Oblast techniky

Vynález se týká stroje s krouživým pístem, zejména spalovacího motoru nebo objemového čerpadla, sestávajícího z tělesa, v němž je upravena oválná pracovní dutina s trojbokým pístem, a řeší zjednodušení jeho výroby.

Dosavadní stav techniky

Je známo řešení spalovacího motoru s krouživým pístem, například podle CS 221 764, v jehož pístu je upravena vnitřní válcová trojboká vodicí plocha a středový otvor, ve kterém je uložen otočný unášecí kotouč. V unášecím kotouči je upraven podélný výstředný otvor, v němž je uložen posuvný výstředný unášeč, spojený s hřídelem, uloženým otočně v tělese a procházejícím středem pracovní dutiny tělesa, středem k tělesu připevněného oválného vodícího segmentu, jehož obvod je v stálém přímkovém styku s vodicí plochou pístu, a středem oválné vodicí vačky, jejíž obvod je v přímkovém styku s obvodem kladky, uložené na čepu, uchyceném na okraji unášecího kotouče na straně těžiště pístu v ose podélného otvoru. Podélná osa vodícího segmentu je kolmá na podélnou osu vodicí vačky. Nevýhodou tohoto řešení je jeho složitost.

Dále je známo řešení spalovacího motoru s krouživým pístem podle CS 247 776 s pístem a vodicím segmentem, podobným jako u předchozího řešení, kde vodicí vačka je nahrazena oválným unášečem, upevněným k výstřednému hřídeli, vedenému planetově kolem středu pracovní dutiny klikovým unášečem, zavěšeným na třech otočných klikách. Nevýhodou tohoto řešení je opět jeho složitost a navíc nutnost převodu krouživého pohybu hřídele na pohyb rotační.

Další známé řešení dle CS 193 508 se zabývá úpravou známé konstrukce Wankelova motoru. Spočívá v nahrazení soustavy ozubených kol, která zajišťují vedení pístu ve skříni motoru, vodicím ústrojím, které se skládá z trojboké vodicí plochy, tvořené vybráním v pístu, a z oválného vodícího segmentu, který je upevněn ke skříni motoru. Toto řešení neodstraňuje známé nevýhody Wankelova motoru, především problémy s těsněním pracovních komor.

Společnou nevýhodou všech tří řešení je nízká tuhost hřídele, který může být pouze poměrně malého průměru.

Podstata vynálezu

Nevýhody známých řešení odstraňuje vynález, kterým je stroj s krouživým pístem, zejména spalovací motor nebo objemové čerpadlo, tvořený tělesem, v němž je vytvořena pracovní dutina. V pracovní dutině je uložen krouživý trojboký píst, v němž je upravena vodicí plocha a středový otvor, ve kterém je uložen otočný unášecí kotouč s výstředným otvorem, v němž je uložen výstředný unášeč, spojený s hřídelem. Hřídel je uložen otočně v tělese a prochází středem pracovní dutiny a středem k tělesu připevněného vodícího segmentu, jehož obvod je ve stálém styku s vodicí plochou pístu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že výstředný otvor unášeče je kruhový a výstředný kotouč má tvar excentru.

Řešení podle vynálezu je jednodušší, výrobně méně náročné než uvedená známá řešení, navíc s velkou tuhostí hřídele.

Přehled obrázků na výkresech

Příklad konkrétního provedení stroje s krouživým pístem podle vynálezu je znázorněn na připojených výkresech, představujících na obr. 1 příčný řez zážehovým spalovacím motorem s krouživým pístem, na obr. 2 podélný řez motorem z obr. 1, na obr. 3 až fáze motoru, odpovídající změně polohy hřídele vždy o 45°.

Příklad konkrétního provedení

Zážehový spalovací motor s krouživým pístem podle vynálezu sestává z tělesa 1, v němž je vytvořena oválná pracovní dutina 2, v níž je uložený krouživý trojboký píst 2· V pístu 3. je upravena vnitřní vodicí plocha 4 a kruhový středový otvor 5, v němž je uložen otočný unásecí kotouč 6. V unásecím kotouči 6 je vytvořen kruhový výstředný otvor 7, v němž je uložen výstředný unášeč 8 tvaru excentru, spojený s hřídelem 9. Hřídel 9 je uložen pomocí podpěrných ložisek 10 otočně v tělese 1 a prochází středem pracovní dutiny 2 tělesa 1 a středem vodícího segmentu 11, který je svým obvodem ve stálém styku s vodicí plochou 4 pístu 3. Podélná osa vodícího segmentu 11 je kolmá k podélné ose pracovní dutiny 2 tělesa 1, k níž je vodicí segment 11 připevněn. Ve stěně pracovní dutiny 2 je v blízkosti příčné osy pracovní dutiny 2 uložena zážehová svíčka 12 a protilehle k ní opět v blízkosti příčné osy pracovní dutiny 2 výstupní otvor 13 a vstupní otvor 14. V místě průsečíku příčné osy pracovní dutiny 2 s okrajem pracovní dutiny 2 jsou v pracovní dutině 2 upraveny prohlubně, odpovídající vnější obalové ploše pístu 2· Obvod vodícího segmentu je vnitřní obalovou plochou vodicí plochy 4 pístu 3.·

Na obr. 3 je těžiště pístu 3 v horní poloze a na jeho horní pracovní ploše, přilehlé zážehové svíčce 12, začíná v pracovní dutině 2 expanze zapálené směsi. V této poloze je střed výstředného unášeče 8 nad středem pracovní dutiny 2 tělesa 1, přičemž nej širší část unášecího kotouče 6 je ve spodní poloze. Na obr. 4 je píst 3 v počáteční fázi expanze v poloze, odpovídající poloze hřídele 9, pootočeného o 45° vpravo vzhledem k výchozí poloze hřídele 9. Jak je z obr. 4 patrno, spalovací prostor se zvětší pouze nepatrně, což je z hlediska spalováni výhodné. V této poloze pístu 2 střed výstředného unášeče 8 pod úhlem 45° vpravo nad středem pracovní dutiny 2. V obdobné poloze je i těžiště pístu 2· Nej širší část unášecího kotouče 6. je ve spodní části pracovní dutiny 2 vpravo.

Na obr. 5 je píst 2 ^v pravé krajní poloze, ve které se rychlost rozpínání prohořelého paliva zvětšuje. V této poloze je střed výstředného unášeče 8 vpravo, stejně jako těžiště pístu 2 a nej širší část unášecího kotouče 6. Zvýšená rychlost expanze je patrná z následující polohy pístu 3 dle obr. 6, ve které je střed výstředného unášeče 8 vpravo dole, stejně jako těžiště pístu 2· Nej širší část unášecího kotouče 6 je vpravo nahoře. Na obr. 7 je píst 2 ^ve spodní poloze, ve které je i střed výstředného

-2CZ 279358 B6 unášeče 8· spolu s těžištěm pistu 2 ^v dolní poloze a rychlost expanze kulminuje. Nejširší část unášecího kotouče 6 se přesune do horní polohy. V poloze pístu 2 dle obr. 8 expanze končí a začíná výfuk, neboť hrana pístu 3 odkryje výstupní otvor 13. V této poloze je střed výstředného unášeče 8 spolu s těžištěm pístu 3. vlevo dole a nej širší část unášecího kotouče 6 se přesune vlevo nahoru. V další poloze pístu 3. dle obr. 9 je výstupní otvor 13 již plně otevřen. Píst 3 je v levé krajní poloze, ve které střed výstředného unášeče 8, těžiště pístu 3 a nej širší část unášecího kotouče 6 jsou vlevo.

V další poloze pístu 3 dle obr. 10 pokračuje výfuk. V této poloze pístu 3 je střed výstředného unášeče 8 s těžištěm pístu 3 vlevo nahoře, zatímco nej širší část unášecího kotouče je vlevo dole. V další neznázorněné poloze se píst 2 dostane do polohy, zobrazené na obr. 3.

Během popsané části cyklu proběhne celá jedna otáčka hřídele 9, jedna otáčka unášecího kotouče 6, avšak v opačném smyslu otáčení, a jedna třetina otáčky pístu 3.· Expanze a výfuk probíhá v podstatě v pravé polovině pracovní dutiny 2 postupně na všech třech pracovních plochách pístu 2· Obdobně a současně probíhá ve spodní části levé poloviny pracovní dutiny 2 sání prostřednictvím vstupního otvoru 14 a v horní části levé poloviny pracovní dutiny 2 komprese.

Při otáčení pístu 2 zůstává vodicí segment 11 ve styku s vodicí plochou 4 pístu 3. Místo styku je vždy v poloze protilehlé okamžité poloze těžiště pístu 2· Při tomto vzájemném styku vodícího segmentu 11 a pístu 2 dochází k odvalování a mimo to i k prokluzu, neboť polovina obvodu vodícího segmentu 11 je větší než třetina obvodu vodicí plochy 4 pístu 2·

Pro zajištění spolehlivosti funkce a snížení mechanických ztrát lze mezi unášecí kotouč 6 a výstředný unášeč 2 vložit valivá ložiska 15.

Zařízení podle vynálezu může pracovat i jako dvoučinné čerpadlo, kompresor, vývěva, parní stroj nebo jiný motor na tekutiny, přičemž v místě zážehové svíčky se upraví další vstupní otvor a protilehle původnímu vstupnímu otvoru další výstupní otvor s použitím příslušných rozvodů a samočinných zpětných ventilů. Vstupní a výstupní otvory mohou být upraveny na čelech pracovní dutiny.

Vynálezu lze využít i pro stroje s pracovní dutinou podobnou trochoidě, kdy prohlubně pracovní dutiny jsou nahrazeny výstupky, případně s pracovní dutinou, u které nejsou prohlubně nebo výstupky patrny.

Stroj podle vynálezu může mít pro každý píst jeden nebo dva vodicí segmenty a příslušnou jednu nebo dvě vodicí plochy pístu, přičemž jednodušší uspořádání se jeví zvláště vhodné pro dvoupístový motor s písty na společném hřídeli, kdy oba písty mají společný vodicí segment.

Průmyslová využitelnost

Stroj s krouživým pístem v provedení podle vynálezu lze průmyslově vyrábět pro využití zejména ve spalovacích motorech a objemových čerpadlech.