possible, and thus the vibrations of the engine are limited and at the same time the resulting temperatures are better dispersed over the entire mass of the rotary combustion engine.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Vynález bude blíže objasněn pomocí výkresů, které znázorňují:The invention will be further explained with the help of the drawings, which show:

obr. 1 boční pohled na rotační spalovací motor v řezu, obr. 2 čelní pohled na rotační spalovací motor v řezu.Fig. 1 side view of the rotary combustion engine in section, Fig. 2 front view of the rotary combustion engine in section.

-3 CZ 2021 - 557 A3-3 CZ 2021 - 557 A3

Příklady uskutečnění vynálezuExamples of implementation of the invention

Rozumí se, že dále popsané a zobrazené konkrétní příklady uskutečnění vynálezu jsou představovány pro ilustraci, nikoli jako omezení příkladů uskutečnění vynálezu na uvedené příklady. Odborníci znalí stavu techniky najdou nebo budou schopni zjistit za použití rutinního experimentování větší či menší počet ekvivalentů k popsaným příkladům uskutečnění vynálezu.It is to be understood that the specific embodiments of the invention described and illustrated below are presented for illustration purposes and not as a limitation of the embodiments of the invention to the examples shown. Those skilled in the art will find or be able to find, using routine experimentation, a greater or lesser number of equivalents to the described embodiments of the invention.

Podle vyobrazení vynálezu na obr. 1 a 2 je přihlašovaný rotační spalovací motor 1 stejně jako všechny ostatní podobná zařízení z vnější strany tvořen dutou válcovou skříní 3 rotačního spalovacího motoru 1. Tato dutá válcová skříň 3 tvoří vnější obal rotačního spalovacího motoru 1, který může být opatřen dalšími prvky, jako je např. nezobrazené chlazení. To může být podle nezobrazeného příkladu uskutečnění vynálezu tvořeno vrchním přídavným žebrováním pro vzduchové náporové chlazení nebo přídavným vnějším pláštěm, kdy mezi ním a skříní 3 bude proudit chladicí tekutina. Dutá válcová skříň 3 je uvnitř opatřena rotorem, který je opatřen stranově uzavřenými oběžnými lopatkami 5. Stranové uzavření je součástí konstrukce rotoru a spolu s přilehlými plochami dvou sousedících oběžných lopatek 5 vytváří jednotlivé oddělené vnitřní expanzní komory 10. Na povrchu je dutá válcová skříň 3 z vnější strany opatřena alespoň jednou externí spalovací komorou 6, která je osazena alespoň jednou zapalovací svíčkou, přičemž externí spalovací komora 6 má přívodem 8 palivové směsi. Dále je dutá válcová skříň 3 z vnější strany opatřená výfukovým potrubím 9.According to the depiction of the invention in Fig. 1 and 2, the claimed rotary combustion engine 1, like all other similar devices, is externally formed by a hollow cylindrical casing 3 of the rotary combustion engine 1. This hollow cylindrical casing 3 forms the outer casing of the rotary combustion engine 1, which can be equipped with other elements, such as e.g. cooling not shown. This can be, according to the not shown example of the implementation of the invention, formed by an additional upper ribbing for air blast cooling or an additional outer shell, when the cooling fluid will flow between it and the case 3. The hollow cylindrical casing 3 is internally equipped with a rotor, which is equipped with side-closed rotating blades 5. The lateral closure is part of the rotor structure and, together with the adjacent surfaces of two adjacent rotating blades 5, creates separate internal expansion chambers 10. On the surface, the hollow cylindrical casing 3 is made of the outer sides are provided with at least one external combustion chamber 6, which is fitted with at least one spark plug, and the external combustion chamber 6 has a fuel mixture inlet 8. Furthermore, the hollow cylindrical box 3 is equipped with an exhaust pipe 9 from the outside.

Podle vyobrazení na obr. 1 a 2 je vrchní část 19 skříně 3 rotačního spalovacího motoru 1 vytvořena tak, že vytváří oscilační komoru 2. Oscilační komora 2 je ze své vnitřní strany osazena soustavou lopatek 11. které jsou směrově uspořádány proti směru oběžných lopatek 5 a vytvářejí se skříní 3 rotačního spalovacího motoru 1 jednotlivé samostatné oddělené vnější expanzní komory 12. Vrchní část 19 skříně 3 má tvar ulity, jejíž průřez se zvětšuje ve směru R rotace rotoru od místa umístění spalovací komory 6 k místu umístění výfukového potrubí 9.According to the illustration in Fig. 1 and 2, the upper part 19 of the housing 3 of the rotary combustion engine 1 is formed in such a way that it creates an oscillation chamber 2. The oscillation chamber 2 is fitted from its inner side with a set of blades 11, which are arranged in a direction opposite to the direction of the rotating blades 5 and the housing 3 of the rotary combustion engine 1 creates individual separate external expansion chambers 12. The upper part 19 of the housing 3 has the shape of a shell, the cross-section of which increases in the direction R of the rotor rotation from the location of the combustion chamber 6 to the location of the exhaust pipe 9.

Podle příkladu uskutečnění vynálezu, vyobrazeném na obr. 1 a 2, je rotor rotačního spalovacího motoru 1 tvořen hlavním rotačním hřídelem 4, který je nerozebíratelně osazen oběžným lopatkovým kolem 13. Oběžné lopatkové kolo 13 je osazeno již dříve uvedenými oběžnými lopatkami 5 a funkčně je poháněno expandovanými plyny vzniklými při procesu hoření palivové směsi ve spalovací komoře 6, které expandují do vnitřních expanzních komor 10 a uvádějí tak oběžné lopatkové kolo 13 do rotačního pohybu. Oběžné lopatkové kolo 13 pak tento svůj rotační pohyb přenáší na hlavní rotační hřídel 4 a hlavní rotační hřídel 4 pak přenáší točivý moment na ostatní prvky pohonu, jako jsou převodovky, nápravy nebo jiné odborníkovi v oboru dobře známé pohybové zařízení. Hlavní rotační hřídel 4 je ve skříni 3 rotačního spalovacího motoru 1 uložen na ložiscích 20.According to the example of the implementation of the invention, shown in Fig. 1 and 2, the rotor of the rotary combustion engine 1 is formed by the main rotary shaft 4, which is integrally fitted with a rotating blade wheel 13. The rotating blade wheel 13 is fitted with the aforementioned rotating blades 5 and is functionally driven by the expanded gases created during the combustion process of the fuel mixture in the combustion chamber 6, which expand into the internal expansion chambers 10 and thus set the rotating vane wheel 13 in a rotational motion. The impeller 13 then transmits its rotational movement to the main rotary shaft 4, and the main rotary shaft 4 then transmits the torque to other drive elements, such as gearboxes, axles or other motion devices well known to a person skilled in the art. The main rotary shaft 4 is mounted on bearings 20 in the housing 3 of the rotary combustion engine 1.

Takto uspořádaný rotační spalovací motor 1 j e schopen během jedné otáčky oběžného lopatkového kola 13 provést více expanzí, čímž je docíleno několikanásobně zvýšeného výkonu v poměru k hmotě, tedy hmotnosti samotného rotačního spalovacího motoru 1.The rotary internal combustion engine 1 arranged in this way is able to perform multiple expansions during one revolution of the rotating vane wheel 13, which achieves several times increased power in relation to the mass, i.e. the weight of the rotary internal combustion engine 1 itself.

Podle stejného příkladu uskutečnění vynálezu jsou oběžné lopatky 5 oběžného lopatkového kola 13 pevné, jsou stejně dlouhé a mají i stejný úhel sklonu. Oběžné lopatky 5 oběžného lopatkového kola 13 mají i stejné vzájemné rozestupy po celé obvodové délce oběžného lopatkového kola 13. Oběžné lopatky 5 jsou odkloněny od vrchní části 19 skříně 3 tak, že mají sklon proti směru R rotace oběžného lopatkového kola 13. tedy proti směru proudění expandovaných plynů z procesu hoření palivové směsi.According to the same embodiment of the invention, the impeller blades 5 of the impeller wheel 13 are fixed, have the same length and also have the same angle of inclination. The rotating vanes 5 of the rotating vane wheel 13 also have the same mutual distances along the entire circumferential length of the rotating vane wheel 13. The rotating vanes 5 are deflected from the upper part 19 of the housing 3 so that they have an inclination against the direction R of rotation of the rotating vane wheel 13. i.e. against the flow direction expanded gases from the process of burning the fuel mixture.

Podle příkladu uskutečnění vynálezu, vyobrazeném na obr. 1 a 2, mají lopatky 11 oscilační komory 2 různou délku, přičemž toto délka se plynule zvětšuje tak, že nejkratší je lopatka 11 umístěná nejblíže umístění spalovací komory 6, myšleno při řazení lopatek 11 ve směru R rotace rotoru. Naopak lopatka 11 umístěná nejblíže výfukovému potrubí 9 je pak ze všech nejdelší. Tyto lopatkyAccording to the embodiment of the invention shown in Fig. 1 and 2, the blades 11 of the oscillating chamber 2 have different lengths, while this length continuously increases so that the blade 11 located closest to the location of the combustion chamber 6 is the shortest, meaning when the blades 11 are arranged in the R direction rotor rotation. Conversely, the vane 11 located closest to the exhaust pipe 9 is then the longest of all. These blades

-4CZ 2021 - 557 A3 jsou pevné a pevně spojené s vnitřní plochou vrchní části 19 skříně 3, se kterou svírají stejným úhlem sklonu. Rozestupy mezi uložením jednotlivých lopatek 11 jsou stejné, a to po celé délce oscilační komory 2. Lopatky 11 jsou pak odkloněny od oběžného lopatkového kola 13, tedy jsou skloněny vždy ve směru R rotace tohoto oběžného lopatkového kola 13. V místech, kde jsou proti sobě uspořádány vnitřní expanzní komory 10 a vnější expanzní komory 12 dochází k střídavému proudění expandovaných plynů mezi komorami 10, 12, čímž dochází k postupnému předávání tepelné a kinetické energie, aniž by docházelo k výrazným oscilačním vlivům v počátcích každé expanze.-4CZ 2021 - 557 A3 are firmly and firmly connected to the inner surface of the upper part 19 of the cabinet 3, with which they grip at the same angle of inclination. The spacing between the placement of the individual blades 11 is the same, along the entire length of the oscillation chamber 2. The blades 11 are then deflected from the rotating blade wheel 13, i.e. they are always inclined in the direction R of rotation of this rotating blade wheel 13. In places where they are opposite each other internal expansion chambers 10 and external expansion chambers 12 are arranged, there is an alternating flow of expanded gases between the chambers 10, 12, resulting in a gradual transfer of thermal and kinetic energy without significant oscillatory effects at the beginning of each expansion.

Ve stejném příkladu uskutečnění vynálezu lopatky 11 oscilační komory 2 a oběžné lopatky 5 oběžného lopatkového kola 13 tak dlouhé, že se v žádném okamžiku práce rotačního spalovacího motoru 1 nedotýkají. Mezera mezi lopatkami 11 a oběžnými lopatkami 5 v místě nejkratší vzájemné vzdálenosti je v řádu pm.In the same example of the implementation of the invention, the blades 11 of the oscillating chamber 2 and the rotating blades 5 of the rotating vane wheel 13 are so long that they do not touch at any time during the operation of the rotary combustion engine 1. The gap between the vanes 11 and the rotating vanes 5 at the point of the shortest mutual distance is in the order of pm.

Podle příkladu uskutečnění vynálezu, vyobrazeném na obr. 1, je přívod 8 palivové směsi tvořen kompresorem 14. který stlačuje přivedenou směs vzduchu s palivem a vzniklou stlačenou palivovou směs vstřikovací tryskou 15 vstřikuje do spalovací komory 6, kde je zažehnuta. Odtud pak expanduje shořelá palivová směs do skříně 3 rotačního spalovacího motoru LAccording to the embodiment of the invention shown in Fig. 1, the supply 8 of the fuel mixture is formed by a compressor 14, which compresses the supplied mixture of air and fuel and injects the resulting compressed fuel mixture through the injection nozzle 15 into the combustion chamber 6, where it is ignited. From there, the burned fuel mixture expands into the casing 3 of the rotary combustion engine L

Podle příkladu uskutečnění vynálezu, vyobrazeném na obr. 2, se mezi oběžným lopatkovým kolem 13 a skříní 3 nachází mazací komora 17, která je opatřena otvory 18 pro přívod a odvod tlakového maziva. Aby bylo zamezeno kontaktu paliva s hořící palivovou směsí je mazací komora 17 ohraničena těsněním 16.According to the example of the implementation of the invention, shown in Fig. 2, between the rotating vane wheel 13 and the housing 3, there is a lubrication chamber 17, which is provided with openings 18 for the supply and discharge of pressure lubricant. In order to prevent contact of the fuel with the burning fuel mixture, the lubrication chamber 17 is bounded by a seal 16.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Rotační spalovací motor najde uplatnění v celé řadě pohybových zařízení, kde je jako původce kroutícího momentu využíván spalovací motor.The rotary internal combustion engine finds application in a wide range of motion devices, where the internal combustion engine is used as the generator of the torque.

Claims

PATENT CLAIMS

1. A rotary combustion engine (1), consisting of a hollow cylindrical casing (3) of the engine (1) equipped inside with a rotor with side-closed rotating blades (5), creating separate internal expansion chambers (10), and equipped on the outside with at least one external combustion a chamber (6) with a spark plug (7) and with an inlet (8) of the fuel mixture, and further from the outside provided with an exhaust pipe (9), characterized by the fact that the upper part (19) of the housing (3) of the engine (1) is formed an oscillation chamber (2) equipped with a system of vanes (11) arranged against the direction of the rotating vanes (5) and forming the housing (3) of the motor (1) individual separate external expansion chambers (12), while the upper part (19) of the housing (3) has the shape of the shell, the cross-section of which increases in the direction (R) of the rotation of the rotor from the location of the combustion chamber (6) to the place of the beginning of the exhaust pipe (9).

2. A rotary internal combustion engine (1) according to claim 1, characterized in that the rotor consists of a main rotary shaft (4) with an integrally mounted rotating vane wheel (13).

3. A rotary internal combustion engine (1) according to claim 2, characterized in that the impeller blades (5) of the impeller wheel (13) are fixed, of the same length, with the same angle of inclination and the same mutual spacing along the entire circumferential length of the impeller wheel ( 13), while the impeller blades (5) are inclined against the direction (R) of rotation of the impeller wheel (13).

4. Rotary combustion engine (1) according to claim 1, characterized in that the blades (11) of the oscillating chamber (2) have different lengths gradually increasing in the direction (R) of the rotor rotation from the location of the combustion chamber (6) to the starting point of the exhaust pipe (9), while the vanes (11) are fixed, with the same angle of inclination and the same mutual distances along the entire length of the oscillating chamber (2) and are inclined in the direction (R) of rotation of the impeller (13).

5. Rotary combustion engine (1) according to claims 3 and 4, characterized in that the blades (11) of the oscillation chamber (2) and the impeller blades (5) of the impeller (13) are so long that at no time during operation of the rotary motor (1) do not touch, but their spacing at the point of the shortest mutual distance is in the order of pm.

6. Rotary combustion engine (1) according to claim 1, characterized in that the supply (8) of the fuel mixture is formed by a compressor (14) for compressing the fuel mixture, equipped with an injection nozzle (15).

7. Rotary internal combustion engine (1) according to claim 3, characterized in that between the rotating vane wheel (13) and the housing (3) there is a lubrication chamber (17) equipped with openings (18) for the supply and discharge of pressure lubricant, bounded by a seal (16).