FI70980C - Foerbraenningsmotor - Google Patents

Description

Polttomoottori 709 80 Tämä keksintö koskee moottoria ja nimenomaisesti polttomoottoria, joka on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa annettua tyyppiä.

Niin sanottu ottomoottori on ollut käytössä satakuntavuotta, mutta sen haittapuolet eivät ole juuri vähentyneet koko aikana. Moottorissa on nimittäin edestakaisin liikkuvia osia, joiden aiheuttamat laakerivoimat ja kuluminen ovat aivan eri luokkaa kuin pelkästään pyörivillä osilla. Tasapaino!tus on edestakaisin liikkuvien osien ollessa kysymyksessä yleensä vaikea ratkaista, mistä syystä ottomoottorit eivät yleensä olekaan käynniltään kovinkaan tasaisia. Toisena tyyppinä polttomottoreissa mainittakoon ns. Wankelmoottori, jossa kolmikulmainen mäntä kiertää episykloidlsta sylinteriä. Wankelmoottorilia haittapuolena on tiivisteiden kestämättömyys ja huono polttoainetaio-us. Muuten Wankelmoottori on tavanomaista polttomoottoria pienempi kooltaan ja samoin kevyempi.

Saksalaisesta hakemusJulkaisusta DE 3 011 399 tunnetaan moottori, joka toimii moottorin keskellä olevan roottorin sisään laakeroitujen lamellien avulla, jotka toimivat moottorin kaasun-vaihtojen ja työprosessin kannalta samalla tavalla kuin tässä keksinnössä. Edellä mainitun hakemuksen mukaisessa ratkaisussa lamellien nivelöintitapa johtaa ympyrän kaaresta poikkeavaan kammion seinän kaarevuuteen ja lamellien päiden asentovaihtelui-hin seinämään nähden, mikä johtaa viivakosketukseen tai edellyttää nivelöityä tiivistettä.

Saksalaisesta hakemuksesta DE 3 149 040 tunnetaan höyrykone, jonka lamellit on laakeroitu samaan tapaan kuin tämän keksinnön moottorissa, mutta lamelleja on höyrykoneessa 6, kun taas tämän keksinnön lamellien edullinen lukumäärä on 4.

Saksalaisesta hakemuksesta DE 2316529 tunnetaan moottori, jossa on täysin erilainen lamellien ohjausrakenne.

2 70980

Amerikkalaisesta pantentista US 3323501 tunnetaan moottori, jossa on lameleilla yhteensä^- 1aakeripistettä ja pyörivä kampi-akseli.

Ruotsalaisesta kuu1utusjui kaisus ta SE 342289 tunnetaan moottori, jossa on vain 2 lamellia, ja se vaatii erillisen puristuselimen.

Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnettujen moottoreiden haittapuolet ja aikaansaada moottorityyppi, joka ei sisällä edestakaisin liikkuvia osia, ja sen vuoksi moottorin tasapainotus, sekä muut moottorin kestävyyteen vaikuttavat seikat ovat helposti ratkaistavissa. Keksinnön mukaisen moottorin tunnusomaiset piirteet on annettu oheisessa patenttivaatimuksissa.

Keksintöä kuvataan seuraavassa tarkemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin joissa 5 70980 kuvio 1 esittää keksinnön mukaista moottoria leikkauskuvana, kuviot la - le esittävät keksinnön mukaista moottoria leikkauskuvana sen eri toimintavaiheissa, kuvio 2 esittää leikkausta A-A kuviosta 1, kuvio 3 esittää leikkausta B-B kuviosta 1, kuviot 4a - 4b esittävät lamellin tiivistyksen hammastettua versiota, kuvio 5 esittää lamellin tiivistyksen hihna-versiota, ja kuvio 6 esittää osittain leikattua perspektiivikuvausta moottorista.

Keksinnön mukaisen moottorin perusosa on pesä 1. Pesä ei ole pyöreä, vaan muodostuu kahdesta puolipyöreästä osasta, jotka on liitetty toisiinsa roottorin kehän mukaisella ja tiivistyksen kannalta riittävän pitkällä osalla. Pesän ulkokehä muodostuu siten kolmen sylinterin pinnoista, päädyt ovat edullisimmin tasopintoja. Pesän 1 sisällä on pyörivä roottori 2. Roottori on poikkileikkaukseltaan täysin pyöreä sen keskipisteen ollessa merkitty kuvioon 1 symbolilla X. Kuviossa 1 nähtävän pesän 1 vasemman puolen keskipiste on merkitty symbolilla Z ja oikea puoli vastaavasti Y:llä.

Tämän lisäksi on, kuten kuvioissa 1 ja 6 näkyy, roottoria 2 halkaisemassa neljä kappaletta lamelleja 4-7, jotka ovat levymäisiä. Lamellit ovat pareittain nivelletyt edellä mainittuihin pesän puolikkaiden symmetriapisteisiin Z ja Y. Lamel-lien laakerointi, joka saattaa tässä leikkauskuvassa näyttää kovinkin hankalasti toteutettavalta asialta, on esitetty tarkemmin leikkausuna A-A ja B-B kuvioissa 2 ja 3. Roottorin 2 ja pesän 1 väliin jää niiltä osin, kuin niiden symmetriset pisteet ovat siirretyt, kuvioissa 1 ja 6 vasemmalle puolelle viitenumerolla 8 esitetty tila ja oikealle puolelle vastaava tila, jota on merkitty viitenumerolla 9. Tilan 8 tarkoituksena on toimia imutilana ja tilan 9 poistotilana.

Kuviossa 1 esitetyssä lamellien asennossa on tapahtunut juuri sytytys viitenumerolla 11 merkityssä paikassa. Tällöin on roottorissa 2 olevaan palotilaan 10 puristunut lamellin 4 * 70980 vaikutuksesta polttoaineseos, jolloin sytyttämisestä seuraa, että kaasunpaine alkaa painaa lamellia 5 roottoriin 2 merkityn nuolen suuntaan. Se pinta-ala, joka lamellista 5 ottaa vastaan pyörittävän voiman, on alussa melko pieni mutta kaasunpaine on tällöin luonnollisesti suurin. Kun roottori on pyörähtänyt noin 45°:n verran (kuvio Ib), on lamellin 5 pyörittävän voiman vastaanottava pinta-ala jo suurempi, mutta kaasunpaine on luonnollisesti silloin pienempi. Kun roottori pyörii merkittyyn suuntaan, alkaa lamelli 6 puolestaan puristaa kasaan sitä ilmamäärää, jonka lamelli 4 oli imenyt imuaukon 13 kautta tilaan 8. Samalla lamelli 6 luonnollisesti imee myös ilmaa imuaukosta 13 tilaan 8 pyörimisen-sä jättöpuolelta olevan imun vaikutuksesta. Lamellin 5 edellä on poistettu poistoaukon 12 kautta tilasta 9 edellisen palamisen palamiskaasut. Roottorin 2 täyttä kierrosta kohti saadaan kaksi sytytystä, mistä syystä roottori on varustettu kahdella palotilalla 10 symmetrisesti keskipisteen X suhteen.

Kuviosarjassa la - le, jossa kunkin kuvan välillä roottori on pyörähtänyt 45°, on esitetty eri sektoreissa seuraavat vaiheet:

Kuvio la: - sektorissa 31 syttymisvaihe - sektorissa 32 poistotahdin alku - sektorissa 33 poisto- ja imutahdin välivaihe - sektorissa 34 imutahdin loppu kuvio Ib: - sektorissa 31 työtahti, palotila laajenee nopeasti - sektorissa 32 poistotahti, palotila supistuu nopeasti - sektorissa 33 puristustahti alkaa - sektorissa 34 puristustahti alkaa kuvio le: - sektorissa 31 työtahti lopussa - sektorissa 32 poistotahti alkaa loppua 9-kammion puolella ja imutahti on alkanut 8-kammion puolella - sektorien 33 ja 34 8-kammiossa puristustahti - sektorin 34 9-kammiossa työtahti lopussa 5 70980 kuvio Id: - sektoreissa 31 ja 34 työtahti loppunut - sektorissa 32 imutahti - sektorissa 33 puristustahti loppumassa kuvio le: - sektorissa 33 syttymisvaihe - sektorissa 34 poistotahdin alku - sektorissa 31 poisto- ja imutahdin välivaihe - sektorissa 32 imutahdin loppu.

Seuraavassa viitataan kuvioihin 2 ja 3, joista käy selvästi ilmi sekä lamellien sijoittelu, että myös yleinen rakenne. Keksinnön mukaisessa moottorissa on ns. kampiakseli. Tätä akselia on merkitty kuvioissa 2 ja 3 viitenumerolla 3 ja se on kiinteä. Se ei siis pyöri mukana vaan on kiinteä laa-kerointikohta lamelleille. Lamelleja on, kuten edellä jo mainittiin kaksi paria, jolloin ne ovat laakeroidut pareittain siten, että imu- ja puristelamellit 4 ja 6 ovat laakeroidut samaan pisteeseen Z ja työ- ja poistolamellit 5 ja 7 samaan pisteeseen Y. Ehkä paras kuva itse laakeroinnin järjestämisestä on nähtävissä kuvioissa 3 ja 6, jossa lamellin 4 laakerointikohdat on merkitty viitenumerolla 42 ja muitten lamellien laakerointikohdat ovat vastaavasti merkityt lamellin 6 osalta 62, lamellin 5 osalta 52 ja lamellin 7 osalta 72.

Lamellien kampiakselin puoleiset päät on jaettu varsiin, jotka sopivat toimimaan lomittain toisiinsa nähden samaan tapaan kuin kiertokanget mäntämoottorissa. Varsien edullinen määrä on 2 yhtä lamellia kohti.

Vaikka kaikkiin laakerointikohtiin on kyseisissä kuvioissa piirretty yksinkertaiset liukulaakerit on täysin selvää, että mitä tahansa laakerointia voidaan käyttää kyseisessä järjestelmässä. Niinpä on vain ammattimiehelle ilmeistä muotoilutek-niikkaa muotoilla laakerointikohdat siten, että niihin voidaan asentaa esimerkiksi rulla- tai kuulalaakerit.

6 70980

Kuhunkin lamelliin on lähelle ulkoreunaa asennettu kääntyvät tiivisteet 41, 51, 61, 71. Näiden tiivisteiden tarkoituksena on säilyttää tiivistys hyvänä siitä huolimatta, että lamel-lit kiertyvät ja siirtyvät sisään ja ulos roottorin 2 suhteen. Tiivisteiden 41-71 keskeltä menevä lamelli 4-7 liikkuu suhteessa tiivisteeseen riippuen asemastaan roottorissa eli pyörähdyksen vaiheesta. Tästä syystä tiivisteet täytyy muotoilla siten, ettei liukumista lamellin ja tiivisteen välillä estetä. Lamellin yksinkertaisen ja symmetrisen liikkeen ansiosta sylinteri-luistiohjäin voidaan korvata kaksiosaisella vierintäelimellä. Kuvioissa 4a ja 4b on esitetty tällainen hammastettu versio, jossa hammastangot ovat hieman ulospäin pullollaan. Kuviossa 5 on esitetty hihnaversio, jossa teräs-, kevlar- tai hiilikuituhihnat ohjaavat rullien li ikettä.

Keksinnön mukaisen moottorin tiivistys on luonnollisesti vaikeampi tehtävä kuin tavanomaisen ottomoottorin tiivistys. Keksinnön mukaisessa moottorissa nimittäin tarvitaan tiivisteitä ainakin kolmessa eri kohdassa. Ensinnäkin tiiviste tarvitaan kunkin lamellin pesään 1 vastaavalla pinnalla, joka tiiviste voidaan muotoilla esimerkiksi siten, että se sijaitsee lamellin päähän työnnetyssä urassa ja on tyypiltään sellainen, ettei se pääse keskipakovoiman vaikutuksesta lentämään paikaltaan pois. Esimerkiksi sellainen tiiviste, joka on lamellin pään keskivaiheelta kiinnitetty lamellin sisempiin osiin vaikkapa vain kitkan vaikutuksesta, lienee tarkoitukseen sopiva (kuvio 5). Tämän lisäksi tiivisteitä tarvittanee myös roottorin tasosivujen ja pesän ylä- ja alareunan välisissä tiloissa. Tällaiset tiivisteet lienevät kuitenkin suhteellisen helppoja valmistaa ja asentaa, koska kyseessä on kaksi pintaa, jotka ovat vakiossa kosketuksessa toisiinsa jatkuvasti. Kaikki tiivisteet voivat toimia pinta-kosketuksessa.

Eräs tapa tiivistyksen järjestämiselle roottorin ylä- ja alapuolelle on sellainen, joka on katkoviivoilla esitetty kuvioissa 3 ja 6. Tämä järjestely nimittäin käsittää sen, 7 70980 että roottori on leveämpi kuin imutila 9 tai poistotila 8. Lamellit ovat luonnollisesti juuri poistotilan 8 tai imuti-lan 9 levyisiä tai kuviossa 3 esitetyssä asennossa niiden korkuisia. Koska roottori 2 on symmetrinen pyörähdyskappale, voidaan katkoviivalla eristetylle alueelle 19 asettaa esimerkiksi tavanomaista männänrengasta vastaava elin, jonka tarkoituksena on estää paineenalaisten palokaasujen leviäminen niihin tiloihin, joissa niillä ei ole mitään tekemistä. Tii-vistysrengasta on merkitty viitenumerolla 20, minkä lisäksi viitenumerolla 21 on merkitty vaihtoehtoista tiivisteen paikkaa .

Jäähdytys on tavanomaiseen tapaan järjestettävissä joko ilman tai edullisesti veden avulla sijoittamalla sylinterin 1 ulkopinnalle vesivaippa 99, jossa kierrätetään jäähdytysvettä (kuvio 6). Jäähdytyksen on luonnollisesti oltava tehokkainta moottorin palo- ja poistotilan puolella. Nesteet voidaan johtaa helposti myös roottoriin sen akselin kautta tunnettuja aksellyhteitä käyttäen. Sytytystulppa voidaan sijoittaa myös roottoriin. Sytytysjännite voidaan johtaa roottoriin sen sivusta, kehältä tai akselia pitkin.

Keksinnön mukaisen moottorin pesä 1 ja/tai roottori 2 voivat olla kokoonpantuja useammista osista, kuten on esimerkiksi tavanomaisen ottomoottorin varsinainen sylinteri ja sylinte-rikansi. Sillä, että mainitut osat ovat kokoonpantuja useammasta, esimerkiksi kahdesta osasta, helpotetaan niiden asentamista ja erityisesti lamellien asentamista paikoilleen. Liitokset voivat olla järjestetyt tavanomaiseen tapaan.

Claims (8)

8 70980

1. Polttomoottori, joka sisältää sylinterin (1) ja palotilan (10), johon imetään ilman ja polttoaineen seosta imuaukon (13) kautta ja josta palaneiden kaasujen seos poistetaan sytyttämisen jälkeen poistoaukon (12) kautta, jolloin sekä polttoaineseoksen imemisen ja puristamisen että työnnön ja palokaasujen poistamisen suorittavat sylinterissä (1) liikkuvat ainakin kaksi edullisesti neljä (4-7) mäntää, ja ne on järjestetty lieriön muotoiseen roottoriin (2) tehtyihin aukkoihin tunnettu siitä, että männät on laakeroitu kumpikin tai neljän männän tapuksessa pareittain (4, 6, 5, 7) kahteen roottorin (2) keskipisteen (X) suhteen symmetrisesti epäkeskeiseen kohtaan (Y, Z), jotka ovat samalla kahdesta pyörähdyssym-metrisestä osasta muodostuvan sylinterin (1) osien keskipisteet.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen moottori, tunnet-t u siitä, että sylinterissä (1) on imu- ja puristustila (8), jonka keskipisteenä on toinen mäntien laakerointikoh-ta (Z) ja työ- ja poistotila (9), jonka keskipisteenä on toinen mäntien (5, 7) 1aakerointikohta, jolloin roottorin (2) keskipiste (X) sijaitsee kohtien (Y, Z) keskivälissä ja roottori (2) vastaa olennaisesti molemmilla puolillaan sylinterin (1) seinämää tilojen (8, 9) välissä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen moottori, tunnet-t u siitä, että männät ovat laakeroidut "kampiakselin” (3) eri laidoille tuleviin mutkiin, jolloin kampiakseli (3) on kiinteä, mäntien pyöriessä roottorin (2) mukana.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen moottori, tunnet-t u siitä, että palotiloja (10) on kaksi ja ne ovat muotoillut ainakin osaksi roottoriin (2) olennaisesti symmetrisesti sen keskipisteen (X) suhteen. 9 70980 *

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen moottori, tunnettu siitä, että imu- ja puristusmännät (4, 6) ovat U-muotoisia ja työ- ja poistomännät (5, 7) T-muotoisia.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen moottori, tunnettu siitä, että kussakin männässä (4-7) on lähellä roottorin (2) ulkokehää tiiviste (42, 52, 62, 72), joka sallii männän liikkumisen roottorin (2) suhteen epä-keskeisyyden verran, roottorin ollessa varustettu myös em. liikkeen sallivalla tilalla (esim. 44, 64) kutakin mäntää varten.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen moottori, tunnettu siitä, että roottorissa (2) on molemmilla tasaisilla sivuillaan tai molempia tasaisia sivuja vasten tiivisteet (20, 21) palotilan tiivistämiseksi.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen moottori, tunnettu siitä, että männät (4-7) ovat kapeampia kuin roottorisylinterin (2) korkeus, jolloin sylinteri (1) niiltä osin kuin männät eivät ulotu, ulottuu olennaisesti roottoriin (2) asti, jolloin tiivisteet sijaitsevat mainittujen pintojen välissä. 10 Patentkrav 70 9 8 0