CZ296441B6 - Stroj s otocným pístem - Google Patents

Abstract

Stroj s otocným pístem sestává z bloku (5), kterýje opatren vnitrní dutinou (9) pro ulození rotoru(2) majícího osu (A) rotace a obvodový povrch (21), vstupní a výstupní pruchod (3, 4), které jsou spojeny s vnitrní dutinou (9). Rotor (2) má jednu nebo více lopatek (1), které jsou kluzne umísteny vsterbinách (11) rotoru (2) a pracovní komoru (9b), která je vymezena vnitrním obvodovým povrchem (20) bloku (5), vnejsím obvodovým povrchem (21) rotoru (2) a bocním povrchem lopatky (1). Lopatka (1) je prostrednictvím clánku a osy (C) pripojena k ovládacímu ramenu (7), jehoz konec je pootácive ulozen na nosném hrídeli (8), který má podélnou osu (B) usporádanou shodne s podélnou osou (A) rotoru (2), pricemz lopatkový brit (1bt) kazdé lopatky (1, 1b) má povrch upraven do formy výsece povrchu válce, jehoz stred zakrivení lezí na ose (C), tvorící spoj pripojující lopatku (1, 1b) k ovládacímu ramenu (7).

Description

Stroj s otočným pístem

Oblast techniky

Vynález se týká stroje s otočným pístem obsahujícího blok, který má dutinu, rotor umístěný v bloku, kdy tento rotor má osu rotoru a obvodový povrch, vstupní a výstupní průchody ve spojení s uvedenou dutinou, jednu nebo více lopatek, které jsou radiálně kluzně umístěny ve štěrbinách vytvořených v rotoru, přičemž každá lopatka směřuje radiálně od vnitřního povrchu bloku k ose rotoru, a přinejmenším jednu pracovní komoru, která tvoří část dutiny a je vymezena vnitřním povrchem bloku, obvodovým povrchem rotoru a bočním povrchem alespoň jedné lopatky.

Dosavadní stav techniky

Stroj s otočným pístem je termodynamickým strojem, který se může v některých provedeních používat jako spalovací motor, tepelný výměník, čerpadlo, podtlakové čerpadlo a kompresor. Stroj s otočným pístem se může sestavovat z několika jednotek a sériově tak, aby princip tohoto stroje byl použitelný jak pro kompresorovou jednotku, tak i pro spalovací motor s kompresorem. Již na počátku je potřebné vzít v úvahu, že rotační stoj nemá žádný klikový hřídel a že výkon, který do stroje vstupuje nebo ze stroje vystupuje, se dosahuje přímým vstupem na rotor nebo přímým výstupem z rotoru.

Spalovací motory rotačního typu podle dosavadního stavu techniky, jsou vytvořeny jako motory s rotačním pístem. Taková provedení mají rotační píst, kdy tento píst má podobu rotoru, který má tvarové uspořádání trojúhelníka s oblouky a který je umístěn v kruhovém vrtání válce. Kromě složitého konstrukčního řešení mají takové motory navíc nevýhodu v tom, že rotor vykazuje značné těsnicí problémy ve vztahu ke stěně válce. Navíc takové spalovací motory vykazují nadměrnou spotřebu paliva.

V dosavadním stavu techniky je z DE-3011399 znám spalovací motor, který obsahuje blok motoru mající pracovní komoru, v níž je umístěn nepřetržitě se otáčející rotor, a vstup a výstup pro odvádění výfukových plynů. Tento rotor je v zásadě válcovitý a otáčí se v elipticky konstruované dutině, která obsahuje diametrálně opačné spalovací komory, jež jsou vymezeny povrchem rotoru a vnitřním povrchem dutiny. Rotor je vytvořen s radiálními kluznými štěrbinami, do kterých se umisťují a které vodí lopatkové písty, jež mají schopnost vykonávat v kluzných štěrbinách kluzný pohyb radiálně ven a dovnitř. Lopatky jsou článkově připojeny prostřednictvím spojovací tyče s klikovým čepem, který je dále součástí klikového hřídele s otočnými čepy. Při otáčení rotoru se pístové lopatky pohybují radiálně ven a dovnitř v kluzných štěrbinách v důsledku jejich připojení k řečenému klikovému čepu. Takto bude jedna sada lopatek pracovat v jedné části dutiny, tzn. v jedné spalovací komoře, zatímco druhá sada lopatek bude pracovat v diametrálně opačné komoře.

Patent USA 4 451 219 popisuje parní rotační motor, který má dvě komory a nemá žádné ventily. Rovněž tento motor má dvě sady rotorových lopatek, přičemž každá sada obsahuje tři lopatky. Každá sada rotorových lopatek se otáčí kolem vlastního excentrického stacionárního společného klikového hřídele v eliptickém bloku motoru. Rotor bubnového typu je umístěn uprostřed bloku motoru a vymezuje dvě diametrálně opačné, radiálně pracující komoiy. Dvě sady rotorových lopatek se pohybují v podstatě radiálně ven a dovnitř v kluzných drážkách v rotoru tak, jako v případě motoru, jehož popis je uveden v předcházejícím textu. Také v právě popisovaném motoru jsou lopatky neseny v jejích na jejích středových koncích excentricky umístěném čepu hřídele, který je upevněn. Lopatky však nesou připojeny článkově, nýbrž jejich čepy se mohou na opačném konci pootáčet v ložisku, které je obvodově umístěno v rotoru.

-1 CZ 296441 B6

Čerpadla a kompresory lopatkového typu jsou rovněž známé. Patent USA 4 451 218 se zaměřuje na lopatkové čerpadlo mající tuhé lopatky a rotor, který je excentricky umístěn v bloku čerpadla. Rotor má štěrbiny, kterými procházejí lopatky v radiálním směru a které tyto lopatky vodí. Na každé straně kluzných drážek se nacházejí těsnění.

Patent USA číslo 4 385 873 předvádí rotační motor lopatkového typu, který se může používat jako motor, kompresor nebo čerpadlo. Také v tomto případě je uplatněno excentrické umístění rotoru tohoto motoru a rovněž tak tímto rotorem radiálně prochází určitý počet tuhých lopatek.

Další příklady dosavadního stavu v této oblastí techniky jsou popisovány v patentech USA 4 767 295 a 5 135 372.

Podstata vynálezu

Jedním z cílů přihlašovaného vynálezu je vyvinutí motoru s otočným pístem majícího vysokou výkonnost, nízkou spotřebu paliva a nízké emise znečišťujících látek, jako je oxid uhelnatý, plyny obsahující dusík a nespálené uhlovodíky.

Dalším cílem přihlašovaného vynálezu je vyvinutí stroje s otočným pístem majícího kompaktní konstrukční uspořádání, což znamená, že tento stroj má malý zdvihový objem a má celkově malý obsah s ohledem na výstupní výkon.

Uvedených cílů je dosaženo řešením stroje s otočným pístem podle tohoto vynálezu, který sestává z bloku opatřeného jednak vnitřní dutinou pro uložení rotoru, majícího osu rotace a obvodový povrch a jednak vstupním a výstupním průchodem, které jsou spojeny s vnitřní dutinou, přičemž rotor má jednu nebo více lopatek, které jsou radiálně kluzně umístěny ve štěrbinách rotoru, a vnitřní dutina má svoji část vytvořenou jako alespoň jednu pracovní komoru, která je vymezena vnitřním obvodovým povrchem bloku, vnějším obvodovým povrchem rotoru a bočním povrchem alespoň jedné lopatky připojené prostřednictvím článku a osy k jednomu konci ovládacího ramene, jehož druhý konec je pootáčivě uložen na nosném hřídeli, majícím svoji podélnou osu uspořádanou shodně s podélnou osou dutiny a současně v určité vzdálenosti, rovnoběžné s podélnou osou rotoru, jehož podstatou je, že lopatkový břit každé lopatky má povrch upraven do formy výseče povrchu válce, jehož střed zakřivení leží na ose, tvořící spoj připojující lopatku k ovládacímu ramenu.

Podstatou je rovněž skutečnost, že minimální tloušťka lopatky má, pro zajištění stálého styku jejího lopatkového břitu s vnitřním obvodovým povrchem bloku v průběhu otáčení rotoru, hodnotu, která je závislá na velkosti poloměru výseče povrchu válce, vzdáleností mezí osou a podélnou osou nosného hřídele a vzdálenosti mezi podélnou osou nosného hřídele a podélnou osou rotoru. Jsou-li splněny tyto geometrické podmínky, pak vzniká optimální konstrukční uspořádání, které zajišťuje, že břit lopatky bude vždy tečný ve vztahu k vnitřnímu povrchu dutiny v průběhu úplného otočení rotoru, a takové provedení bude moci dobře pracovat bez použití těsnění.

Je potřebné uvést, že tloušťka lopatky může být větší, aniž by docházelo k nějakému jevu, který by ovlivňoval utěsnění vůči vnitřnímu povrchu dutiny. Pokud je však tloušťka lopatky menší než optimální rozměr, pak se tečna břitu lopatky vůči vnitřnímu povrchu dutiny nebude dosahovat v částech otáčky lopatky otáčející se s rotorem a tím vznikne požadavek normálního utěsnění břitu lopatky. Čím je lopatka tenčí s ohledem na optimální rozměr, tím větší je oblast, v níž není břit lopatky tečný k vnitřnímu povrchu dutiny.

Dalším podstatným znakem je to, že mezi lopatkovým břitem lopatky a vnitřním obvodovým povrchem bloku jsou umístěny těsnicí prostředky a že mezi alespoň jedním bočním povrchem lopatek a k němu přivráceným povrchem štěrbin jsou umístěny těsnicí prostředky.

-2CZ 296441 B6

Dále je podstatou to, že mezi vnitřním obvodovým povrchem bloku a vnějším obvodovým povrchem rotoru jsou umístěny těsnicí prostředky a že lopatky jsou ve štěrbinách uloženy prostřednictvím kluzných ložisek.

Dále lze podstatu spatřovat i v tom, že vnitřní obvodový povrch bloku je opatřen ve vymezeném úseku vybráním, do něhož zasahuje vnější obvodový povrch rotoru.

Podstatným znakem je i to, že stroj je opatřen na rotoru upravenou a konstrukčně shodně vytvořenou alespoň jednou kompresorovou jednotkou s dutinou pro lopatky, která je průchodem v bloku propojena s pracovní komorou stroje.

V neposlední řadě je podstatným znakem, že nosný hřídel má na svém volném konci upevněn excentrický adaptér s excentricky, v určité vzdálenosti od podélné osy nosného hřídele, uspořádaným čepem, na němž uložené ložisko je umístěno souose s koncovým ložiskem rotoru.

Výše popisovaným provedením je čistý stroj s otočným pístem, kterým může být kompresor nebo spalovací motor bez vnějšího kompresoru nebo s vnějším kompresorem.

Je výhodné, že každý lopatkový břit opisuje výseč povrchu válce mající střed zakřivení na ose procházející spojem, který připojuje lopatku k ovládacímu ramenu. Účel tohoto řešení spočívá v tom, že břit lopatky může být vždy na linii vedené rovnoběžně s osou rotoru tečný ve vztahu k vnitřnímu povrchu dutiny, ačkoli se tohoto povrchu nedotýká. V průběhu otáčení se tato linie bude na břitu lopatky přemisťovat a bude vždy opisovat povrch válce, který se přibližně podobá vnitřnímu povrchu bloku s rozdílem vůle, jež existuje pouze mezi břitem lopatky a vnitřním povrchem bloku. Vůle mezi břitem lopatky a vnitřním povrchem dutiny by měla být tak malá, jak je to jen prakticky proveditelné.

Přehled obrázků na výkresech

Příkladné provedení stroje s otočným pístem podle vynálezu je zobrazeno na přiložených výkresech, kde představuje obr. 1 perspektivní pohled na jedno provedení stroje s otočným pístem v podobě spalovacího motoru a dvou navazujících kompresorů, které jsou po jednom umístěny na obou stranách spalovacího motoru, kdy se jedná o provedení ve smontovaném stavu, obr. 2 stroj s otočným pístem s odstraněným jedním koncovým víkem, obr. 3 stroj s otočným pístem z obr. 2, avšak s rozdílem odstranění koncového ložiska, obr. 4 stroj s otočným pístem z obr. 3, avšak s rozdílem odstranění dalšího dílu bloku s výsledným předvedením větší části rotoru, obr. 5 stroj s otočným pístem z obr. 4, avšak s rozdílem odstranění dalšího dílu bloku s výsledným předvedením větší části rotoru, obr. 6 stroj s otočným pístem z obr. 5, avšak s rozdílem odstranění dalšího dílu bloku s výsledným předvedením větší části rotoru, obr. 7 stroj s otočným pístem z obr. 6 po odstranění jedné z polovin skříně rotoru s jasným výsledným předvedením lopatkové jednotky rotoru, obr. 8 stroj s otočným pístem z obr. 7 po odstranění lopatkové jednotky rotoru, takže navíc k nosnému hřídeli, jenž je excentricky umístěn v bloku, zůstává v bloku druhá polovina skříně rotoru, obr. 9 stroj s otočným pístem z obr. 8, avšak s odstraněnou alespoň částí rotoru, obr. 10 stroj s otočným pístem po odstranění další části bloku, obr. 11 stroj s otočným pístem po odstranění další části bloku, takže zůstává pouze druhé koncové víko společně s excentricky umístěným nosným hřídelem, obr. 12 excentricky umístěný nosný hřídel, obr. 13 sestavenou lopatkovou jednotku rotoru obsahující tři lopatkové součásti, obr. 14 jednotku, která je nakreslena na obr. 13, v rozložení a rozestavení jednotlivých součástí, obr. 15 jednu polovinu tělesa rotoru při pohledu zvenčí, obr. 16 tutéž polovinu tělesa rotoru při pohledu zevnitř, obr. 17 dolní polovinu tělesa rotoru při pohledu zevnitř, obr. 18 dolní polovinu tělesa rotoru při pohledu zvenčí, obr. 19 pohled předvádějící princip druhého provedení stroje s otočným pístem v podobě kompresoru nebo čerpadla majícího čtyři lopatky, obr. 20 další provedení stroje s otočným pís-3CZ 296441 B6 tem majícím čtyři lopatky, v němž obvodový povrch rotoru proniká v rozsahu určitého úseku do vnitřního povrchu, obr. 21 pohled předvádějící princip druhého provedení stroje s otočným pístem pouze s jednou lopatkou, obr. 22 excentrický adaptér, který nese rotor, jenž je excentrický s ohledem na dutinu bloku.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 znázorňuje jedno provedení stroje 10 s otočným pístem podle přihlašovaného vynálezu. Toto provedení stroje sestává z jednotky spalovacího motoru a dvou kompresorových jednotek, které jsou po jedné umístěny na obou stranách jednotky spalovacího motoru, a ve kterém se všechny tyto jednotky otáčejí společně. Stojí za povšimnutí, že konstrukční uspořádání a výroba tohoto motoru vykazuje takovou přesnost, která minimalizuje používání těsnění. V úvahu se bere používání labyrintových těsnění. Další zkoušky, které budou časově následovat, toto ukáží a podle předpokladu přinejmenším některá provedení budou dobře pracovat bez těsnění a bez mazání s výjimkou ložisek, která se utěsňují a mažou předem. Materiálem pro výrobu mohou být různé třídy oceli, ale v některých provedeních jsou dobře použitelné i plasty a teflon.

Stroj 10 s otočným pístem, který je znázorněn na obr. 1 až 18, má konkrétní provedení spalovacího motoru s kompresorem. Stroj 10 obsahuje blok 5, který má několik vnitřních válcovitých povrchů, jež obklopují excentricky umístěný rotor 2, přičemž na vyobrazení je znázorněna výkonová výstupní část rotoru 2. V motoru není klikový hřídel a výkon se odebírá přímo z rotoru 2. Rotor 2 se otáčí kolem osy A otáčení. Blok 5 je sestaven z určitého počtu desek 5a až 5g, které mají podobnou tloušťku a vnější tvar. Kromě toho se blok 5 může zhotovovat ze dvou polovin, které se umisťují k sobě. Zhotovování bloku 5 je však otázkou volby, kterou musí provádět zkušený odborník v této oblasti techniky.

Stroj 10 s otočným pístem dále obsahuje vstupní průchody 3 pro přivádění směsi paliva a vzduchu a výstupní průchody 4 pro odvádění výfukových plynů. Jednotlivé části bloku 5 se udržují pohromadě pomocí šroubů, které jsou umístěny v otvorech 13 v každém rohu bloku 5. Desky 5a až 5g konstrukčně tvoří blok 5 a v tomto smyslu horní deska představuje horní koncové víko 5a a spodní deska představuje dolní koncové víko 5g.

Obr. 2 znázorňuje stroj 10 s otočným pístem, který je nakreslen na obr. 1, avšak s odstraněným horním koncovým víkem 5a. V důsledku toho se objevuje horní koncové ložisko 14. Při pohledu zevnitř na koncové víko 5a je vidět, že v tomto koncovém víku 5a je vytvořeno kruhové vyhloubení pro umístění ložiska 14. Takto koncové ložisko 14 účinkuje jako koncová opora pro rotor 2.

Obr. 3 představuje tentýž stroj 10 s otočným pístem, který je nakreslen na obr. 2, avšak s odstraněným koncovým ložiskem 14 z konce rotoru 2. Takto lze vidět část rotoru 2.

Obr. 4 předvádí totéž co obr. 3, avšak s odstraněnou další deskou 5b bloku 5. Takto se objevuje větší část rotoru 2 a je vidět rotorová lopatka la. Rovněž je předveden vstupní průchod 3. Vstupní průchod 3 vede z vnějšku bloku 5 motoru do dutiny 9a nacházející se uvnitř bloku 5. Část rotoru 2, která má lopatku la a desku 5c a která je předvedena na obr. 4, tvoří první kompresorovou jednotku, která se otáčí kolem osy A.

Na obr. 5 je odstraněna další deska 5c z bloku 5, v důsledku čehož se objevují další části rotoru 2. Takto je předvedena rotorová lopatka lb, která se pohybuje v dutině 9b a společně s příslušnou částí rotoru 2 tvoří jednotku spalovacího motoru. Z dutiny 9b jednotky spalovacího motoru je vyveden výstupní otvor 4, který odvádí výfukové plyny do okolního prostředí.

Na obr. 6 je odstraněna další deska 5d z bloku 5, v důsledku čehož se objevuje více detailů jednotky spalovacího motoru.

-4CZ 296441 B6

Na obr. 7 je odstraněna horní část 2a rotoru 2 a jasně se objevuje lopatková jednotka s příslušnými lopatkami la, lb. V právě popisovaném provedení obsahuje lopatková jednotka tři kompresorové lopatky la a tři lopatky lb spalovacího motoru. Každá lopatka la, lb je článkově připojena k jednomu konci ovládacího ramena 7, které je na druhém konci pootáčivě zavěšeno na stacionárním nosném hřídeli 8 majícím podélnou osu B, jež je shodná s podélnou osou A bloku 5 motoru. Toto je jako celek předvedeno na obr. 8 až 12. Ovládací rameno 2 nepřenáší žádný výkon, avšak zajišťuje, aby každá lopatka la, lb vykonávala řízený pohyb kluzně v radiálním směru dovnitř a ven ve vodicích štěrbinách 11 v rotoru 2, takže lopatkové břity jsou vždy v průběhu otáčení rotoru 2 tečné ve vztahu k vnitřnímu obvodovému povrchu bloku 5. Označený excentrický adaptér 6 bude v dalším textu dále popisován s odkazem na obr. 22. Další kompresorová jednotka leží pod jednotkou spalovacího motoru a je úplně stejná jako horní kompresorová jednotka.

Na obr. 8 je předvedena dolní část 2b rotoru 2 po předchozím odstranění lopatkové jednotky. Na tomto vyobrazení jsou jasně vidět radiálně vedené štěrbiny 11, v nichž se pohybují příslušné lopatky la, lb, lc. Jak již bylo uvedeno v předcházejícím textu, nosný hřídel 8 prochází středem vnitřní dutiny 9 bloku 5. Osa A rotoru 2 prochází rovnoběžně se středovou osou B bloku 5, avšak je vedena excentricky s ohledem na osu B bloku 5. Tato excentrická poloha je předvedena na obr. 7, kde jsou nakresleny obě osy A a B. Na základě účinnosti této excentrické polohy se dosahuje radiální pohyb nebo vynucený pohyb odpovídajících lopatek la, lb, lc směrem dovnitř a ven v jejich příslušných vodicích štěrbinách 11 v rotoru 2.

Obr. 9 předvádí vnitřní dutinu 9 v bloku 5 motoru po předcházejícím odstranění dolní části 2b rotoru 2.

Obr. 10 předvádí situaci po předchozím odstranění ještě další desky 5e z bloku 5.

Na obr. 11 je předvedeno poslední, koncové víko 5g po předcházejícím odstranění desky 5f.

Obr. 12 předvádí stacionární nosný hřídel 8, který je připevněn ke stacionární koncové přírubě 15.

Obr. 13 znázorňuje sestavenou lopatkovou jednotku 1, která je určena pro umístění na stacionárním nosném hřídeli 8. Jak již bylo zmíněno v předcházejícím textu, lopatková jednotka zahrnuje lopatku lb spalovacího motoru a dvě kompresorové motorové lopatky la a lc, které jsou umístěny na obou stranách lopatky lb spalovacího motoru. Každá sada lopatek la. lb, lc je článkově připojena k příslušnému ovládacímu ramenu 7. Bylo zjištěno, že, obsahuje-li lopatková jednotka tři sady lopatek, je výhodné provést konstrukční úpravy příslušných ovládacích ramen 7 tak, aby každá sada lopatek la, lb, lc vykazovala vzájemně rozdílnou vzdálenost ovládacích ramen 7, jak je to předvedeno na obr. 14. Každé ovládací rameno 7 obsahuje ložisko 16, které umožňuje otáčení sad lopatek la, lb, lc a každého ovládacího ramena 7 kolem stacionárního nosného hřídele 8. Navíc každá sada lopatek má článkové spojení v podobě otočného čepu 17 majícího osu C otáčení, která prochází mezi sadami lopatek la, lb, lc a dvěma ovládacími rameny 7.

Dále by mělo být pochopitelné, že v právě posuzovaném, optimálním provedení motoru existuje určitý vztah mezi tloušťkou každé lopatky, vzdáleností mezi osou C a osou B a excentrickou polohou rotoru 2 s ohledem na blok 5, což znamená s ohledem na vzdálenost mezi osou A a osou B. Toto je nezbytné kvůli tomu, že lopatkové břity lbt mají kopírovat v předem stanovené vzdálenosti a s minimální vůlí vnitřní obvodový povrch 20 bloku 5. Navíc povrch lopatkových břitů lbt musí být zakřiven tak, aby tento povrch kopíroval nebo byl tečný ve vztahu k vnitřnímu obvodovému povrchu 20 bloku 5 při existenci malé vůle. Tečný bod se však přemisťuje po obloukovém povrchu lopatkového břitu lbt a chová se jako výkyvný pohyb na vnitřním obvodovém povrchu 20. Aby se tato okolnost dala do souladu s konstrukčními požadavky, je nutné, aby

-5CZ 296441 B6 se střed zakřivení lopatkových břitů lbt nacházel na ose C, v níž je lopatka lb připojena k ovládacímu ramenu 7. Toto bude snadněji srozumitelné při studování obr. 19 až 21. Tentýž vztah, který byl uveden v předchozím textu, rovněž platí pro kompresorové lopatky la a lc, které mají vlastní tloušťku, zvláštní vzdálenosti a zakřivení břitů lopatekla, lc.

Povrchy lopatkových břitů mohou být vybaveny vhodnými těsnicími prostředky pro styk s vnitřním obvodovým povrchem 20 bloku 5. Nejvíce se však upřednostňuje, aby k žádnému styku těchto povrchů nedocházelo, a za těchto okolností může přijatelné řešení uplatňovat používání labyrintových těsnění na povrchu lopatkových břitů v nutném rozsahu a konstrukčním uspořádání.

Obr. 15 znázorňuje horní část 2a rotoru 2, která tvoří hlavu pro výkonový výstup, zatímco obr. 16 předvádí tentýž díl, avšak obráceně, takže lze vidět vnitřní dutinu a vodicí štěrbiny 11, v nichž se lopatky la horního kompresoru kluzným způsobem pohybují v radiálním směru dovnitř a ven.

Obr. 17 předvádí dolní část 2b rotoru 2 při pohledu zevnitř a obr. 18 předvádí tentýž díl při pohledu zvenčí, takže lze vidět příslušné štěrbiny 11b pro lopatky lb spalovacího motoru a příslušné štěrbiny 11c pro lopatky lc dolní kompresorové jednotky.

Nyní bude popsána činnost motoru s odkazem na obr. 4 až 6. Jak již bylo v předchozím zmiňováno, právě popisované provedení přihlašovaného vynálezu obsahuje spalovací motor mající na obou stranách vždy jednu kompresorovou jednotku. Rotor 2 se bude otáčet kolem své středové osy A ve směru, který je na obr. 4 vyznačen šipkou R. Při otáčení rotoru 2 nasávají kompresorové lopatky la, které obíhají v pracovní kompresorové komoře 9b, směs paliva a vzduchu skrze průchod 3 do komory 9b. Sací perioda začíná tehdy, když lopatka la míjí průchod 3 vedoucí do komory 9b, a trvá až do okamžiku, kdy následující lopatka míjí tentýž vstupní otvor. Ta strana kompresorové lopatky la, která směřuje opačně ve smyslu otáčení, tvoří sací stranu kompresoru, zatímco ta strana, jež směřuje ve shodě se směrem otáčení, tvoří kompresní stranu. To znamená, že v okamžiku, kdy kompresorové lopatky la míjejí vstupní otvor průchodů 3 do komory 9a, začíná kompresní strana svou kompresní činnost, zatímco opačná strana provádí svou sací činnost. Vzhledem k tomu, že komora 9a se zužuje v souvislosti s přibližováním vnitřního obvodového povrchu 20 k vnějšímu obvodovému povrchu 21 rotoru 2a, provádí se kompresní činnost známým způsobem během přemisťování lopatek v komoře9a.

Další průchody jsou vytvořeny mezi kompresorovou komorou 9a a spalovací komorou 9b v jednotce spalovacího motoru, která se nachází v návaznosti na kompresorovou jednotku v další „vrstvě“, jak je to předvedeno na obr. 5 a 6. Každý průchod vede z nejužší části kompresorové komory 9a a ústí do spalovací komory 9b, kde se tato komora začíná rozšiřovat a tvoří společně s lopatkami 9b expanzní komoru. Průchod nebo průchody mohou být umístěny ve vhodných místech v tělese bloku 5 motoru nebo v rotoru, jehož lopatky la, lb účinkují jako ventily umožňující vstup paliva ve správném okamžiku. Na obr. 6 je vyústění průchodu z dolní kompresorové komory 9c do spalovací komory 9b označeno odkazovou značkou 12. Odpovídající vyústění průchodu z horní kompresorové komory 9a je vytvořeno skrze blok 5, avšak toto není znázorněno. Avšak tato vyústění jsou v průchozím propojení s malými zářezy 18 v rotoru 2 pro rychlé převádění tlaku z kompresorové komory 9a do spalovací komory 9b. Takto vyústění 12 průchodů a zářezy 18 účinkují jako ventily se vzájemným vztahem k sobě.

Směs paliva se spaluje přibližně v oblasti, v níž se na obr. 6 nachází zářez 18, a k zážehu dochází tehdy, když se lopatka lb přibližuje k tomuto místu. Poté, kdy se rotor 2 a lopatky lb přemístí v rozsahu určitého kruhového oblouku, který odpovídá expanzní fázi, se uvolňuje výstupní průchod 4 a výfukové plyny se uvolňují do okolního prostředí.

-6CZ 296441 B6

Z obsahu předcházejícího textu vyplynulo, že směs paliva a vzduchu se přivádí do jednotky spalovacího motoru z obou stran, tzn. z horní a dolní kompresorové jednotky. V dalších provedeních se může uplatňovat pouze jedna kompresorová jednotka, vnější kompresorová jednotka nebo kompresorová jednotka může být zcela vynechána. Počet sad lopatek může být různý podle uvažovaného záměru příslušného provedení.

Obr. 19 předvádí provedení podle přihlašovaného vynálezu, které používá kompresor se čtyřmi lopatkami. Podobně jako v již popsaném provedení toto provedení obsahuje schematicky popsaný blok 5 a rotor 2, avšak má čtyři lopatky 1, které se pohybují radiálním směrem ven a dovnitř v kluzných štěrbinách 11, jež jsou vytvořeny v rotoru 2. Blok 5 má vnitřní dutinu 9, jejíž střed se nachází na ose B a vnitřní obvodový povrch 20, kterého se téměř dotýkají koncové povrchy lopatek L

Rotor 2 má vnější obvodový povrch 21 a otáčí se kolem osy A rotoru. Mezi polohou B a D se nachází vnitřní obvodový povrch 20 bloku 5, který opisuje výseč povrchu válce, jenž odpovídá v podstatě výseči vnějšího obvodového povrchu 21 rotoru 2. V tomto smyslu lze úplný vnitřní povrch bloku popisovat tak, jako by byl tvořen dvěma nedokončenými válcovitými povrchy nebo výsečemi povrchů válců, které nemají shodnou středovou osu a ve kterých se menší válcovitý povrch vřezává do většího válcovitého povrchu v rozsahu předem stanovené výseče válce.

Tato poloha C a D, v níž se oba válcovité povrchy protínají, tvoří takový typ ventilů, které účinně znemožňují zpětné proudění plynů. V jiných případech existuje možnost použití labyrintových těsnění, která by se za těchto okolností umisťovala v oblasti C a D, a to s možností umístění v celé oblasti mezi C a D. Vzdálenost mezi C a D může být různá nebo se může optimalizovat podle technických požadavků příslušného provedení stroje 10. Rovná-li se vzdálenost mezi C a D nule, pak je vnitřní povrch bloku 5 válcovitý a vnější obvodový povrch 21 rotoru 2 je tečný k vnitřnímu obvodovému povrchu 20 na linii u polohy C, D.

Když se rotor 2 otáčí ve směru šipky R, vzduch se nasává skrze vstupní průchod I. Bezprostředně následující lopatka 1 přemisťuje nasátý vzduch a zahajuje kompresní činnost tehdy, když lopatka 1 míjí svou nejnižší polohu tj. šest hodin na obr. 19. Vzduch se stlačuje proti výstupnímu průchodu U v důsledku dalšího pohybu lopatky 1 směrem k nej vyšší poloze, tj. dvanáct hodin na obr. 19.

Obr. 20 představuje jednoduchý rotační stroj 10 se čtyřmi lopatkami L, který má v tomto případě podobu čerpadla nebo kompresoru. Tento stroj 10 se značně podobá kompresoru, jehož popis byl právě proveden s odkazem na obr. 19. Avšak v tomto provedení se jasněji projevuje excentrická poloha kruhů, válcovitých povrchů, které se vzájemně protínají. Rotor 2 se pohybuje ve směru šipky R. Vzduch se nasává skrze vstupní průchod I. Vzduch se nasává a unáší činností lopatek 1 a znovu se odvádí ze stroje skrze výstupní průchod U.

Obr. 21 znázorňuje rotační stroj 10 s jednou lopatkou J, který má v tomto případě podobu čerpadlové nebo kompresorové jednotky, kdy na tomto vyobrazení jsou rovněž ukázány případně použitelné těsnicí prostředky 23 a ložiska 22. Těsnicími prostředky mohou být stírací těsnění nebo labyrintová těsnění. Ložiska 22 mohou mít podobu vložek z vhodného ložiskového materiálu, jako je ložiskový kov nebo bronz, přičemž v některých provedeních lze používat teflon. Na břit lopatky se rovněž může umístit těsnění 24, které je ve styku s vnitřním povrchem 20' bloku nebo tento vnitřní povrch 20' stírá. Mezi vstupním otvorem I a výstupním otvorem U se výhodně umisťuje s výhodou labyrintové těsnění 28.

Rotační stroj 10 s jednou lopatkou 1 vyžaduje neznázoměné vyvažovači závaží v zájmu vyvažování účinků působení sil hmoty. Tento obr. 21 obzvláště předvádí geometrické vztahy, které se uplatňují v případě optimálního stroje. Vymezení pojmu optimální stroj vychází ze skutečnosti, že jde o stroj, který vyžaduje minimální uplatňování stíracích nebo dotykových těsnění a ve kte-7 CZ 296441 B6 rém jsou všechna dotyková těsnění výhodně vynechána. Jsou však přijatelná těsnění, která nepatří mezi dotyková těsnění, jako jsou labyrintová těsnění.

Každý lopatkový břit opisuje výseč povrchu válce mající určitou délku oblouku a zakřivení, které se vymezuje na základě geometrických vztahů. Poloměr R4 zakřivení lopatkového břitu je určován vzdáleností od osy C k vnitřnímu povrchu 20' bloku 5. Tloušťka t lopatky a tím i délka oblouku válcovitého povrchu je určována vzdáleností mezi středovou osou B a osou C, což je poloměr R3 otáčení pro osu C, a vzdáleností mezi osou A rotoru a středovou osou B.

Z obr. 21 lze seznat, a je to rovněž vidět jako přerušovanými čarami nakreslená lopatka 1 v poloze orientované přímo dolů, že břit lopatky 1 skutečně provádí „valivý nebo výkyvný pohyb“ vůči vnitřnímu povrchu 20' bloku 5 v průběhu jeho otáčení s rotorem 2. V rozsahu poloviny otáčky rotoru 2 provádí lopatkový břit valivý pohyb mezi nejvzdálenějšími okraji oblouku. Takto se lopatkový břit jedenkrát vykyvuje tam a zpět v průběhu jednoho otočení rotoru 2. Tloušťka t lopatky 1 může být sama o sobě větší než optimální rozměr, protože takový rozdíl nemá závažnější význam. Pokud je však tenčí, pak břit lopatky 1 nebude nadále v každé době tečný k vnitřnímu povrchu 20' v průběhu otáčení rotoru 2 a podle toho bude vytvářet odstup a mezeru mezi povrchem 20' a břitem lopatky 1.

Obr. 22 předvádí více podrobností excentrického adaptéru 6. Excentrický adaptér 6 je neotočně připevněn k nosnému hřídeli 8 pomocí klínového spoje 25. Excentrický adaptér 6 má s ohledem na středovou osu B excentricky umístěný, válcovitý, otočný čep 26, který nese ložisko 27, jež je excentricky umístěno ve vztahu ke středové ose B, avšak je umístěno vystředěně ve vztahu k ose A rotoru 2. Ložisko 27 stabilizuje nosný hřídel 8 na jeho volném konci a navíc poskytuje vnitřní oporu pro horní část 2a rotoru 2. V souladu s tím je toto ložisko 27 umístěno soustředně s ohledem na horní, vnější ložisko 14 a odpovídající neznázoměné ložisko na opačném konci rotoru 2, které vytváří oporu pro dolní část 2b rotoru 2. Uvedená excentrická poloha vytváří podmínky pro vynucování pohybu lopatek 1 prostřednictvím ovládacího ramena 7.

Claims (9)

1. Stroj s otočným pístem, sestávající z bloku (5), opatřeného jednak vnitřní dutinou (9) pro uložení rotoru (2), majícího osu (A) rotace a obvodový povrch (21), a jednak vstupním a výstupním průchodem (3, 4), které jsou spojeny s vnitřní dutinou (9), přičemž rotor (2) má jednu nebo více lopatek (1), které jsou radiálně kluzně umístěny ve štěrbinách (11) rotoru (2), a vnitřní dutina (9) má svoji část vytvořenu jako alespoň jednu pracovní komoru (9b), která je vymezena vnitřním obvodovým povrchem (20) bloku (5), vnějším obvodovým povrchem (21) rotoru (2) a bočním povrchem alespoň jedné lopatky (1), připojené prostřednictvím článku a osy (C) k jednomu konci ovládacího ramene (7), jehož druhý konec je pootáčivě uložen na nosném hřídeli (8), majícím svoji podélnou osu (B) uspořádánu shodně s podélnou osou dutiny (9) a současně, ve vzdálenosti (d), rovnoběžně s podélnou osou (A) rotoru (2), vyznačující se tím, že lopatkový břit (lbt) každé lopatky (1, lb) má povrch upraven do formy výseče povrchu válce, jehož střed zakřivení leží na ose (C), tvořící spoj připojující lopatku (1, lb) k ovládacímu ramenu (7) ·

2. Stroj podle nároku 1, vyznačující se tím, že minimální tloušťka (t) lopatky (1, lb) má, pro zajištění stálého styku jejího lopatkového břitu (lbt) s vnitřním obvodovým povrchem (20) bloku (5) v průběhu otáčení rotoru (2), hodnotu, která je závislá na velikosti poloměru (R4) výseče povrchu válce, vzdálenosti (R3) mezi osou (C) a podélnou osou (B) nosného hřídele (8) a vzdáleností (d) mezi podélnou osou (B) nosného hřídele (8) a podélnou osou (A) rotoru (2).

3. Stroj podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezi lopatkovým břitem (lbt) lopatky (1, lb) a vnitřním obvodovým povrchem (20) bloku (5) jsou umístěny těsnicí prostředky.

4. Stroj podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezi alespoň jedním bočním povrchem lopatek (1, lb) a k němu přivráceným povrchem štěrbin (11) jsou umístěny těsnicí prostředky.

5. Stroj podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezi vnitřním obvodovým povrchem (20) bloku (5) a vnějším obvodovým povrchem (21) rotoru (2) jsou umístěny těsnicí prostředky.

6. Stroj podle nároku 1, vyznačující se t í m , že lopatky (1, lb) jsou ve štěrbinách (11) uloženy prostřednictvím kluzných ložisek.

7. Stroj podle nároku 1, vyznačující se tím, že vnitřní obvodový povrch (20) bloku (5) je opatřen ve vymezeném úseku (C - D) vybráním, do něhož zasahuje vnější obvodový povrch (21) rotoru (2).

8. Stroj podle nároků laž7, vyznačující se tím, že je opatřen na rotoru (2) upravenou a konstrukčně shodně vytvořenou alespoň jednou kompresorovou jednotkou, s dutinou (9a, 9c) pro lopatky (la, lc), která je průchodem (12) v bloku (5) propojena s pracovní komorou (9b) stroje.

9. Stroj podle nároků 1 až 8, vy zn ač u j í cí se tí m , že nosný hřídel (8) má na svém volném konci upevněn excentrický adaptér (6) s excentricky, ve vzdálenosti (d) od podélné osy (B) nosného hřídele (8), uspořádaným čepem (26), na němž uložené ložisko (27) je umístěno souose s koncovým ložiskem (14) rotoru (2).