Opublikowano: 8.IV.1966 1357 MKP F 02 b 5£|oo UKD B7BL7oTilor7 jpSitriuHolenlow*floi Wspóltwórcy wynalazku Henry Samuel Gilbert, Pevensey ^y/^zrn*LJ!wwmei u^j i (Wielka Brytania), Walter Charles Sheen, Ar- wlasciciele patentu: lington/Wirginia (Stany Zjednoczone Ameryki) George Nigel Ricks, Weybridge/Surrey (Wielka Brytania) Maszyna z tlokiem wirujacym pracujaca jako silnik spalinowy i Wynalazek niniejszy dotyczy maszyny z tlokiem wirujacym pracujacej jako silnik, jako pompa, lub tp.Znane sa wirujace silniki spalinowe, w których wirnik obraca sie w wydrazonej obudowie, w celu sprezania gazowego paliwa, tzn. paliwa wprowa-. dzonego do przestrzeni utworzonej pomiedzy tym wirnikiem i ta obudowa, po czym to sprezone pa¬ liwo zostaje zapalone w celu spowodowania jego rozprezania sie i napedzania wspomnianego wirni¬ ka, a gazy spalinowe zostaja usuniete ze wspomnia¬ nej obudowy. Najnowszy przyklad tego rodzaju silnika jest znany jako silnik Wankla.Chociaz tego rodzaju silnik ma wiele zalet w sto¬ sunku do konwencjonalnego typu silnika tlokowe¬ go, to niemniej jednak wykazuje on powazna wade jaka stanowia trudnosci uzyskania dobrego na gaz uszczelnienia pomiedzy wirnikiem i wewnetrznymi scianami obudowy, które dzialaloby skutecznie na¬ wet po wystapieniu pewnego zuzycia.Znane sa równiez silniki, których tlok obrotowy zaopatrzono w lopatki lub tym podobne, które jed¬ nak musza byc zaopatrzone w zasuwy badz skom¬ plikowany mechanizm rozrzedu.W zwiazku z tym celem niniejszego wynalazku jest stworzenie wirujacego silnika, który zasadni¬ czo usuwa trudnosci zwiazane z uszczelnieniem.Dalszym celem wynalazku jest stworzenie wiru¬ jacego silnika, w którym cisnienie eksplodujacych gazów jest wywierane zasadniczo symetrycznie na 15 25 wspomniany wirnik, w celu zmniejszenia naprezen w nim i drgan wywolanych przez niego.Innym celem tego wynalazku jest stworzenie wi¬ rujacego silnika, zaopatrzonego w skutecznie chlo¬ dzace elementy.Te i inne jeszcze cele wynalazku uzyskano przez nowy uklad elementów, a zwlaszcza przez odpo¬ wiednie rozmieszczenie i uksztaltowanie otworów: wlotowego i wylotowego, komór spalania, oraz obrotowych elementów uszczelniajacych — zasta¬ wek co powoduje jednoczesne napelnienie dwóch komór cylindrów w silniku pracujacych bez cyklu sprezania i dobre uszczelnienie pomiedzy tlokiem a cylindrem.Powyzsze wynika z dalszego ciagu opisu kilku przykladów jego wykonania omówionych z powo¬ laniem sie na rysunek, na którym fig. 1 jest rzu¬ tem z przodu silnika wedlug wynalazku, fig. 2 — przekrojem silnika z fig. 1 plaszczyzna oznaczona linka B — B na fig. 4, fig. 3 — pokrywa silnika z fig. 1, fig. 4 — rzutem z boku silnika z fig. 1, czesciowo z wyrwaniem, czesciowo w przekroju plaszczyzna, oznaczona linia A — A na fgi. 1, fig. 5 i 6 sa rzutami podobnymi do rzutu pokazanego na fig. 2 drugiego silnika wedlug wynalazku, fig. 7 jest rzutem podobnym do rzutu pokazanego na fig. 4 silnika przedstawionego na fig. 5 i (3, fig. 8 — rzu¬ tem podobnym do rzutu pokazanego na fig 4 przed¬ stawiajacym trzeci silnik wedlug wynalazku.Przedstawiony na fig. 1—4, a zwlaszcza na fig. 2 51357' 3 ' silnik sklada sie z wydrazonej obudowy 1 o zasad¬ niczo kolowym przekroju poprzecznym, zaopatrzo¬ nej w wirnik 2 równiez o zasadniczo kolowym przekroju, osadzony wspólosiowo wewnatrz tej obu¬ dowy. Wirnik 2 jest zaopatrzony w dwie umiesz¬ czone promieniowo na srednicy i wystajace z niego lopatki 3, przy czym kazda z tych lopatek wyposa- zona jest w uszczelke 4, która jest osadzona we¬ wnatrz niej i styka sie z wewnetrzna walcowa po¬ wierzchnia obudowy 1, tworzac z nia szczelne na gaz uszczelnienie. Dwa zasadniczo kolowe elemen¬ ty uszczelniajace 5 sa umieszczone naprzeciw sie¬ bie, tak ze wystaja do pierscieniowej przestrzeni 6, utworzonej pomiedzy wirnikiem 2 i obudowa 1, w celu stykania sie z wirnikiem 2 w sposób szczel¬ ny.Obracajace sie elementy uszczelniajace 5 sa po¬ wiazane z wirnikiem 2 za pomoca kól zebatych, a to w celu synchronicznego obracania sie wraz z nim, przy czym kazdy obracajacy sie element uszczelniajacy 5 zaopatrzony jest w wybranie prze¬ znaczone do pomieszczenia lopatek 3 i uszczelek 4, wówczas gdy przesuwaja sie one wzajemnie two¬ rzac uszczelnienie poprzez kazdy z obrotowych ele¬ mentów uszczelniajacych 5. Komory spalania 7 lacza sie z przestrzenia 6, przy czym kazda komo¬ ra 7 zaopatrzona jest we wlot 8 paliwa gazowego i jednodrozny zawór grzybkowy 9, umieszczony po¬ miedzy wlotem 8 paliwa gazowego i komora spala¬ nia 7 oraz w swiece zaplonowa 10, przeznaczona do powodowania zaplonu paliwa gazowego w komorze spalania 7. Obudowa 1 zaopatrzona jest w dwa otwory wydechowe 11, z których kazdy jest umiesz¬ czony, tuz za swa odpowiednia komora spalania 7 w cyklicznej kolejnosci: komora spalania 7, otwór wydechowy 11 i obrotowy element uszczelniajacy 5.W dalszym ciagu zostanie opisany cykl roboczy takiego silnika.Wirnik 2 zostaje wprawiony w ruch obrotowy i gdy którakolwiek z lopatek 3 mija swa odpo¬ wiednia komore spalania 7 to poza lopatka 3 i w komorze 7 powstaje czesciowa próznia (podcisnie¬ nie) w celu spowodowania otwarcia grzybkowego zaworu wlotowego 9 i umozliwienia zassania gazo¬ wej mieszanki paliwowej do komory spalania 7, gdzie nastepnie zostaje ona zapalana za pomoca swiecy zaplonowej 10. Zapalone paliwo gazowe roz¬ preza sie w kierunku lopatki 3, w celu spowodo¬ wania obracania sie wirnika, przy czym gazy spa¬ linowe opuszczaja nastepnie pierscieniowe* komo¬ ry 6 poprzez otwory wydechowe 11, wówczas gdy lopatka 3 przesunie sie poza nie.. Znajdujace sie w dwóch komorach spalania pali¬ wo gazowe jest zapalane zasadniczo jednoczesnie, azeby spowodowac dwa zasadniczo rózne impulsy mocy, przykladane symetrycznie poprzez lopatki 3 do wirnika 2 podczas kazdego jego obrotu. Nalezy zaznaczyc równiez, ze gazowa mieszanka paliwTowa jest dostarczana do komory, spalania 7 przy zasad¬ niczo atmosferycznym cisnieniu i nie jest sprezana przed zaplonem co daje taki efekt, ze cisnienie wy¬ wierane przez zapalone paliwo gazowe jest zasad¬ niczo nizsze od cisnienia panujacego w silnikach wirujacych, w których paliwo gazowe jest spreza¬ ne przed zaplonem. Wskutek tego uszczelki 4 na 1357 4 lopatkach 3 nie sa nadmiernie obciazone, co nie¬ watpliwie zachodziloby gdyby paliwo gazowe bylo sprezane, a zatem uszczelnienie pomiedzy lopatka¬ mi 3 i obudowa 1 jest bardziej skuteczne. Niemniej 5 jednak w silniku tym moze byc stosowane dolado¬ wywanie.Wirnik 2 jest zamocowany na wale 12, który jest zaopatrzony w zaklinowane na nim kolo zebate 13, zazebiajace sie z dwoma podobnymi kolami zeba- io tymi 14, z których kazde jest zaklinowane na wal¬ ku 15, na którym osadzony jest obracajacy sie ele¬ ment uszczelniajacy 5. Wal 12 osadzony jest w lo¬ zyskach kulkowych 16, a walki 15 — w lozyskach kulkowych 17, które sa osadzone w wytoczeniach 15 wykonanych w bocznych scianach obudowy 1.Wal 12 jest zaopatrzony w dwa zespoly lopa¬ tek 18, które wiruja wraz z nim w celu zasysania powietrza przez wykonane w obudowie 1 otwory 19 i przedmuchiwania go przez wydrazony wirnik 2, 20 w celu chlodzenia go.Konce obudowy sa zamkniete za pomoca dwóch pokryw 20, z których kazda jest zaopatrzona w obciazony sprezyna pierscien uszczelniajacy 21, który opiera sie o boki wirnika 2 w celu zapobie- 25 gania przeplywom wspomnianego powietrza chlo¬ dzacego do przestrzeni pierscieniowej 6, znajduja¬ cej sie pomiedzy wirnikiem 2 i obudowa 1.W odmiennym ukladzie chlodzacym, nie pokaza¬ nym na rysunku a przeznaczonym dla wirnika 2, 30 zespól lopatek wentylacyjnych jest uformowany na wale 12, w jego srodkowej czesci 12a o mniejszej srednicy znajdujacej sie wewnatrz samego wirnika, a to w celu przedmuchiwania powietrza przez ten wirnik. 35 W innej odmianie silnika przedstawionego na fig. 1—4 obrotowe elementy uszczelniajace sa od¬ powiednio przystosowane i zaopatrzone w skrzy¬ delka chlodzace, przeznaczone do przedmuchiwania przez nie powietrza. 40 Na fig. 5—7, które pokazuja odmiane silnika przedstawionego na fig. 1—4, takie same odnosniki sa zastosowane do oznaczania takich samych jego elementów.Silnik ten. jest zasadniczo taki sam jak silnik 45 przedstawiony na fig. 1—4 za wyjatkiem tego, ze zastosowany zostal tu jeden otwór wlotowy 8 dla paliwa gazowego, który to otwór laczy sie z poje¬ dyncza komora spalania 7 poprzez zawór grzybko¬ wy 9, przy czym paliwo gazowTe jest zapalane w ko¬ so morze 7 za pomoca swiecy zaplonowej 10. Komo¬ ra 7, poprzez dwa przewody 23, które równiez two¬ rza czesc tej komory, laczy sie przestrzenia piers¬ cieniowa 6, znajdujaca sie pomiedzy wirnikiem 2 i obudowTa 1 w celu dostarczania do niej gazowego 55 paliwa po zaplonie, przeznaczonego do napedzania wirnika 2.Zawór grzybkowy 9 jest otwierany za pomoca garbu 24 i popychacza 25, przy czym garb ten znaj¬ duje sie na wale glównym 12 silnika w celu obra- eo cania sie wraz z nim, a zamykany jest za pomoca srubowej sprezyny 26, umieszczonej na trzonie za¬ woru. W tym przykladzie wykonania wirnik obraca sie o pól obrotu ».v celu napelnienia komory spale¬ nia i jest napedzany przez drugie pól obrotu przez en rozprezajace sie gazy, a zatem dwa impulsy mocy51 357 5 6 sa przekazywane symetrycznie do wirnika podczas kazdego obrotu.W tym przykladzie wykonania obudowa 1 silni¬ ka jest zaopatrzona w zebra chlodzace 27 (fig. 6), powietrzne otwory wlotowe 28 i wylotowe otwory 5 powietrzne 32. Silnik jest zaopatrzony w kolpaki 30 i 31 w celu stworzenia kapieli olejowych dla kól zebatych i lozysk. Najkorzystniej jest, gdy we wszystkich tych przykladach wykonania sa zasto¬ sowane badz zebra chlodzace, badz tez wodny plaszcz chlodzacy.W dalszym przykladzie wykonania wynalazku, pokazanym na fig, 8 dwa silniki o konstrukcji przedstawionej na fig. 1—4, i oznaczone jako calosc literami A i B sa wzajemnie sprzegniete w celu na¬ pedzania wspólnego walu 12. Te dwa silniki sa umieszczone z wzajemnym przesunieciem katowym o 90°, tak ze zespól czterech jednakowTo katowo roz¬ mieszczonych impulsów mocy jest przekazywany do walu 12 dwukrotnie podczas kazdego obrotu walu.Takie same jak na fig. 1—4 odnosniki zostaly za¬ stosowane do oznaczania podobnych elementów na fig. 8, przy czym dodatki literowe a i b zostaly za¬ stosowane w celu oznaczenia odpowiednio poszcze¬ gólnych elementów silnika A i silnika B. W szcze-; gólnosci obrotowe elementy uszczelniajace 5a i 5b obydwóch silników sa napedzane poprzez kolo ze¬ bate 14a i 14b, od centralnego kola zebatego 13, zaklinowanego na glównym wale 12 .silników.Wskutek braku sprezania paliwa gazowego przed zaplonem skonstruowany wedlug wynalazku silnik, znacznie latwiej rusza z miejsca niz podobne silni¬ ki, w których to paliwo jest sprezane.Rozumie sie samo przez sie, ze moga byc czynio¬ ne dalsze modyfikacje opisanych i przedstawionych na rysunku silników, bez wykraczania poza ramy niniejszego wynalazku.Chociaz opisane i przedstawione na rysunku sil¬ niki mialy na przyklad co najmniej dwie lopatki 3 na wirniku 2, co najmniej dwa obracajace sie ele¬ menty uszczelniajace 5 i co najmniej dwa otwory wydechowe, to jednakze moze byc skonstruowany silnik majacy tylko po jednym ze wszystkich tych elementów, tak ze wówczas tylko jeden impuls mocy jest przekazywany do wirnika 2, podczas kazdego jego obrotu. Podobnie moze byc równiez zastosowana dowolna liczba tych elementów w ob¬ rebie fizycznych granic wielkosci silnika, najko¬ rzystniej jednakowo wzajemnie rozmieszczonych dokola obudowy i wirnika, w cyklicznej kolejnosci: komora rozprezania, otwór wydechowy i obrotowy element uszczelniajacy, w celu przekazywania wiekszej liczby impulsów mocy na jeden obrót, niz to bylo przekazywane za pomoca podanych wyzej 55 przykladów wykonania wynalazku.Chociaz wynalazek zostal opisany szczególowo z powolaniem sie na jego zastosowanie do wiruja¬ cego silnika spalinowego, to móglby on byc rów¬ niez zastosowany do maszyn podobnych do opisa¬ nych i przedstawionych na rysunku, ale nie zaopa¬ trzonych w swiece zaplonowe lub inne elementy zaplonowe, pracujacych jako wirujace pompy lub sprezarki. PL