PL175572B1 - Obrotowy silnik spalinowy wewnętrznego spalania - Google Patents

Abstract

1. Obrotowy silnik spalinowy wewnetrznego spa- lania, zawierajacy komore spalania z wyróznionymi w niej pierwszym, drugim, trzecim i czwartym kwadran- tem, ograniczona bebnem z naprzeciwleglymi czola- mi, obrotowy wal napedowy usytuowany wzdluz osi komory spalania, umieszczone szczelnie w komorze dwa uklady lopatkowe swobodnie obracajace sie wzgledem siebie na wale napedowym i zlozone z dwu lopatek usytuowanych promieniowo naprzeciw siebie oraz piasty miedzy nimi, której czesci brzegowe wy- staja z przeciwleglych czól bebna komory spalania majacej okno wylotowe w czwartym kwadrancie oraz okno wlotowe, znamienny tym, ze kazdy uklad lopat- kowy (10, 12) ma obracajacy sie wewnetrzny mecha- nizm zapadkowy (30) usytuowany miedzy jedna z piast (10a, 12a) a walem napedowym (14) oraz obra- cajacy sie w tym samym kierunku zewnetrzny mecha- nizm zapadkowy (32) z przekladniami redukcyjnymi (34, 36, 38, 42) usytuowanymi miedzy walem nape- dowym (14) a jedna z piast (10a, 12a). FIG 12 PL PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy obrotowego silnika spalinowego wewnętrznego spalania.

Znane są silniki spalinowe wewnętrznego spalania, które mają cylindry z tłokami wykonującymi ruch posuwisto-zwrotny i pracują w systemie z zapłonem iskrowym lub w systemie z zapłonem samoczynnym. Tłoki poruszają się liniowo ruchem posuwisto-zwrotnym wewnątrz cylindrów zmieniając na przemian kierunki ruchu przy końcu każdego suwu.

175 572

Ten rodzaj silnika zwykle wymaga czterech suwów tłoka do zamknięcia pełnego cyklu spalania. W każdym z tych suwów tłok zmienia swój liniowy bieg i faktycznie każdorazowo zatrzymuje się i rusza ponownie, tracąc swój pęd cztery razy w jednym cyklu spalania. Ponadto liniowy ruch tłoka musi być przetwarzany na ruch obrotowy przez wał korbowy, a jego przenoszenie mocy jest funkcją sinusoidalną przechodzącą przez zero (brak przenoszenia mocy) kiedy korba i korbowód są usytuowane w dwóch przeciwległych punktach zwrotnych, przy każdym obrocie wału korbowego. Ponadto ramię dźwigni korbowej jest z konieczności krótkie aby utrzymać małą długość suwu, na skutek czego wytwarzany moment obrotowy jest niewielki. W konsekwencji sprawność takich silników jest bardzo mała, a koszty eksploatacji i skażenie środowiska duże.

Te ograniczenia techniczne były głównymi przyczynami, które doprowadziły do opracowania silników obrotowych. Jednakjedynie silnik Wankla osiągnął pewien sukces przemysłowy. Jest to spowodowane tym, że tłok lub wirnik w takim silniku, chociaż nie zatrzymuje się, nie wytwarza jednak wystarczającej mocy ze względu na swe bardzo krótkie ramię dźwigni i małą pojemność ssania. Wadę tę częściowo usunięto przez zastosowanie dwóch wirników zasilanych z turbodoładowaniem i pracujrących z dużymi prędkościami. Powoduje to jednak nadmierne zużycie silnika i większe zużycie paliwa, a także zanieczyszczanie środowiska. Nie nadaje się do samochodów osobowych.

Z opisu patentowego US 859 959 znane jest rozwiązanie silnika obrotowego z układami łopatek i piast obracających się na centralnym wale w komorze spalania. Ma on także otwory wlotowy i wylotowy prowadzące do i z komory. Każdy układ piasty z łopatkami zawiera po dwa mechanizmy zapadkowe. Jednakże brak w tym rozwiązaniu silnika przekładni redukcyjnych w układzie dołączającym piasty z łopatkami do wału napędowego. Powoduje to, że przy każdym zapłonie jeden z układów piasty z łopatkami zatrzymuje się przy obwodowych mechanizmach zębatkowych.

W opisie patentowym US 1 013139 został ujawniony silnik obrotowy z mechanizmem przekładniowym Geneva ale bez mechanizmów zapadkowych.

Obrotowy silnik, spalinowy wewnętrznego spalania zawierający komorę spalania z wyróżnionymi w niej pierwszym, drugim, trzecim i czwartym kwadrantem, ograniczoną bębnem z naprzeciwległymi czołami, obrotowy wał napędowy usytuowany wzdłuż osi komory spalania, umieszczone szczelnie w komorze dwa układy łopatkowe swobodnie obracające się względem siebie na wale napędowym i złożone z dwu łopatek usytuowanych promieniowo naprzeciw siebie oraz z piasty między nimi, której części brzegowe wystają z przeciwległych czół bębna komory spalania mającej okno wylotowe w czwartym kwadrancie oraz okno wlotowe, jest charakterystyczny tym według wynalazku, że każdy układ łopatkowy ma obracający się pierwszy mechanizm zapadkowy usytuowany między jedną z piast a wałem napędowym oraz obracający się w tym samym kierunku drugi mechanizm zapadkowy z przekładniami redukcyjnymi usytuowanymi między wałem napędowym a jedną z piast.

Okno wylotowe stanowi otwór w komorze spalania. Okno wlotowe stanowi otwór w pierwszym kwadrancie komory spalania lub dysza w trzecim kwadrancie komory spalania, zaś urządzenie zapłonowe znajduje się w trzecim kwadrancie komory spalania.

Korzystnie komora spalania zawiera urządzenie wtrysku pozapłonowego poniżej urządzenia zapłonowego a przed oknem wylotowym.

Połączenie jednej z piast każdego układu łopatkowego z wałem napędowym jest połączeniem bezpośrednim.

Pierwszy mechanizm zapadkowy i drugi mechanizm zapadkowy każdego układu łopatkowego są współosiowe.

W alternatywnym przykładzie realizacji w czołach bębna komory spalania znajdują się piasty, na obrzeżach których zamocowane są łopatki wystające osiowo z tych piast, a krawędzie piast są skośne.

W kolejnym przykładzie realizacji pierwszy mechanizm zapadkowy i drugi mechanizm zapadkowy każdego układu łopatkowego są oddalone od siebie i mają jednakową średnicę.

Korzystnie pierwszy kwadrant komory spalania ma uskok.

175 572

Obrotowy silnik spalinowy wewnętrznego spalania według wynalazku ma prostszą konstrukcję w stosunku do innych silników, mniej zanieczyszcza środowisko, jest bardziej sprawny i tańszy.

Energia czterech zapłonów jest zużywana całkowicie na obrót rotora powodując, że wał napędowy wykonuje prawie dwa obroty. Maksymalna moc wyjściowa osiąganajest przy bardzo małych prędkościach obrotowych na skutek bardzo dużego ramienia dźwigni. Dzięki temu przy takiej samej ilości paliwa jest wytwarzany prawie pięciokrotnie większy moment obrotowy niż w zwykłym silniku tłokowym, co oznacza zmniejszenie energii zanieczyszczenia o 80% dla takiego samego momentu obrotowego. Silnik prawie nie ma drgań. Wyeliminowano zawory, wał rozrządu, wał korbowy, rozdzielacz, turbosprężarkę doładowująca itd.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest odtworzony na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia bębnowo ukształtowaną komorę spalania silnika, w widoku perspektywicznym; fig. 2 - dwa krzyżujące się ze sobą, układy łopatkowe, w widoku perspektywicznym; fig. 3A - blok silnika z układem łopatkowym, w przekroju poprzecznym; fig. 3B - masę wyważającą mechanizmy zapadkowe, obwodowe koło zębate i małe koło zębate, w częściowym przekroju podłużnym; fig. 3C - duże koło zębate i zębnik, w częściowym przekroju podłużnym; fig. 4 - wewnętrzne i zewnętrzne elementy komory spalania silnika z fig. łdo fig. 3C, w przekroju osiowym poprzecznym; fig. 5A, fig. 5B, fig. 5C i fig. 5D - etapy pracy silnika; fig. 6A - niektóre elementy zewnętrzne przedniego czoła komory spalania silnika z fig. 4, w widoku z przodu z częściowym wyrwaniem; fig. 6B - niektóre elementy zewnętrzne tylnego czoła komory spalania silnika z fig. 4, w widoku z przodu z częściowym wyrwaniem; fig. 7 - niektóre części elementów zewnętrznych komory spalania silnika z fig. 4, w widoku perspektywicznym; fig. 8 - masę wyważającą w widoku perspektywicznym; fig. 9 - tarczę mocującą w widoku perspektywicznym; fig. 10A - mechanizm zapadkowy, w widoku perspektywicznym; fig. 10B - mechanizm zapadkowy z fig.10A, w widoku z boku; fig. 11 - wewnętrzne i zewnętrzne elementy komory spalania silnika jak na fig. 4, z naniesionymi strzałkami pokazującymi napęd; fig. 12 - elementy z fig. 11 ze strzałkami pokazującymi napęd, w schematycznym widoku perspektywicznym; fig. 13A i fig. 13B - elementy zewnętrzne przedniego i tylnego czoła komory spalania silnika z fig. 6A i fig. 6B ze strzałkami pokazującymi napęd, w widoku z przodu z częściowym wyrwaniem; fig. 14 - alternatywny przykład realizacji komory spalania silnika, w przekroju poprzecznym; fig. 15 - układ piasty z łopatkami z przykładu realizacji z fig. 14, w widoku perspektywicznym; fig. 16 - gaźnik według alternatywnego przykładu realizacji, w schematycznym przekroju poprzecznym.

Na fig. 1 i 2 przedstawione zostały główne elementy wewnętrzne silnika. Są to dwa skrzyżowane ze sobą urządzenia łopatkowe 10,12. Każde urządzenie łopatkowe ma piastę 10a, 12a z dwoma naprzeciwległymi, wzajemnie przedłużającymi się łopatkami odpowiednio 10b, 10c i 12b, 12c. Piasty 10a, 12a są osadzone na wspólnym, tworzącym oś, wale napędowym 14. Moc wyjściowa silnika jest przejmowana, w znany sposób, z jednego lub z obu przeciwległych końców wału 14. Blok silnika 16 majedną bębnowo ukształtowaną komorę spalania 24 z jednym oknem wlotowym 18, jednym oknem wylotowym 20 i jednym urządzeniem zapłonowym 22 zawierającym jedną lub kilka dysz.

Dwa wzajemnie krzyżujące się urządzenia łopatkowe 10 i 12 swobodnie obracają się na wspólnym wale napędowym 14 wewnątrz bębnowo ukształtowanej komory spalania 24 bloku silnika 16, która obejmuje je szczelnie, ale umożliwia ich precyzyjny obrót (fig. 4 i 5). Odpowiednie uszczelki (nie pokazane) ułatwiają uszczelnienie. Cylind^czna komora spalania 24 bloku silnika jest podzielona wewnętrznie na cztery kwadranty. Okno wlotowe 18 znajduje się w pierwszym kwadrancie, okno wylotowe 20 - w czwartym kwadrancie, a urządzenie zapłonowe 22 znajduje się w trzecim kwadrancie komory spalania 24 (fig. 3A).

Wewnątrz komory spalania 24 bloku silnika 16 cztery etapy (suwy) cyklu wewnętrznego spalania odbywają się równocześnie na skutek względnego obrotowego wzajemnego oddziaływania urządzeń łopatkowych 10 i 12, które poprzez zewnętrzne elementy opisane poniżej przenoszę, swój ruch obrotowy na wał napędowy 14.

Główne elementy zewnętrzne obu urządzeń łopatkowych 10 i 12 sa takie same. Na fig. 3 A, fig. 3B i fig. 3C są przedstawione elementy zewnętrzne tylko przedniego urządzenia łopatkowe175 572 go 10. Pierścieniową masę wyważającą 28 z piastą 10a łączą elementy mocujące 26. Wewnętrzny mechanizm zapadkowy 30jest usytuowany pomiędzy masą wyważającą28 a wałem napędowym 14, zaś zewnętrzny mechanizm zapadkowy 32 jest usytuowany pomiędzy masą wyważającą 28 a obwodowym kołem zębatym 34. Małe koło zębate 36, które jest sprzężone z obwodowym kołem zębatym 34, jest zamocowane na wspólnym wale 40 z dużym kołem zębatym 38, z którym z kolei jest sprzężony zębnik 42 zamocowany na wale napędowym 14. Wszystkie te koła zębate tworzą przekładnię redukcyjną.

Elementy zewnętrzne tylnego urządzenia łopatkowego 12 są pokazane na dalszych rysunkach, np. na fig. 4, i są oznaczone odpowiednio 30', 32', 34', 36', 38', 42'.

Aby elementy wewnętrzne wytwarzały siłę napędzającą, konieczne jest, by siła wybuchu wewnętrznego spalania w punkcie zapłonu działająca na łopatki 10b, 10c,12b, 12c była przenoszona w skoordynowany sposób na wał napędowy 14. Uzyskuje się to za pomocą elementów zewnętrznych, jak pokazano na fig. 4. Piasty 10a i 12a urządzeń łopatkowych 10 i 12, w których wał napędowy 14 obraca się swobodnie, wystają z przeciwległych czół komory spalania 24. Piasty te 10a i 12a są dołączone odpowiednio do mas wyważających 28 i 28', które mają współosiowe wewnętrzne 30,30' i zewnętrzne 32, 32' mechanizmy zapadkowe oraz obwodowe koła zębate 34, 34'. Wszystkie mechanizmy zapadkowe działają w tym samym kierunku. Oba urządzenia łopatkowe 10 i 12 obracają zatem wał napędowy 14 w jednym kierunku.

Gdy jeden z wewnętrznych mechanizmów zapadkowych np. 30 trzyma urządzenie łopatkowe 10 dołączone do wału 14 w czasie zapłonu odbywającego się w trzecim kwadrancie, wtedy obrotowo wiodące lub szybkie urządzenie łopatkowe 10 popychane zapłonem przenosi obrót na wał napędowy 14. Obrótwału 14 przez szybkie urządzenie łopatkowe 10 powoduje obrót zębnika 42' związanego z drugim urządzeniem łopatkowym 12. Zębnik 42' obraca duże koło zębate 38', które obraca małe koło zębate 36', a to z kolei obraca obwodowe koło zębate 34' związane z drugim urządzeniem łopatkowym 12 w tym samym kierunku co szybkie urządzenie łopatkowe 10 i wał napędowy 14. Zewnętrzny mechanizm zapadkowy 32' będzie zatem sprzężony z obwodowym kołem zębatym 34' i będzie obracać masę wyważająca 38' oraz drugie urządzenie łopatkowe 12 w tym samym kierunku obrotu, chociaż znacznie wolniej niż szybkie urządzenie łopatkowe 10 i wał napędowy 14. To drugie urządzenie łopatkowe 12 określa się jako powolne urządzenie łopatkowe. W rezultacie ma ono również większy moment obrotowy i przemieszcza się w tym samym kierunku obrotu do urządzenia zapłonowego 22 w trzecim kwadrancie pomimo skierowanej wstecz siły zapłonu, podczas gdy szybkie urządzenie łopatkowe 10 obraca się poza okno wylotowe 20 w czwartym kwadrancie.

Inaczej mówiąc, elementy zewnętrzne na przednim i na tylnym czole komory spalania 24 zapewniają, że podczas gdy szybkie urządzenie łopatkowe 10 porusza się do przodu, powolne urządzenie łopatkowe 12 również będzie poruszać się w tym samym kierunku aż do urządzenia zapłonowego 22, a nie wstecz pod działaniem siły zapłonu. Dzieje się tak dzięki redukcyjnemu przełożeniu kół zębatych, opisanemu poniżej.

Ponieważ oba urządzenia łopatkowe 10 i 12 maja swe własne zewnętrzne elementy zębate i mechanizmy zapadkowe, po jednym z przodu i z tyłu, szybkie urządzenie łopatkowe 10, wykonujące szybki ruch i poruszające wał napędowy 14, oraz powolne urządzenie łopatkowe 12 będą na przemian zmieniać się przy następnym zapłonie w punkcie zapłonu.

Jedynie dla wygody zilustrowania pracy silnika przyjęto, że przednim czołem komory silnika jest to czoło, z którego widać, że łopatki obracają się w kierunku trygonometrycznym (przeciwnym do ruchu wskazówek zegara). Ponieważ jednak oba czoła są identyczne, osiowo przeciwległe czoło może być również uważany za przednie czoło, z którego widać obrót łopatek w kierunku ruchu wskazówek zegara.

Zamieszczona poniżej tabela będzie pomocna dla zrozumienia dalszych wyjaśnień.

Pierwszy zapłon mieszanki paliwa z powietrzem w urządzeniu zapłonowym 22 w trzecim kwadrancie na fig. 5A wytwarza ciśnienie zaznaczone strzałkami na fig. 5B, które rozpycha łopatki 10b, 12b w trzecim kwadrancie, co również pokazano na fig. 5B. Szybki obrót łopatki 10b w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara obraca łopatkę 10c w pierwszym kwadrancie, co powoduje pierwsze doprowadzenie powietrza poprzez okno wlotowe 18, jak pokazano na fig. 5B.

175 572

Równoczesny powolny obrót łopatki 12c w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, który jest powodowany przez zewnętrzny mechanizm zapadkowy 32' i przekładnie redukcyjne, powoduje, że powolna łopatka 12c blokuje okno wlotowe 18, jak pokazano na fig. 5C. Równocześnie łopatki szybka 10c i powolna 12b po przeciwnej stronie osiągają urządzenie zapłonowe 22, podobnie jak łopatki 10b, 12b na fig. 5A. W tym momencie następuje drugi zapłon mieszanki paliwowopowietrznej w punkcie zapłonu, kiedy łopatka 10b odsłania okno wylotowe 20, oraz odbywa się drugi dopływ powietrza, podczas gdy w drugim kwadrancie jest sprężana pierwsza porcja powietrza.

Trzeci zapłon następuje wtedy, gdy łopatka 12b odsłania okno wylotowe 20, następuje trzeci dopływ powietrza z wlotu 18, i spręża się druga porcja powietrza w drugim kwadrancie. Równocześnie odbywa się zapłon pierwszej porcji powietrza, gdy paliwo zostanie '.wtryśnięte przez urządzenie zapłonowe 22 w punkcie zapłonu, ponieważ wtryskiwacz jest uruchamiany wtedy, gdy odpowiednia łopatka odsłoni okno wylotowe 20. Przy tym położeniu łopatki, lub wcześniej, powinna zostać wtryśnięta dawka paliwa przez wtryskiwacz. Czwarty zapłon rozpoczyna czwarty dopływ powietrza z okna wlotowego 18, sprężona zostaje trzecia porcj a powietrza w drugim kwadrancie, równocześnie odbywa się zapłon drugiej porcji powietrza w punkcie zapłonu i wdech porcji doprowadzonego powietrza objętej pierwszym zapłonem poprzez okno wylotowe 20.

Z opisu działania silnika wynika zatem, że wszystkie cztery suwy konwencjonalnego silnika tłokowego odbywają się w silniku obrotowym równocześnie i w sposób ciągły w czterech kwadrantach silnika. Pokazano to na fig. 5D, gdzie przedstawiono dopływ powietrza odbywający się w pierwszym kwadrancie, sprężanie powietrza odbywające się w drugim kwadrancie, zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej odbywający się w trzecim kwadrancie i wydech odbywający się w czwartym kwadrancie.

Aby spowodować opisany powyżej równoczesny obrót w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara na przemian szybkich i wolnych łopatek, koniecznejest, by w chwili wybuchu jedna z łopatek (powolna łopatka) nie mogła przemieszczać się wstecz, podczas gdy ciśnienie zmusza drugą łopatkę (szybką) do ruchu do przodu, przenosząc jej siłę napędu obrotowego na wał napędowy 14 poprzez wewnętrzny mechanizm zapadkowy 30, 30'.

Przykładowo gdy całkowite przełożenie redukcyjne będzie wynosiło 8:1, ośmiokrotnie będzie wzrastać siła przeciwstawiająca się powolnej łopatce i będzie uniemożliwić jej obrót wstecz a zmuszać do obrotu do przodu pomimo siły wybuchu.

Jak przedstawiono na fig. 5C szybka łopatka 10c powoduje obrót wału napędowego 14 o około 160°, podczas gdy powolna łopatka 12c, która na skutek tego obrotu wału 14 jest zazębiona z zewnętrznym mechanizmem zapadkowym 32', poruszy się do przodu tylko o kąt 20°. Jednakże ten obrót o 20° wystarcza, by powolna łopatka 12c znalazła się w punkcie zapłonu powodując następny zapłon. Powolna łopatka staje się teraz szybką łopatką i vice versa. Potem tak samo przy następnym zapłonie.

Zamiast zaworów (jak w innych silnikach) w silniku, według wynalazku, zastosowano zwykłe okna wlotowe 18 i wylotowe 20 odsłaniane lub zasłaniane w odpowiednich momentach przez łopatki. Długość łuku pomiędzy urządzeniem zapłonowym 22 a wylotem 20 jest ważna, ponieważ gazy spalinowe ostatniego zapłonu muszą, zostać wyprowadzone zanim nastąpi następny zapłon. Ponadto ta długość łuku wyznacza również amplitudę obrotowego rozdzielenia łopatek gdy szybka łopatka oddala się od powolnej łopatki. Określa to ilość powietrza, jaka może zostać zassana z pierwszego kwadrantu przy następnym zapłonie, oraz ilość powietrza sprężana w drugim kwadrancie. W ten sposób zostaje wyznaczony stosunek sprężania oraz przełożenie redukcyjne.

Wiadomo, że obrót zębnika 42 powoduje -obrót dużego koła zębatego 38, które obraca wał 40. Ten z kolei obraca małe koło zębate 36, które obraca obwodowe koło zębate 34. Na fig. 4 są pokazane wypusty 43, 43' na wale napędowym 14 i na wale 40, które to zapewniają.

Na fig. 6A przedstawiony jest także wypust 43, który zapewnia wspólny obrót wewnętrznego mechanizmu zapadkowego 30 i wału napędowego 14. W celu obracania wewnętrznego mechanizmu zapadkowego 30 ma on na swym obwodzie piłokształtne pochylone zęby 44,

175 572 umożliwiające jego obrót względem masy wyważającej 28 jedynie w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara.

W celu utrzymywania obrotu masy wyważającej 28 i wewnętrznego mechanizmu zapadkowego 30 w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, w masie wyważającej 28 znajdują się także zęby 46. Są one spychane promieniowo do osi obrotu przez sprężyny 48, aby doprowadzić je do sprzężenia z zębami 44, w stosunku do których są odpowiednio ukształtowane. Sprzężenie zębów 44 i 46 tworzy wewnętrzny mechanizm zapadkowy 30.

Te same sprężyny 48 odpowiednio spychają, promieniowo w kierunku obwodu inne zęby 50 w masie wyważającej 28, które sprzęgają się z odpowiednio ukształtowanymi zębami 52 na wewnętrznej powierzchni zewnętrznego mechanizmu zapadkowego 32 i obwodowego koła zębatego 34. Zęby 50 i 52 sa ukształtowane tak, aby umożliwiały obrót masy wywarzającej 28 względem obwodowego koła zębatego 34 jedynie w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Sprzężenie zębów 50 i 52 tworzy zewnętrzny mechanizm zapadkowy 32.

Figura 6B przedstawia widok z przodu elementów tylnego czoła komory spalania 24 silnika, tj. masę wyważająca 28’, wewnętrzny mechanizm zapadkowy 30', zewnętrzny mechanizm zapadkowy 32' i obwodowe koło zębate 34'. Widać, że są one identyczne z widokiem z przodu odpowiednich elementów przedniego czoła komory spalania 24 pokazanych na fig. 6A. Pokazuje to, w jaki sposób mechanizmy zapadkowe przedniego i tylnego czoła obracają wał napędowy 14 w tym samym kierunku jedynie dzięki umieszczeniu przedniego i tylnego mechanizmu zapadkowego od lewej strony do prawej (na fig. 4). Zalety konstrukcyjne wynikające z identyczności mechanizmów zapadkowych przedniego i tylnego są oczywiste.

Jak wynika z fig. 7 i 8, zęby 46, i 50 oraz sprężyny 48 są usytuowane w promieniowych szczelinach 53 w masie wyważającej 28. Ma ona tylną tarczową część 54, która zapewnia tylną osiową podporę dla spychanych sprężyną zębów 46 i 50 wewnętrznego mechanizmu zapadkowego 30 i zewnętrznego mechanizmu zapadkowego 32 oraz dla obwodowego koła zębatego 34. Osiowe podparcie po stronie przedniej zapewniane jest przez tarczę mocującą 56, która jest pokazana na fig. 9. W otworach 58 w tarczy mocującej 56 są umieszczone elementy mocujące 26 (fig. 6A), które mocują również tarczę mocującą 56. W środkowym otworze 60 tarczy mocującej 56 mieści się przedni osiowy występ 62 (fig. 10A) wewnętrznego mechanizmu zapadkowego 30 podpierając go promieniowo. Jak pokazano na fig. 10B, analogiczny tylny osiowy występ 64 stanowi tylne promieniowe podparcie w otworze 66 (fig. 8) w tylnej tarczowej części 54 masy wyważającej 28.

Na fig. 11 pokazano łopatkę 10b jako szybką łopatkę napędzaną przez zapłon. Silnik znajduje się w przybliżeniu w stanie pokazanym na fig. 5B, kiedy ciśnienie zapłonu szybko napędza łopatkę 10b w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Strzałka pokazująca początek napędujest przyłożona do punktu oznaczonego literą F na szybkiej łopatce 10b. Szybki, napędzany zapłonem obrót łopatki 10b odpowiednio napędza piastę 10a łopatki 10b i, poprzez elementy mocujące 26, masę wyważającą 28. Oznaczająca kierunek napędu strzałka pokazuje przenoszenie tego, napędzanego zapłonem, szybkiego obrotu na masę wyważającą 28.

Jak wynika z fig. 6A i 13A, szybki, napędzany zapłonem, obrót masy wyważającej 28 jest przenoszony na wewnętrzny mechanizm zapadkowy 30 poprzez zęby 46, które są dociskane sprężynami 48 do zębów 44. Wewnętrzny mechanizm zapadkowy 30 na przednim czole silnika (prawa strona fig. 11) jest połączony z wałem napędowym 14 w miejscu zaznaczonym litera C na fig. 11. Szybki, napędzany zapłonem, obrót masy wyważającej 28, przenoszony na wewnętrzny mechanizm zapadkowy 30, jest następnie przenoszony na zaklinowany wał napędowy 14. Strzałka pokazująca napęd dochodzi zatem do tego wału 14 i przechodzi wzdłuż wału do przedniego i tylnego zębnika 42, 42' (prawego i lewego na fig. 11).

Wał napędowy 14 obraca więc zębnik 42 z duża prędkością. Zębnik 42 obraca następnie duże koło zębate 38. Istnieje jednak, co widać z porównania średnic, przełożenie redukcyjne 2 :1 z zębnika 42 na duże koło zębate 38. Duże koło zębate 38 obraca się zatem z mniejszą średnią prędkością, która jest połową prędkości szybkiej łopatki 10b, masy wyważającej 28 i zębnika 42. Duże koło zębate 38 obraca następnie wał 40 i małe koło zębate 36 z tą samą średnią prędkością, a zatem strzałka przedstawiająca napęd biegnie dalej do obwodowego koła zębatego 34. Istnieje także przełożenie redukcyjne 4 :1, co widać z porównania średnic, z małego koła

175 572 zębatego 36 na obwodowe koło zębate 34. Małe koło zębate 36 obraca zatem obwodowe koło 34 zębate z prędkością równa 1/4 prędkości obrotowej małego koła zębatego 36, wału napędowego 14 i dużego koła zębatego 38. Przy tym, jak już opisano powyżej, prędkość ta jest połową dużej, powodowanej przez zapłon, prędkości obrotowej łopatki 10b. Obwodowe koło zębate 34 obraca się więc z prędkością równą 1/8 prędkości obrotowej szybkiej łopatki 10b i masy wyważającej 28, w wyniku sumarycznego przełożenia redukcyjnego 8 : 1 od łopatki 10b wzdłuż drogi pokazującej napęd strzałki poprzez obwodowe koło zębate 34 do zewnętrznego mechanizmu zapadkowego 32.

Kierunek obrotu obwodowego koła zębatego 34 (1/8 prędkości) jest przeciwny do ruchu wskazówek zegara. Zaczynając od obrotu łopatki 10b w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, elementy mocujące 26 piasty 10a obracają masę wyważającą 28 w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, a wewnętrzny mechanizm zapadkowy 30 obraca wał napędowy 14 również w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Wał napędowy 14 obraca zębnik 42 w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, ale zębnik 42 obraca duże koło zębate 38, wał 40 i małe koło zębate 36 w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara. Obrót małego koła zębatego 36 w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara powoduje następnie obrót obwodowego koła zębatego 34 w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara.

Wracając do fig. 6A i 13A, może wydawać się, że obrót obwodowego koła zębatego 34 w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara będzie umożliwiać sprężynom 48 sprzęganie zębów 50 i 52 zewnętrznego mechanizmu zapadkowego 32, ale tak nie jest. Jak opisano powyżej, obrót obwodowego koła zębatego 34 odbywa się z prędkością równą 1/8 dużej prędkości obrotowej łopatki 10b. i masy wyważającej 28. Duża prędkość obrotowa łopatki 10b i masy wyważającej 28 jest ponadto również skierowana przeciwnie do ruchu wskazówek zegara.

Względny obrót obwodowego koła zębatego 34 i zewnętrznego mechanizmu zapadkowego 32 względem masy wyważającej 28 jest zatem zgodny z ruchem wskazówek zegara, ponieważ masa wyważająca 28 obraca się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara ośmiokrotnie szybciej niż obwodowe koło zębate 34. Skośne części piłokształtnych zębów 52 obwodowego koła zębatego 34 naciskają na skośne części zębów 50 przeciwnie niż siła działania sprężyn 48 tak, że zewnętrzny mechanizm zapadkowy 32 ślizga się i jest odłączony w miejscu zaznaczonym literą D na fig. 11. W rezultacie strzałka oznaczająca napęd zatrzymuje się na zewnętrznym mechanizmie zapadkowym 32 (po prawej stronie fig. 11).

Omówiona teraz zostanie ta część, pokazującej napęd, strzałki w wale napędowym 14, która przebiega w lewą stronę na fig. 11 (tylne czoło). Wskazuje ona, że wał napędowy 14 obraca również wewnętrzny mechanizm zapadkowy 30’ w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara z dużą, powodowaną przez zapłon, prędkością obrotową łopatki 10b., masy wyważającej 28 i wewnętrznego mechanizmu zapadkowego 30. Jak widać na fig. 6B i 13B skośne części piłokształtnych zębów 44' wewnętrznego mechanizmu zapadkowego 30' dociskają wtedy odpowiednie części zębów 46' do sprężyn 48', a wewnętrzny mechanizm zapadkowy 30' ślizga się względem masy wyważającej 28'. Wewnętrzny mechanizm zapadkowy 30'jest zatem odłączony i nie obraca masy wyważającej 28'. Zaznaczono to literą D na fig. 11 po lewej stronie, a pokazująca napęd strzałka nie przebiega od wału napędowego 14 poprzez wewnętrzny mechanizm zapadkowy 30' do masy wyważającej 28'.

Zębnik 42'jest zamocowany klinowo na wale napędowym 14 i dlatego musi obracać się wraz z nim z dużą powodowaną przez zapłon, prędkością obrotową łopatki 10b zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Następnie ten zębnik 42’ obraca duże koło zębate 38', wał 40' i małe koło zębate 38 w sposób analogiczny jak to opisano dla zębnika 42, dużego koła zębatego 38, wału 40 i małego koła zębatego 36 prawego, przedniego czoła silnika na fig. 11. Jest więc oczywiste, że małe koło zębate 36' obraca obwodowe koło zębate 34' oraz zewnętrzny mechanizm zapadkowy 32' przeciwnie do ruchu wskazówek zegara z prędkością równa 1/8 prędkości obrotowej wału napędowego 14 i łopatki 10b.

Ponieważ wewnętrzny mechanizm zapadkowy 30' ślizga się i jest odłączony więc nie obraca masy wyważającej 28', jak opisano powyżej. Przeciwny do ruchu wskazówek zegara obrót obwodowego koła zębatego 34' umożliwia sprężynom 48’ sprzęgnięcie zębów 50' z

175 572 zębami 52', a więc i obwodowego koła zębatego 34' z masa wyważająca 28'. Obwodowe koło zębate 34' i masa wyważająca 28' są połączone przez zewnętrzny mechanizm zapadkowy 32' i masa wyważająca 28' obraca się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Jest to oznaczone literą C na fig. 11 po lewej stronie. Strzałka oznaczająca napęd przechodzi poprzez zewnętrzny mechanizm zapadkowy 32' do masy wyważającej 28'.

Elementy mocujące 26' przenoszą następnie 1/8 prędkości obrotu masy wyważającej 28' w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara na piastę 12a drugiego, powolnego urządzenia łopatkowego 12. Łopatki 12b, 12c (fig. 5B) tego drugiego urządzenia łopatkowego 12 obracają się zatem w tym samym kierunku, przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, co szybka łopatka 10b. Ponadto ten obrót łopatek 12b, 12c odbywa się z mniejszą prędkością obrotową S równą 1/8 prędkości obrotowej szybkiej łopatki 10b (fig. 5A do fig. 5C).

Ciśnienie wywierane na szybką łopatkę 10b podczas zapłonu, oznaczone strzałkami na fig. 5B, działa tak samo na powolną łopatkę 12b, która znajduje się w trzecim, zapłonowym kwadrancie. Siła powodowana przez ciśnienie działające na łopatkę 10b jest zw-ielokrotniana przez zewnętrzne elementy łopatki 12b i to zapewnia równoczesny obrót obu łopatek 10b i 12b w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara.

Przełożenie redukcyjne 8 : 1 zębnika 42', dużego koła zębatego 38', małego koła zębatego 36' i obwodowego koła zębatego 34' zmniejsza prędkość obrotową piasty 12a i jej łopatki 12b (fig. 5B) do 1 /8 prędkości obrotowej szybkiej łopadii 10t,j jk cpiiarmo w odniesieniu do iig . 11 . Powoduje to również ośmiokrotne zwiększenie momentu obrotowego działającego na piastę 12c w porównaniu z działaniem łopatki 10b na piastę 10a. Moment obrotowy, wywoływany przez ciśnienie zapłonu działające na łopatkę 10b, jest zatem zwielokrotniony ośmiokrotnie na piaście 12a i popycha łopatkę 12b, wbrew działaniu ciśnienia zapłonu, w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, jak pokazano na fig. 5B.

Figura 12 przedstawia takie samo przenoszenie momentu obrotowego pochodzącego od ciśnienia zapłonu jak pokazano na fig. 11. W schematycznym przedstawieniu na fig. 12 niektóre elementy zewnętrzne, takie jak duże koła zębate 38, 38', zostały przemieszczone spod wału napędowego 14 nad ten wał, wyłącznie dla przejrzystości rysunku.

Figura 12 pokazuje, że ciśnienie zapłonu działa skutecznie na łopatkę 10b w punkcie F, który jest usytuowany w pewnej odległości wzdłuż promienia od osi wału napędowego 14. Siła wybuchu wytwarza zatem moment obrotowy (tzn. siła pochodząca od ciśnienia zapłonu w punkcie środka masy F pomnożona przez odległość tego punktu od osi wału wzdłuż promienia) na piaście 10a. Ponieważ łopatka 10b jest podłużna, na piaście 10a wytwarzany jest znaczny moment obrotowy, przy czym składowa obrotowa tego momentu w piaście 10a przedstawiona jest przez schematyczną krzywą strzałek oznaczających napęd przy przejściu przez piastę 10a.

Moment obrotowy, jak wskazuje strzałka oznaczająca napęd, jest przenoszony od piasty 10a (fig. 12) przez elementy mocujące 26 na masę wyważającą 28 i poprzez wewnętrzny mechanizm zapadkowy 30 na wał napędowy 14, jak opisano w odniesieniu do fig. 11.

Strzałka oznaczająca napęd pokazuje ponadto, jak moment napędowy jest przenoszony przez zębnik 42 i zatrzymywany na zewnętrznym mechanizmie zapadkowym 32 przy przednim końcu wału (po prawej stronie na fig. 12), jak to opisano w odniesieniu do fig. 11. Jednakże z lewej strony fig. 12, przy tylnym końcu wału, to samo przenoszenie momentu obrotowego z wału 14 poprzez zębnik 42' na zewnętrzny mechanizm zapadkowy 32' jest kontynuowane do masy wyważającej 28' dzięki obrotowi obwodowego koła zębatego 34' w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, co już opisano w odniesieniu do fig. 11. Obrót masy wyważającej 28' jest pokazany przez łukowe przejście strzałki oznaczającej napęd przez tę masę 28' do jednego z elementów mocujących 26', które przenoszą moment obrotowy na piastę 12a. Ten moment obrotowy przy 1/8 prędkości, ale z ośmiokrotnie większą siłą niż moment obrotowy na piaście 10a, przebiega od piasty 12adopunktuS na łopatce 12b. Punkt ten odpowiada punktowi F na łopatce 10b, w którym przyłożona jest siła wybuchu. Moment obrotowy działający na łopatkę 12b jest zatem osiem razy większy niż moment obrotowy wytwarzany przez łopatkę 10b, na skutek czego obie łopatki 10b i 12a obracają się w tym samym kierunku, przeciwnym do ruchu wskazówek zegara zaznaczonym strzałkami na fig. 12, w sposób poprzednio już opisany.

175 572

Z powyższych opisów staje się zrozumiałe, że przenoszenie siły napędzającej przez dwa mechanizmy zapadkowe 30, 32 na przednim i dwa mechanizmy zapadkowe 30', 32' na tylnym czole silnika jest istotną cechą działania silnika, według wynalazku. Względne przenoszenia siły przez te mechanizmy zapadkowe 30, 32 i 30', 32' na przednim i na tylnym czole silnika są przedstawione bardziej szczegółowo na fig. 13A i 13B. Na rysunkach tych punkty, w których siła pochodząca od ciśnienia zapłonu ma swój początek, są zaznaczone kropkami, a przenoszenie tych sił jest zaznaczone przez łańcuch kolejnych strzałek.

Na fig. 13A siła pochodząca od ciśnienia zapłonu pojawia się w miejscach usytuowania kropek 70 w elementach mocujących 26, które łączą masę wyważającą 28 z piastą 10a łopatki 10b, co pokazano na fig. 11 i 12. Ciągi strzałek od masy wyważającej 28 poprzez zęby 46, 44 do wewnętrznego mechanizmu zapadkowego 30 pokazują, jak obracany jest wał napędowy 14. Analogiczna strzałka od masy wyważającej 28 do zębów 50 zewnętrznego mechanizmu zapadkowego 32 nie przebiega w jednym ciągu, co pokazuje, że zewnętrzny mechanizm zapadkowy 32 ślizga się lub jest odłączony. Dzieje się tak dlatego, że siła pochodząca od wirującego wału napędowego 14 ponownie pojawia się w miejscach usytuowania kropek 74 na obwodowym kole zębatym 34, jak to opisano poprzednio w odniesieniu do fig. 11. Siła ta jest przekazywana od kropek 74 przez piłokształtne zęby 52 do analogicznych piłokształtnych zębów 50 zewnętrznego mechanizmu zapadkowego 32. Na skutek tego zęby 50 poruszają się promieniowo do osi wału 14 przeciwnie do siły działania sprężyn 48, a zewnętrzny mechanizm zapadkowy 32 ślizga się lub jest odłączony.

Na fig. 13B siła pochodząca od ciśnienia zapłonu pojawia się w miejscach usytuowania kropek 76 na zewnętrznym mechanizmie zapadkowym 32'. Siła ta jest następnie przenoszona z obwodowego koła zębatego 34' poprzez zęby 50' do masy wyważającej 28'. Z masy wyważającej 28' siła ta jest przenoszona poprzez elementy mocujące 26' do piasty 12a (fig. 11 ) powolnej łopatki 12b, jak opisano poprzednio.

Siła pochodząca od ciśnienia zapłonu pojawia się także w punkcie 78 w wale napędowym

14. Jest ona przenoszona na wewnętrzny mechanizm zapadkowy 30', ale zęby 44' wewnętrznego mechanizmu zapadkowego 30' odpychają zęby 44' promieniowo na zewnątrz, jak to zaznaczono strzałkami, i odłączają wewnętrzny mechanizm zapadkowy 30’ od masy wyważającej 28'.

Figura 13A i fig.l3B przedstawiają razem przenoszenie siły poprzez identyczne mechanizmy zapadkowe wewnętrzne 30, 30' i zewnętrzne 32, i 32' na przednim i tylnym czole silnika.

Kiedy silnik jest zatrzymany przez odcięcie dopływu paliwa, łopatki mogą zatrzymać się w dowolnym z opisanych powyżej kątowych ustawień względem siebie. Podczas uruchamiania silnika, włącza się znany rozrusznik (nie pokazano), aby spowodować obrót wału napędowego 14 (fig. 2) w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Jak to wynika z fig. 4, spowoduje to obrót zębników 42, 42', a zatem również obwodowych kół zębatych 34, 34' w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Jak wynika z fig. 6A i 6B, spowoduje to sprzęgnięcie zewnętrznych mechanizmów zapadkowych 32, 32' i połączenie obwodowych kół zębatych 34, 34' z masami wyważającymi 28,28', a poprzez układ bezpośredniego połączenia 26,26' (fig. 4), z piastami 10a, 12a, które zaczną się obracać także w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Jednakże łopatki 10b, 10c i 12b, 12c są nadal jeszcze usytuowane w takim względnym ustawieniu kątowym, w jakim się zatrzymały. Nie wystąpią zatem cykle pracy silnika pokazane na fig. 5D. Konieczne jest jeszcze zastosowanie urządzenia zapłonowego 22, typu znanej świecy iskrowej lub świecy żarowej, w punkcie zapłonu w trzecim kwadrancie. To urządzenie zapłonowe 22 będzie włączane za każdym razem kiedy łopatka odsłoni okno wylotowe 20 i będzie powodowało zapłon mieszanki paliwa, dostarczonego z dyszy, z powietrzem znajdującym się pomiędzy którymikolwiek kolejnymi łopatkami, które obracając się będą mijać urządzenie zapłonowe 22. Chociaż ten zapłon rozruchowy prawdopodobnie będzie niedoskonały, wywołane przez ten zapłon ciśnienie zapewni przynajmniej pewne działanie łopatki szybkiej i łopatki powolnej, jak opisano powyżej. Kolejne wybuchy coraz bardziej będą zmierzały do ustawienia łopatek we względnej orientacji pokazanej na fig. 5a, przy której rozpoczyna się działanie silnika z zapłonem samoczynnym, opisane powyżej w odniesieniu do fig. 5A, fig. 5B, fig. 5C i fig. 5D.

Opisane rozwiązanie jest jedynie przykładowe. Jest oczywiste, że sprężyny 48, 48' z fig. 6A i fig. 6B można wyeliminować, jeżeli zęby 46, 50 i 46’, 50 ’ będą połączone na sztywno

175 572 ponieważ te zęby są komplementarne. Wtedy jeden z wewnętrznych mechanizmów zapadkowych 30, 32 i zewnętrznych mechanizmów zapadkowych 30', 32' będzie zawsze sprzężony, a drugi będzie się ślizgał lub będzie odłączony.

Duży moment obrotowy silnika sugeruje również, że najlepiej byłoby stosować wewnętrzny mechanizm zapadkowy 30, 30' o większej średnicy niż pokazano na rysunkach. Zmniejszyłoby to przenoszoną siłę, a zatem mniejsze byłyby wymagania konstrukcyjne i mniejsze zużycie.

Najkorzystniejsze wydaje się rozwiązanie piast 110a, pokazane na fig. 14 (por. 10a na fig. 4), które są także bezpośrednio połączone ze swymi masami wyważającymi 128 (por. 28 na fig. 4), i które są powiększone do średnicy łopatek (por. 10b, 10c na fig. 4) w celu zmniejszenia siły. Takie masy wyważające 128 mają przednie i tylne, zewnętrzne obrzeża 128a (pokazano tylko jedno). Na wewnętrznej stronie tych obrzeży są rozmieszczone w odstępach wzdłuż osi wału, obok siebie, pierwszy i drugi mechanizm zapadkowy 130, 132 o jednakowych średnicach. Oba te mechanizmy zapadkowe 130, 132 na każdym obrzeżu są przeciwstawnie łączone, aby odpowiednio umożliwić połączenie podczas obrotu zgodnego z ruchem wskazówek zegara i dla obrotu przeciwnego do ruchu wskazówek zegara. Pierwszy mechanizm zapadkowy 130 do łącza piasty 110a bezpośrednio do wału napędowego 114 (por. wewnętrzne elementy 30, 30' mechanizmów zapadkowych na fig. 4). Drugi mechanizm zapadkowy 132 dołącza wał napędowy 114 do piast 110a poprzez przekładnię redukcyjną, układ preekładni multiplikacyjnych 134, 136, 138,142 (por. obwodowe koło zębate 34,34', małe koła zębate 36,36', duże koła zębate 38, 38’ i zębniki 42, 42' zewnętrznych mechanizmów zapadkowych 32, 32' na fig. 4) a także poprzez, dodatkowe zębate koło pośredniczące 138a. Dzięki temu uzyskuje się odpowiednie kierunki obrotu pierwszego 130 i drugiego mechanizmu zapadkowego 132 odpowiadające, opisanym powyżej, wewnętrznym mechanizmom zapadkowym 30, 30' i zewnętrznym mechanizmom zapadkowym 32,32'. Rozwiązanie takie wyeliminowałoby całkowicie problem większej siły na wewnętrznych mechanizmach zapadkowych.

Figur 14 pokazuje również, że w tym przykładzie realizacji piasty 110a, 120a zostały powiększone względem łopatek 110b, 110c (odpowiednio łopatki 120b, 120c na piaście 120a pokazane na fig. 15). Zmniejsza to znacznie długość uszczelnień obwodowych wokół łopatek, poprawiając skuteczność uszczelnienia i zmniejszając koszty, bez znacznego zmniejszenia sprawności działania, ponieważ długie ramię dźwigni łopatek jest zachowane, dzięki piastom 110a, 120a o dużej średnicy. Odpowiednia długość ramienia jest tu zapewniona także przez piasty, nie tylko przez same łopatki. W szczególności należy zauważyć, że blok silnika 124 nie musi już być uszczelniany promieniowo wzdłuż łopatek, które są integralne z piastami na całej długości. W związku z tym można traktować, że piasty same tworzą końcowe części tarczowe po przeciwległych stronach cylindrycznej komory spalania 14 bloku silnika.

Pokazano to wyraźniej na fig. 15, która przedstawia piastę 120a i łopatki 120b, 120c, w widoku perspektywicznym. Część 120a' piasty 120a, która integralnie wspiera łopatki 120b,120c, tworzy boczną ściankę przy łopatkach. Jest to zatem z konieczności boczna ścianka komory spalania 24 podczas wybuchów przy tej łopatce. A ponieważ część 120a' piasty stanowi ciągłe obrzeże wokół piasty, można ją traktować jako boczną ściankę komory spalania 24.

Ponadto wewnętrzną osiową ściankę komory spalania 24 stanowi także część 120a piasty 120a i taka sama część 110a drugiej piasty 110a (fig. 14). Każda z nich obejmuje w przybliżeniu połowę osiowej szerokości łopatek 110b, 110c (fig. 14) i 120b, 120c. Wewnętrzna osiowa część 120a piasty 120a jest integralna z wewnętrzną częścią łopatki 120c, co eliminuje konieczność stosowania uszczelki wzdłuż prawie połowy osiowej szerokości łopatek 120b, 120c. Z kolei fakt, że części 120a' i 120a piasty są integralne z łopatkami 120b, 120c eliminuje uszczelnianie około

1,5 boku łopatki.

Taką samą konstrukcję i działanie uzyskuje się oczywiście w odniesieniu do komplementarnej piasty 110a i łopatek 110b,l 10c.

Wewnętrzne części uszczelniające 500, 502 pomiędzy osiowymi częściami 110a,120a piast 110a i 120a są pokazane na fig. 14, przy czym każda jest odchylona na zewnątrz w miejscu połączenia. Zewnętrzna część brzegowa 504 przy zewnętrznym połączeniu łopatek 110b, 110c z integralną z łopatkami promieniową częścią 120a' piasty 120a jest także odchylona osiowo.

175 572

Te pochyłości zapewniają odbijające działanie sił pochodzących od zapłonów przy łopatkach, w kierunku od połączeń gdzie znajdują się uszczelnienia. W ten sposób działanie uszczelnień zostało ulepszone.

Oczywiście są przewidziane podobne ukosy (nie pokazano) dla połączeń wokół łopatek piasty 120a.

Na fig. 14 pokazano również linią przerywaną sieć kanałów 506. Ta sieć kanałów 506 przebiega wzdłuż wału napędowego 114 i dalej do różnych miejsc usytuowania uszczelek ślizgowych wokół łopatek, jak pokazano np. w przypadku łopatek 110b, 110c i części 110a', 110a piasty 110a. Odpowiednie części sieci kanałów przebiegają do odpowiednich części łopatek (nie pokazano) i części 120a', 120a piasty 120a. Tą siecią kanałów 506 dostarcza się środek smarowniczy, np: ciekły olej do uszczelnień ślizgowych.

Inny przykład realizacji wynalazku zawiera drugą dyszę (nie pokazano), na przykład w miejscu zaznaczonym 186 na fig. 3A, w trzecim lub ewentualnie w czwartym kwadrancie za urządzeniem zapłonowym 22 ale przed punktem, w którym rozpoczyna się wydech z okna wylotowego 20 w czwartym kwadrancie. Przez tę druga dyszę 186 wtryskuje się ciecz, która przechodzi w stan lotny (np. wrze) przy temperaturze gazów pochodzących od zapłonu mieszanki paliwowo-powietrznej. Cieczą taką może być np. H2 O lub H2O2. Pochłanianie energii cieplnej na przemianę cieczy w gaz będzie powodowało schładzanie gazów powstałych podczas zapłonu. Zatem ciśnienie pochodzące z przemiany wtryskiwanej cieczy w gaz będzie sumować się z ciśnieniem gazów pochodzących od zapłonu mieszanki paliwowo-powietrznej i będzie napędzało silnik. Takie wtryskiwanie niepalnego płynu za urządzeniem zapłonowym 22 może zatem jeszcze bardziej zmniejszać zużycie paliwa, a co za tym idzie zmniejszyć zanieczyszczenie środowiska, przy takiej samej mocy silnika jak bez tego pozapłonowego wtryskiwania.

Jeszcze inny przykład realizacji przedstawiono na fig. 16, przy czym będzie on łatwiej zrozumiały przy porównaniu z fig. 5A i fig. 5B oraz z ich opisem. Jest to wersja gaźnikowa pracująca z mieszanką paliwowo-powietrzną na zasadzie silnika z zapłonem iskrowym o małym współczynniku sprężania. Według fig. 16 okno wlotowe 218, które w tym przypadku doprowadza mieszankę paliwowo-powietrzną pochodzącą z gaźnika 220, jest przemieszczone do przodu w kierunku obrotu wału w stosunku do położenia, jakie zajmuje ono w przypadku silnika pracującego z zapłonem samoczynnym typu Diesel’a. Dodatkowo, aby łopatka sprężała mieszankę tylko przez ostatnie kilka stopni pełnego obrotu, i aby współczynnik sprężania wynosił tylko około 9:1 przy oknie wlotowym 218 w celu uniemożliwienia wybuchu mieszanki paliwowopowietrznej przed elektrycznym uruchomieniem świecy zapłonowej 223 przy urządzeniu zapłonowym 222, część komory spalania bloku silnika w pierwszym kwadrancie ma uskok 224 umożliwiający przepływ wsteczny. Przepływ wsteczny zmniejsza współczynnik sprężania do poziomu korzystnego dla pracy gaźnika.

Claims (12)

1. Obrotowy silnik spalinowy wewnętrznego spalania, zawierający komorę spalania z wyróżnionymi w niej pierwszym, drugim, trzecim i czwartym kwadrantem, ograniczoną bębnem z naprzeciwległymi czołami, obrotowy wał napędowy usytuowany wzdłuż osi komory spalania, umieszczone szczelnie w komorze dwa układy łopatkowe swobodnie obracające się względem siebie nawale napędowym i złożone z dwu łopatek usytuowanych promieniowo naprzeciw siebie oraz piasty między nimi, której części brzegowe wystają z przeciwległych czół bębna komory spalania mającej okno wylotowe w czwartym kwadrancie oraz okno wlotowe, znamienny tym, że każdy układ łopatkowy (10, 12) ma obracający się wewnętrzny mechanizm zapadkowy (30) usytuowany między jedna z piast (10a, 12a) a wałem napędowym (14) oraz obracający się w tym samym kierunku zewnętrzny mechanizm zapadkowy (32) z przekładniami redukcyjnymi (34, 36, 38,42) usytuowanymi między wałem napędowym (14) a jedna z piast (10a,12a).

2. Obrotowy silnik spalinowy według zastrz. 1, znamienny tym, że okno wlotowe (18) stanowi otwór w pierwszym kwadrancie komory spalania (24).

3. Obrotowy silnik spalinowy według zastrz. 1, znamienny tym, że okno wlotowe (18) stanowi dysza w trzecim kwadrancie komory spalania (24).

4. Obrotowy silnik spalinowy według zastrz.1, znamienny tym, że okno wylotowe (20) stanowi otwór w komorze spalania (24).

5. Obrotowy silnik spalinowy według zastrz.1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że urządzenie zapłonowe (22) znajduje się w trzecim kwadrancie komory spalania (24).

6. Obrotowy silnik spalinowy według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że komora spalania (24) zawiera urządzenie wtrysku pozaplonowego poniżej urządzenia zapłonowego (22), a przed oknem wylotowym (20).

7. Obrotowy silnik spalinowy według zastrz.1, znamienny tym, że połączenie jednej z piast (10a, 12a) każdego układu łopatkowego (10,12) z wałem napędowym (14) jest połączeniem bezpośrednim (43).

8. Obrotowy silnik spalinowy według zastrz. 1, znamienny tym, że wewnętrzny (30,30') mechanizm zapadkowy i zewnętrzny mechanizm zapadkowy (32,32') każdego układu łopatkowego (10,12) są współosiowe.

9. Obrotowy silnik spalinowy według zastrz.1, znamienny tym, że w przeciwległych czołach bębna komory spalania (24) znajdują się piasty (110a, 120a), na obrzeżach których zamocowane są łopatki (110b, 110c i 120b, 120c) wystające osiowo z tych piast.

10. Obrotowy silnik spalinowy według zastrz. 9, znamienny tym, że krawędzie (504) piast (120a) sa skośne.

11. Obrotowy silnik spalinowy według zastrz.1, znamienny tym, że wewnętrzny mechanizm zapadkowy (130, 132) i zewnętrzny mechanizm zapadkowy (130', 132') każdego układu łopatkowego są oddalone od siebie i mają jednakową średnicę.

12. Obrotowy silnik spalinowy według zastrz.1, znamienny tym, że pierwszy kwadrant komory spalania (24) ma uskok (224).