CZ20569U1 - Pístové spalovací pohonné zařízení - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká pístového spalovacího pohonného zařízení, zejména spalovacích pístových motorů, vznětových Či zážehových, pro pohon vozidel, strojů, čerpadel, kompresorů a po5 dobných zařízení, použitelného v řadě průmyslových odvětví, v energetice, v dopravě, v zemědělství, apod., tedy tam, kde jsou dosavadní spalovací pístová zařízení v současnosti používána.

Dosavadní stav techniky

U doposud známých řešení spalovacích pístových pohonných zařízení, zejména spalovacích motorů pro pohon vozidel, kompresorů, čerpadel, a obdobných zařízení je základní pohyblivou io součástí píst, pohybující se ve válci mezi homí a dolní úvratí. Píst a válec jsou přitom vesměs válcového tvaru a pohyb pístu uvnitř válce je vyvoláván expanzí zapalované plynné náplně nebo náplně kapalné. Pístové stroje pak přenášejí vzniklý posuvný přímočarý pohyb pístu ve válci na rotační pohyb pomocí ojnice upevněné ke klikové hřídeli. Písty vzhledem k válcům musí být utěsněny, prakticky se tak děje pomocí pístních kroužků umístěných v drážkách pístu. Pístní kroužky musí splňovat nároky na těsnění, musí být dobře mazány, musí umět stírat olej a také přenášet teplo z pístu směrem do válce. Kruhové pístní kroužky jsou výrobně poměrně složité a náročné na údržbu. Není-li otázka těsnění pístu ve vztahu k válci vyřešena odborným způsobem, může dojít k poškození částí mechanismů pohybujících se navzájem vůči sobě.

Stávající spalovací pístová zařízení sloužící jako spalovací motory, ať jsou to spalovací motory vznětové či zážehové, využívající klasické konstrukce, mají většinou nejméně jeden ventil sací a nejméně jeden ventil výfukový, minimálně tedy dvojici ventilů ovládaných vhodným mechanismem. Pro přenos pohybové energie jsou v těchto případech používány ojnice a klikové hřídele.

Spalovací pístová zařízení podle této klasické konstrukce jsou z dnešního pohledu zbytečně složitá a tím i drahá, velkých rozměrů, náchylná k poruchám, nákladná jak ve výrobě, tak i v servi25 se, neboť vyžadují častou údržbu, zejména co se týče správného mazání a používání doporučeného paliva.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nedostatky dosavadních pístových spalovacích pohonných zařízení do značné míry odstraňuje pístové spalovací pohonné zařízení, tvořené pracovním válcem, alespoň jedním tvarovaným pístem a těsnicími díly zařízení spolu s dalšími běžně používanými součástmi pístových spalovacích pohonných zařízení, jako je hlavní hřídel, vstřikovací či zapalovací jednotka a přenosová část pro přenos pohybové energie podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že pracovní válec, s výhodou pracovní válec kruhového půdorysu, a alespoň jeden tvarovaný píst s pracovní částí čtyřúhelníkového tvaru tvoří rotující jádro tohoto pístového spa35 lovacího pohonného zařízení, které je dále z obou stran opatřeno alespoň dvěma těsnicími díly, kryty jádra, tohoto pístového spalovacího pohonného zařízení, přičemž válec pístového spalovacího pohonného zařízení je tvořen tělem válce s alespoň jednou pístovou komorou, vytvořenou v tomto těle válce pro uložení tvarovaného pístu, když tvarovaný píst je tvořen přenosovou částí pístu ve tvaru mezikruží opatřeného po vnitřním obvodu mezikruží zahloubeními a/nebo výstup40 ky pro připojení přenosového prvku, drážkované hřídele, k přenosu vyrobené pohybové energie, dále tvarovaným tělem pístu a pracovní částí pístu čtyřúhelníkového tvaru, opatřené po obvodu drážkou pro uložení těsnicího prvku k zabezpečení těsnosti mezi vnitřním povrchem pístové ko mory, vnitřním povrchem těsnicích dílů, krytů jádra, a obvodem pracovní části pístu, přičemž těsnicí díly, kryty jádra, pístového zařízení tvoří alespoň dva kruhové těsnicí prvky, umístěné na rotačním jádru z obou jeho stran, a alespoň k jednomu z těchto těsnicích dílů, krytů jádra, tohoto pístového spalovacího pohonného zařízení jsou připojeny vstupní a výstupní kanály pro sání a výfuk spalovacího média do a z pracovní části pístové komory a rovněž zapalovací zařízení, při-1CZ 20569 Ul čemž těsnost vůči stěnám je zajištěna těsnicím prvkem, vyrobeným z vhodného odolného materiálu, výhodně z molybdenu. Písty, zejména jejich pracovní části, ve válci oscilují mezi homí úvrati tvořenou přední plochou stěnou pístové komory a dolní úvrati, vymezenou nastavením polohy pístu vůči zadní stěně této pístové komory, přičemž při svém oscilačním pohybu otáčejí drážkovanou hřídelí, připojenou k přenosové části pístu ve tvaru mezikruží pomocí vnitřních či vnějších výstupků nebo zahloubení a dále připojenou k hlavní hřídeli pístového spalovacího pohonného zařízení a umožňují tak postupně sání, kompresi a zážeh pohonného média a posléze výfuk vzniklých plynů.

Expanzí zapalované náplně pístové komory, plynné nebo kapalné, před a/nebo 2a pracovní Částí ío pístu vzniká ve válci tlak, který způsobí oscilační pohyb pístu, který je pomocí přenosové Části pístu a připojeného prvku k přenosu energie, drážkované hřídele, přenášen na hlavní hřídel pístového spalovacího pohonného zařízení a poté na další běžné, zejména rozvodové prvky tohoto pístového spalovacího pohonného zařízení.

Pístové spalovací pohonné zařízení podle tohoto technického řešení má ve srovnání s doposud používanými klasickými pístovými spalovacími motory podstatně menší rozměry při srovnatelných objemech válců a tím současně i při vyšší výkonech a umožňuje rovněž nižší spotřebu paliva. Je tedy vhodné zejména jako spalovací motory motocyklů, skútrů, motorových kol, automobilů, letadel či lodí nebo jiných dopravních prostředků.

Zařízení podle tohoto technického řešení je zařízením, které se obejde bez mechanismů na bázi zo ojnice a klikové hřídele. Tyto mechanismy jsou nahrazeny rotujícím jádrem spalovacího motoru podle tohoto vynálezu. Eliminací oj nic a klikových hřídelí u tohoto pístového pohonného zařízení je dosaženo tichého chodu bez rázů a vibrací. Představované zařízení, pracující jako motor, může pracovat s velkou škálou paliv, ať už benzinu, nafty, různých směsí uhlovodíků, vodíku, nebo biopaliv. Výrobní náklady předkládaného zařízení budou činit zlomek nákladů na výrobu stávajících typů nejmodemějších spalovacích nebo vznětových motorů.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení bude blíže vysvětleno pomocí výkresů, kde na OBR, 1 je znázorněn válec pístového spalovacího pístového pohonného zařízení se dvěma pístovými komorami v axonometrickém pohledu, na OBR. 2 je tento válec znázorněn v pohledu nárysném, na OBR. 3 a OBR. 4 jsou znázorněny písty v axonometrických pohledech shora a zdola, na OBR. 5 je znázorněn nárysný pohled na píst s vyznačením řezu C-C v drážce pro umístění těsnicího prvku, a na OBR. 6 je pak znázorněn řez C-C.

Příklad provedení

Spalovací motor podle OBR 1 až OBR. 6 je tvořen pracovním válcem 1 nízkého válcového tvaru a dvěma tvarovanými písty 2. Dvojice těsnicích dílů plochého kruhového tvaru, připojených k pracovnímu válci rozebíratelně, není na obrázcích znázorněna. Spalovací motor je dále vybaven běžnými součástmi spalovacích motorů, které nejsou předmětem tohoto řešení. Pracovní válec i a tvarované písty 2, opatřené pracovní částí 21 čtyřúhelníkového tvaru tvoří rotující jádro tohoto spalovacího motoru, k němuž jsou z obou jeho stran připojeny ploché těsnicí díly, kryty rotující40 ho jádra tohoto spalovacího motoru. Válec 1 spalovacího motoru je kruhového půdorysu, a je tvořen tělem 1T válce a dvěma pístovými komorami 12, vytvořenými v tomto těle H válce pro uložení tvarovaného pístu 2 přes celou jeho výšku. Pístové komory 12 jsou přitom v těle H válce umístěny nesymetricky vedle sebe. Tvarované písty 2 jsou tvořeny přenosovou částí 24 pístu 2 ve tvaru mezikruží, které je po vnitřním obvodu opatřeno zahloubeními 25 pro připojení drážko45 váné hřídele - přenosového prvku k přenosu vyrobené pohybové energie, tvarovaným tělem pístu 23 a pracovní částí 21 pístu čtyřúhelníkového tvaru. Pracovní část pístu 2£ je po obvodu opatřena drážkou 22 pro uložení těsnicího prvku k zajištění těsnosti mezi vnitřním povrchem pístové komory 12, těsnicích dílů a obvodem pracovní části pístu 2. Vytvořené rotační jádro spalovacího

-2CZ 20569 Ul motoru je z obou stran opatřeno plným kruhovým těsnicím dílem, připojeným k jádru pomocí šroubových spojů (není na obrázku znázorněno). První, vnitřní, strana pracovní části pístové komory 12 čtyřúhelníkového průřezu tvoří malý oblouk, jehož obrys je při pohybu pístu 2 pracovní částí pístové komory 21 kopírován trajektorií pohybu jeho vnitřní strany a na druhé, vnější protilehlé straně tvoří pracovní část pístové komory 12 velký oblouk, jehož obrys je při pohybu pístu 2 pracovní částí pístové komory 21 kopírován trajektorií pohybu jeho druhé - protilehlé strany. Těsnost je zajištěna těsnicím prvkem, vyrobeným z molybdenu a uloženým v drážce 22. Expanzí zapalované náplně pístové komory, plynné nebo kapalné, před a/nebo za pracovní částí 21 pístu 2 vzniká ve válci 1 tlak, který způsobí oscilační pohyb pístu 2. Oscilační pohyb pístu 2 ío je pak pomocí přenosové části 24 pístu 2 a připojené drážkové hřídele přenášen na hlavní hřídel a další běžné rozvodové prvky spalovacího motoru. Tvarované písty 2 pri svém oscilačním pohybu otáčejí drážkovanou hřídelí, připojenou k přenosové části 24 pístu 2 ve tvaru mezikruží pomocí zahloubení 25 a dále připojenou k hlavní hřídeli spalovacího motoru a umožňují tak postupně sání, kompresi a zážeh pohonného média a posléze výfuk vzniklých plynů. K jednomu z těsnících dílů tohoto spalovacího motoru jsou připojeny vstupní a výstupní kanály pro sání a výfuk spalovacího média do a z pracovní části pístové komory a zapalovací zařízení. K těsnicím dílům pak mohou být připojeny i další víceméně běžné prvky výbavy spalovacích pístových motorů, jako např. chlazení tohoto zařízení.

Pístové spalovací pohonné zařízení podle tohoto vynálezu má např., ve srovnání s doposud po20 užívanými klasickými spalovacími motory podstatně menší rozměry pri vyšších výkonech. Je tedy vhodné zejména jako motory motocyklů, skútrů, motorových kol, automobilů, letadel či lodí.

Claims (5)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Pístové spalovací pohonné zařízení, tvořené pracovním válcem, alespoň jedním tvarova25 ným pístem, těsnicími díly zařízení a dalšími běžnými prvky pístových spalovacích zařízení, vyznačující se tím, že pracovní válec (1) a alespoň jeden tvarovaný píst (2) tvoří rotující jádro tohoto pístového spalovacího pohonného zařízení, přičemž toto rotující jádro je z obou stran dále opatřeno těsnícími díly pístového spalovacího pohonného zařízení, když pracovní válec (1) tohoto zařízení je tvořen tělem (11) kruhového půdorysu s alespoň jednou pístovou

   30 komorou (12) pro uložení tvarovaného pístu (2), vytvořenou v tomto těle (11), tvarovaný píst (2) je tvořen přenosovou částí (24) ve tvaru mezikruží, tvarovaným tělem (23) a pracovní částí (21) čtyřúhelníkového průřezu, opatřenou po obvodu drážkou (22) pro uložení těsnicího prvku k zabezpečení těsnosti mezi vnitřním povrchem pístové komory (12), vnitřním povrchem těsnicích dílů a obvodem pracovní části (21), a těsnicí díly jsou opatřeny alespoň jednou dvojicí kruho35 vých ploch.
2. 2. Pístové spalovací pohonné zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že přenosová část (24) pístu (2) ve tvaru mezikruží je po svém vnitřním obvodu opatřena zahloubeními a/nebo výstupky (25) pro připojení přenosového prvku, zejména drážkované hřídele, k přenosu vyrobené pohybové energie k hlavní hřídeli a dalším rozvodovým prvkům pístového spalo40 vacího pohonného zařízení.
3. 3. Pístové spalovací pohonné zařízení podle nároků la2, vyznačující se tím, že těsnicí díly rotujícího jádra spalovacího pístového zařízení jsou tvořeny plnými těsnicími prvky plochého kruhového tvaru, umístěnými na rotujícím jádru pístového spalovacího pohonného zařízení z obou jeho stran, přičemž alespoň k jednomu z těchto těsnicích dílů jsou připojeny

   45 vstupní a výstupní kanály pro sání a výfuk spalovaného pohonného média do pracovní části (21)

   -3CZ 20569 Ul pístové komory (12) a z pracovní části (21) pístové komory (12), zapalovací zařízení a další prvky tohoto pístového spalovacího pohonného zařízení.
4. 4. Pístové spalovací pohonné zařízení podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že těsnost pracovní části (21) pístu čtyřúhelníkového průřezu vůči vnitřnímu povrchu stěn pístové
5. 5 komory (12) a těsnicích dílů je zajištěna těsnicím prvkem, vyrobeným z tepelně a mechanicky odolného materiálu.

   5. Pístové spalovací pohonné zařízení podle nároků laž4, vyznačující se tím, že těsnicí prvek uložený v drážce (22) je vyroben z molybdenu.