PL170127B1

PL170127B1 - Silnik z wirującym tłokiem

Info

Publication number: PL170127B1
Application number: PL29589892A
Authority: PL
Inventors: Jerzy Wozniak
Original assignee: Jerzy Wozniak
Priority date: 1992-09-09
Filing date: 1992-09-09
Publication date: 1996-10-31
Also published as: PL295898A1

Abstract

Silnikzwinijącymtłokieinposiadającytłokusytuowany współosiowow walcowym cylindrze zamkniętympokrywami przednią i tylną, zaopatrzony w świecę zapłonową 1 kanały dolotowy 1 wylotowy oraz uszczelki usytuowane w tłoku, współpracujące z gładzią cylindra, znamienny tym, ze wirujący tłok (1) posiadadwie współosiowo osadzone obrotowe przegrody; pierwszą (2) z ramionami górnym (3) 1 dolnym (17) 1 drugą (31) z ramionami górnym (32) 1 dolnym (46), sprzęgnięte ze sobą poprzez dwie identyczne przekładnie - czołową (69) 1 tylną (72), z których każda ma dwa identycznekształtowe elementy zębate (70,71), (73,74), przy czym wejściowy kształtowy element zębaty (73) przekładni tylnej (72) jest połączony sztywno z pierwszą przegrodąobrotową (2) tłoka (1), a element kształtowy zębaty wyjściowy (74) tej przekładni (72)jest zamocowany sztywno na obrotowym wale wyjściowym (75), na którym także sztywno osadzony jest kształtowy zębaty element wyjściowy (71) przekładni czołowej (69) współpracujący z wejściowym zębatym elementem kształtowym (70) tej przekładni (69) sprzęgniętym sztywno z drugą obrotową przegrodą (31) tłoka (1), z tym ze osie symetrii kształtowych elementów zębatych wyjściowych (71, 74) zamocowanych na obrotowym wale wyjściowym (75) są przesunięte względem siebie o 90°

Description

Przedmiotem wynalazkujest silnik z wirującym tłokiem przystosowany do spalania paliwa ciekłego lub gazowego, przeznaczony zwłaszcza do napędu pojazdów.

Znany jest silnik spalinowy z wirującymi tłokami opisany w polskim opisie patentowym nr 165 228, który składa się z trzech części: silnika spalinowego pracującego w cyklu czterotaktowym, dwustrumieniowej rozprężarki spalin oraz mechanizmu przeniesienia napędu w postaci przekładni zębatych, przy czym zarówno silnik jak i rozprężarka zabudowane są we wspólnym przedzielonym cylindrze i stanowią integralną całość.

W cylindrze części silnikowo-rozprężającej zamocowany jest obrotowo zespół współosiowych i obrotowo osadzonych względem siebie trzonów tłoków z zamocowanymi na nich parami segmentów w sekcji silnikowej oraz parami segmentów w sekcji rozprężającej, przy czym zespół trzonów tłoków sprzężony jest z przekładnią synchronizującą ruch trzonów tłoków, w której mimośrodowe elipsy zębate osadzone na wyjściowym wale napędowym są przestawione o kąt 180°, zaś stosunek przełożeń dwóch par kół zębatych pośrednich jest wzajemnie równy a jego wartość równa jest ilości komór silnika dzielonych przez dwa.

Niedogodnością tej konstrukcji jest zastosowanie dwustopniowego rozprężania spalin w maszynie tłokowej przy niedoładowanej części silnikowej, co w praktyce nie jest stosowane ze względu mały zysk pracy napędowej w drugim stopniu rozprężania w porównaniu z kosztem rozprężarki i oporami jej ruchu.

Mechanizm przeniesienia napędu w postaci jedenastu elementów zębatych jest skomplikowany i w takiej maszynie będzie to przyczyną dużych strat mechanicznych oraz wibracji od

170 127 eliptycznych elementów przekładni zamocowanych mimośrodowo. Dodatkowo zastosowanie elementów pośrednich, łączących trzony tłoków z ramionami tłoków zwiększa ilość zasadniczych elementów silnika i stwarza dodatkowy problem ich uszczelnienia względem komór roboczych, a także podnosi koszt wykonania urządzenia.

Zastosowanie świecy żarowej uniemożliwia sterowanie kątem wyprzedzenia zapłonu i ogranicza zakres stosowania silnika przy zmiennych obrotach i obciążeniach.

Omawiane rozwiązanie nie uwzględnia zagadnień uszczelnienia komór roboczych oraz chłodzenia ramion tłoków.

Celem wynalazku jest opracowanie silnika z wirującym tłokiem pracującego w cyklu czterotaktowym z jednostopniowym rozprężaniem oraz prostym mechanizmem prżeniesienia napędu pozbawionego wyżej opisanych niedogodności. '

Cel został osiągnięty przez opracowanie konstrukcji silnika z wirującym tłokiem, usytuowanym współosiowo w walcowym cylindrze zamkniętym z przodu i z tyłu pokrywami i wyposażonym w kanały dolotowy mieszanki i wylotowy spalin oraz świecę zapłonową, gdzie tłok zaopatrzony jest w uszczelki współpracujące z gładzią ścianki cylindra oraz uszczelnienia boczne.

Silnik według wynalazku charakteryzuje się tym, że wirujący tłok posiada dwie współosiowo osadzone przegrody; pierwszą z ramionami górnym i dolnym i drugą z ramionami górnym i dolnym, sprzęgnięte ze sobą poprzez dwie identyczne przekładnie; czołową i tylną, z których każda ma dwa identyczne kształtowe elementy zębate, przy czym wejściowy kształtowy element zębaty przekładni tylnej jest połączony sztywno z pierwszą przegrodą obrotową tłoka, a kształtowy element zębaty wyjściowy tej przekładni jest zamocowany sztywno na obrotowym wale wyjściowym, na którym także sztywno osadzony jest kształtowy zębaty element wyjściowy przekładni czołowej, współpracujący z wejściowym kształtowym elementem zębatym tej przekładni, sprzęgniętym sztywno z drugą obrotową przegrodą tłoka, z tym że osie symetrii kształtowych elementów zębatych wyjściowych zamocowanych na obrotowym wale wyjściowym są przesunięte względem siebie o 90°. Co najmniej na trzech krawędziach w każdym z ramion przegród obrotowych są usytuowane uszczelnienia, przy czym na każdej krawędzi ramion przegród obrotowych są zamocowane co najmniej dwie uszczelki. Każde z ramion górnych i dolnych przegród obrotowych tłoka posiada komorę chłodzącą.

Zaletą silnika według wynalazku jest prostota konstrukcji oraz to, że pozwała na uzyskanie zwiększonego wskaźnika mocy jednostkowej z kilograma masy silnika, a także cechuje się zdecydowanie lepszym chłodzeniem w stosunku do konstrukcji znanych, uzyskanym przez doprowadzenie chłodziwa do komór chłodzenia wewnątrz ramion przegród wirujących tłoka, dodatkowo zespół symetrycznych elementów przekładni nie wymaga dynamicznego wyważania w czasie pracy.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny zespołu tłok-cylinder w fazie początku zasysania mieszanki w komorze I, fig. 2 - schematycznie przekrój poprzeczny zespołu tłok-cylinder w fazie równej objętości wszystkich komór roboczych, fig.3 - zespół jak w fig. 2 lecz w fazie końca napełniania i sprężania mieszanki paliwowej, fig. 4 - schematyczny przekrój podłużny silnika z częściowym wyrwaniem ramienia górnego przegrody obrotowej pierwszej, a fig. 5 - schematyczny widok z przodu przekładni.

Silnik według wynalazku jest zbudowany z wirującego tłoka 1, mającego dwie przegrody obrotowe; pierwszą 2 z ramionami górnym 3 i dolnym 17 i drugą 31 z ramionami górnym 32 i dolnym 46, usytuowanego współosiowo w walcowym cylindrze 60 ograniczonym ścianą 61 z gładzią 62, zamkniętym pokrywami; przednią 67 i tylną 68, i wyposażonym w świecę zapłonową 65 oraz kanały; dolotowy mieszanki 63 i wylotowy spalin 64. Silnik posiada dwie identyczne przekładnie; czołową 69 i tylną 72, z których każda posiada dwa identyczne kształtowe elementy zębate; wejściowe 70, 73, i wyjściowe 71, 74, przy czym kształtowe elementy zębate wyjściowe 71,74 są osadzone trwale na obrotowym wale wyjściowym 75 i są przesunięte względem siebie o 90° w fazie obrotu. Element kształtowy wejściowy 73 przekładni tylnej 72 jest połączony trwale z przegrodą obrotową pierwszą 2, a element kształtowy wejściowy 70 przekładni czołowej

170 127 jest trwale połączony z wałem centralnym 76. Ramiona 3,17,32,46 są ograniczone ścianami; zewnętrznymi 4, 18, 33, 47, wewnętrznymi 7, 21, 36, 50, przednimi 10, 24, 39, 53 i tylnymi 3, 27,42,56, z krawędziami 5, 8,11,14,19,22,25,25,28, 34,37,40,43,48,51,54, 57, w pobliżu których są usytuowane uszczelki 6, 9, 12, 15, 20, 23, 26, 29, 35, 38, 41, 44, 49, 52, 55, 58 współpracujące z gładzią 62 ściany 61 cylindra 60, z pokrywami; przednią 67 i tylną 68 oraz z wałem wewnętrznym 66 i tuleją obrotową 77. Na każdej ze ścian wszystkich ramion korzystnie są usytuowane dwie uszczelki. W ramionach przegród obrotowych są usytuowane komory chłodzące 16, 30, 45, 59 dla przepływu cieczy chłodzącej.

Ramiona przegród obrotowych tworzą między sobą, pokrywami; przednią i tylną oraz ścianą cylindra cztery komory robocze I, II, III, IV o zmiennej objętości. Ramię górne 3 przegrody obrotowej pierwszej 2 i ramię górne 32 przegrody obrotowej drugiej 31 tworzą komorę napełniania mieszanki I, która po napełnienu pełni funkcję komory sprężania mieszanki II, a następnie komory rozprężania spalin III i komory wylotu spalin IV w końcowej fazie pełnego obrotu tłoka 1. Ramię górne 3 przegrody obrotowej pierwszej 2 i ramię dolne 46 przegrody obrotowej drugiej 31 tworzą komorę sprężania II, która analogicznie jak komora napełniania I, w czasie pełnego obrotu tłoka 1 pełni funkcję komory rozpręzania, wylotu spalin i napełniania, Ramiona dolne 17, 46 przegród obrotowych 2, 31 tworzą komorę rozprężania III, a w czasie obrotu pełni ona kolejno rolę komór; wylotu spalin, napełniania mieszanki i sprężania pod koniec pełnego obrotu. Ramię górne 32 przegrody obrotowej drugiej 31 i ramię dolne 17 przegrody obrotowej pierwszej 2 tworzą komorę wylotu spalin IV, a w czasie pełnego obrotu pełni ona kolejno funkcję komór; napełniania mieszanką, sprężania i rozprężania. Zatem w czasie pełnego obrotu tłoka 1 w każdej z komór I, II, III, IV realizowane są wszystkie cztery cykle silnika czterotaktowego. Dzięki temu podczas jednego pełnego obrotu tłoka następują cztery cykle pracy silnika.

Fig. 3

Fig. 2

27 29 43 44 1 59 58 57 56 15 14 13

2θΛ\2β} ~ΰΤΊ

Fig.5

170 127

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Silnik z wirującym tłokiem posiadający tłok usytuowany współosiowo w walcowym cylindrze zamkniętym pokrywami przednią i tylną, zaopatrzony w świecę zapłonową i kanały dolotowy i wylotowy oraz uszczelki usytuowane w tłoku, współpracujące z gładzią cylindra, znamienny tym, że wirujący tłok (1) posiada dwie współosiowo osadzone obrotowe przegrody ; pierwszą (2) z ramionami górnym (3) i dolnym (17) i drugą (31) z ramionami górnym (32) i dolnym (46), sprzęgnięte ze sobą poprzez dwie identyczne przekładnie - czołową (69) i tylną (72), z których każda ma dwa identyczne kształtowe elementy zębate (70, 71), (73, 74), przy czym wejściowy kształtowy element zębaty (73) przekładni tylnej (72) jest połączony sztywno z pierwszą przegrodą obrotową (2) tłoka (1), a element kształtowy zębaty wyjściowy (74) tej przekładni (72) jest zamocowany sztywno na obrotowym wale wyjściowym (75), na którym także sztywno osadzony jest kształtowy zębaty element wyjściowy (71) przekładni czołowej (69) współpracujący z wejściowym zębatym elementem kształtowym (70) tej przekładni (69) sprzęgniętym sztywno z drugą obrotową przegrodą (31) tłoka (1), z tym że osie symetrii kształtowych elementów zębatych wyjściowych (71, 74) zamocowanych na obrotowym wale wyjściowym (75) są przesunięte względem siebie o 90°.
2. Silnik według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej na trzech krawędziach w każdym z ramion górnych (3,17) i dolnych (32,46) przegród obrotowych (2,31) są usytuowane uszczelnienia.
3. Silnik według zastrz. 2, znamienny tym, że na każdej z krawędzi ramion (3,17,32,46) przegród obrotowych (2, 31) posiadających uszczelki (6, 9,12,15, 20, 23, 26, 29, 35, 38, 41, 44, 49, 52, 55, 58) są zamocowane co najmniej dwie takie uszczelki.
4. Silnik według zastrz. 1, albo 2, albo 3, znamienny tym, że każde z ramion górnych (3, 32) i dolnych (17, 46) przegród obrotowych (2,31) posiada komorę chłodzącą (16, 30,45, 59).