RO111488B1 - Ansamblu de supape rotative sferice - Google Patents

Description

Invenția se referă la un ansamblu de supape rotative sferice, utilizatîntr-un motor cu combustie internă cu piston și cilindru cu supape rotative, pentru introducerea amestecului combustibil/aer în cilindru și pentru evacuarea gazelor de ardere.

într-un motor cu combustie internă de tipul cu piston și cilindru, este necesar să se încarce cilindrul cu un amestec combustibil/aer pentru ciclul de combustie și să se ventileze sau să se evacueze gazele de ardere în timpul ciclului de evacuare pentru fiecare cilindru al motorului. La motoarele convenționale de tipul cu piston și cilindru, aceste procese au loc de mii de ori pe minut în fiecare cilindru. La motorul convențional cu combustie internă, rotația unui arbore cu came produce deschiderea unei supape cu arc, pentru a permite scurgerea amestecului combustibil/aer din carburator în cilindru și în camera de combustie pe durata timpului de admisie. Acest arbore cu came închide această supapă de admisie pe durata timpilor de compresie și de combustie ai cilindrului și același arbore cu came deschide o altă supapă cu arc, supapa de evacuare, pentru a evacua conținutul cilindrului după ce au avut loc compresia și combustia. Aceste gaze de ardere ies din cilindru și intră în toba de eșapament.

Subansamblele necesare pentru o funcționare eficientă a motoarelor convenționale cu ardere internă cu supape cu arc includ repere de genul arcuri, pene.culbutori, tacheți și supapele, care sunt amplasate de obicei în chiulasă, astfel încât ele funcționează în mod normal într-o poziție practic verticală, iar la deschidere ele coboară în interiorul cilindrului pentru a permite admisia sau evacuarea.

La creșterea turației motorului, supapele se deschid și se închid cu frecvență mai mare și sincronizarea și toleranțele devin critice pentru a preveni contactul nedorit al pistonului cu supapa deschisă, fapt care poate provoca defecțiuni importante motorului. în conformi tate cu cele menționate anterior, referitor la subansamble și modul de funcționare, de obicei, în practică, fiecare cilindru are o supapă de evacuare si o supapă de admisie cu subansamblele aferente menționate mai înainte: totuși, în ultimul timp, multe motoare cu ardere internă au evoluat spre sisteme cu supape multiple, fiecare dintre ele având subansamblele aferente si arbori cu came multiple.

într-un motor standard cu ardere internă, axul cu came este rotit de un angrenaj prin intermediul unei curele sau lanț. Funcționarea acestui ax cu came si a supapelor acționate de el provoacă scăderea eficientei motorului datorită frecărilor asociate cu funcționarea diferitelor elemente.

Titularul prezentei invenții a dezvoltat un sistem de supape rotative pentru utilizare în motoare cu ardere internă; brevete US 4944261: US 4953527; US 4989558 si US 4.976.232. Subansamblul de supape sferice rotative al solicitantului elimină multe din piesele subansamblului standard convențional de supape cu tije utilizat în automobilele convenționale. Avantajele supapelor sferice rotative ale solicitantului au fost declarate în brevetele US citate anterior.

Supapele sferice rotative ale solicitantului nu numai că reduc numărul de componente necesare funcționării unui motor cu combustie internă, dar supapele sferice rotative ale titularului determină creșterea randamentului și scad scăpările de gaze.

Prezenta invenție este consacrată unei supape sferice rotative pentru a fi utilizată cu montajul conceput de solicitant, care permite supapei de admisie să fie alimentată cu un amestec combustibil/aer din ambele laturi ale supapei de admisie, în scopul de a îmbunătăți admisia motorului și încărcarea cilindrului cu amestecul combustibil/aer și de a permite supapei de evacuare să efectueze evacuarea din ambele laturi, pentru a îmbunătăți evacuarea amestecului uzat și simultan de a descrește temperatura

RO 111488 Bl supapei rotative de evacuare pentru a diminua și mai mult pierderile de gaze.

Unul din scopurile prezentei invenții este furnizarea unei supape sferice rotative noi, îmbunătățite, pentru a fi utilizată într-un ansamblu de supape rotative pentru un motor cu ardere internă.

Un alt scop al acestei invenții este de a furniza o supapă sferică rotativă, cu o rezolvare nouă și unică, care permite ca supapa de admisie să fie alimentată cu amestec de combustibil și aer simultan din ambele părți ale supapei.

Un alt scop al acestei invenții este de a furniza o supapă sferică rotativă, cu o rezolvare nouă și unică, care să fie utilizată într-un ansamblu de supape rotative pentru un motor cu ardere internă, în care supapa de evacuare permite evacuarea pe ambele părți ale sale, fapt care permite îmbunătățirea evacuării gazelor de ardere din cilindru și menține temperatura supapei de evacuare la o valoare mai mică.

Un alt scop al acestei invenții este de a furniza o supapă sferică rotativă, cu o rezolvare nouă și unică, care să fie utilizată cu un subansamblu de supape rotative pentru un motor cu ardere internă, în care greutatea supapelor rotative este diminuată.

Un alt scop al acestei invenții este de a furniza o supapă sferică rotativă, cu o rezolvare nouă și unică, care să fie utilizată într-un ansamblu de supape rotative pentru motoare cu ardere internă în care orificiile interne de trecere ale supapei sferice rotative îmbunătățesc admisia amestecului de combustibil și aer în cilindru și îmbunătățesc evacuarea gazelor de ardere din cilindru.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția este realizarea unei supape sferice rotative pentru utilizare într-un motor cu ardere internă, cu soluții de etanșare care permit introducerea amestecului combustibil/aer în cilindru din ambele părți laterale ale supapei sferice rotative de admisie și permit evacuarea gazelor de ardere din cilindru prin ambele părți ale supapei sferice rotative, deoarece supapa sferică rotativă de evacuare are posibilitatea de a imprima un impuls suplimentar pentru trecerea gazelor de ardere în țeava de eșapament.

Prin aplicarea invenției se obțin următoarele avantaje :

- reducerea numărului pieselor:

- reducerea pierderilor datorate frecării.

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției, în legătură cu fig.

1...12, care reprezintă :

- fig. 1, vedere laterală a supapei sferice rotative de admisie:

-fig.2, vedere din spate a supapei sferice rotative de admisie;

- fig.3, vedere în perspectivă a supapei sferice rotative de admisie:

- fig.4, vedere laterală a supapei sferice rotative de evacuare.

-fig.5, vedere din spate a supapei sferice rotative de evacuare:

- fig.6, este o vedere în perspectivă a supapei sferice rotative de evacuare;

- fig.7, vedere din fată a unui subansamblu de chiulasă pentru patru cilindri, în secțiune, care ilustrează modul în care fiecare din supapele sferice rotative de admisie primesc amestecul combustibil/aer și modul în care supapele sferice rotative de evacuare lasă gazele de ardere să treacă spre exteriorul cilindrului;

- fig.8, vedere laterală. în secțiune, a unui subansamblu de chiulasă de cilindru care ilustrează raporturile dintre supapele sferice rotative de admisie și de evacuare:

- fig.9, vedere în perspectivă a unui subansamblu de chiulasă de cilindru, care ilustrează raporturile dintre supapele sferice rotative de admisie și de evacuare;

- fig. 10a până la 10d, vedere laterală a supapei rotative de evacuare, care ilustrează secvențial modul în care gazele de ardere sunt evacuate din cilindru;

- fig. 11, vedere laterală explodată a mijloacelor de etanșare ale supapei sferice rotative;

RO 111488 Bl

- fig. 12, vedere explodată, în perspectivă, a mijloacelor de etanșare.

Analizând în detaliu fig. 1,2 și 3, ele ilustrează o vedere laterală, o vedere din spate și o vedere în perspectivă a unui tambur sferic de admisie, care este subiectul acestei invenții. Tamburul sferic de admisie 10 este definit de o secțiune sferică, formată de două plane paralele 14 și 16 dispuse aproape de centrul sferei, definind astfel o suprafață sferică circulară 12. Suprafețele 14 și 16 au fiecare câte o cavitate circulară, respectiv 18 și 20, dispuse de la suprafețele menționate spre interior. Cavitățile circulare 18 și 20 sunt separate în interiorul tamburului sferic de admisie 10 de un perete de divizare 22, poziționat în interiorul tamburului sferic de admisie 10 la distanțe egale de suprafețele circulare 14 și 16.

Peretele despărțitor 22 este străpuns în centrul său de un element de montare în formă de ax 24, a cărui lungime este egală cu lățimea suprafeței sferice de capăt 12. Axul central 24 are o gaură axială străpunsă 26. Axul central de montare 24 și gaura axială străpunsă 26 sunt mijloacele care permit montarea tamburului sferic de admisie 10 pe un arbore dispus central 28 (care nu este arătat în figură], pentru a permite rotirea tamburului sferic de admisie 10 pentru introducerea amestecului de combustibil și aer într-un cilindru mobil, așa cum va fi prezentat mai departe.

Suprafața circulară sferică 12 are pe suprafața ei un orificiu 30 care comunică cu cavitățile circulare 18 și 20. Peretele despărțitor 22 are o trecere prin el care realizează comunicarea dintre cavitățile circulare 18 și 20. Această trecere 32 este poziționată în peretele despărțitor 22, adiacent cu orificiul 30 în suprafața circulară sferică 12.

în aceasă configurație, ambele cavități circulare 18 și 20 vor comunica cu sursa de amestec combustibil/aer sau de amestec de aer din conducta de admisie, pentru introducerea în cilindrul motorului cu ardere internă. Tamburul sferic de admisie 10 poate fi deci alimentat cu amestec combustibil/aer de pe ambele părți ale tamburului.

Orificiul 30 în suprafața sferică 12 va comunica cu orificiul de admisie al cilindrului motorului cu ardere internă în urma rotației tamburului sferic de admisie 10 pe axul 28. Deschiderea de admisie va permite trecerea amestecului combustibil/aer sau, în cazul motoarelor cu injecție de combustibil, a amestecului de aer din cavitățile circulare 18 si 20. prin orificiul 30 în cilindru.

Următoarea rotație a tamburului sferic de admisie 10 va deplasa orificiul de admisie 30 din fața orificiului de admisie în cilindru, astfel încât suprafața sferică circulară 12 a tamburului sferic de admisie 10 va închide orificiul de admisie în cilindru, ceea ce va bloca trecerea amestecului combustibil/aer în cilindru. Amestecul combustibil/aer sau amestecul de aer va continua să curgă din conducta de admisie în cavitățile circulare 18 și 20 ale tamburului sferic de admisie 10, pentru a fi introdus în cilindru la următoarea rotatie a tamburului sferic de admisie 10 atunci când orificiul de admisie 30 se suprapune din nou cu deschiderea în camera cilindrului.

Analizând în detaliu fig. 4.5 si 6. ele ilustrează o vedere laterală, o vedere din spate și o vedere în perspectivă a unui tambur sferic de evacuare 40, care este subiectul acestei invenții. Tamburul sferic de evacuare 40 este definit de o secțiune sferică formată de două planuri paralele 44 și 46 dispus aproape de centrul sferei,definind astfel o suprafață circulară 42. Suprafețele 44 și 46 au fiecare câte o cavitate, respectiv 48 si 50, dispusă de la suprafețele menționate spre interior. Cavitățile 48 si 50 sunt separate în interiorul tamburului sferic de evacuare 40 printr-un perete despărțitor 52, amplasat în interiorul tamburului sferic de evacuare 40.

Peretele despărțitor 52 este străpuns în centrul său de un element de montare în formă· de ax 54, a cărui lungime este egală cu lățimea suprafeței

RO 111488 Bl sferice de capăt 42. Axul central 54 are o gaură axială străpunsă 56. Axul central de montare 54 și gaura axială străpunsă 56 sunt mijloacele care permit montarea tamburului sferic de evacuare 40 pe un ax dispus central 28 (care nu este arătat în figură], pentru a permite rotirea tamburului sferic de evacuare 40 pentru evacuarea gazelor de ardere din cilindru, așa cum va fi prezentat în continuare.

Suprafața circulară sferică 42 are pe suprafața ei un orificiu 60, care comunică cu cavitățile 48 și 50. Peretele despărțitor 52 are o trecere prin el care realizează comunicarea dintre cavitățile 48 și 50. Această trecere 62 este poziționată în peretele despărțitor 52, adiacent cu orificiul 60 în suprafața circulară sferică 42.

în această configurație, ambele cavități 48 și 50 vor comunica cu conducta de evacuare a gazelor de ardere din cilindrul unui motor cu ardere internă. Tamburul sferic de evacuare 40 poate deci evacua gazele de ardere din cilindru prin ambele părți ale tamburului. Orificiul 60 din suprafața sferică 42 va comunica, în timpul funcționării cu orificiul de evacuare al cilindrului motorului cu ardere internă ca rezultat al rotirii tamburului sferic de evacuare 40 pe axul

58.

Orificiul de evacuare va permite trecerea gazelor de ardere din cilindru prin orificiul 60 și de acolo prin cavitățile 48 și 50 spre conducta de evacuare.

Următoarea rotație a tamburului sferic de evacuare 40 va deplasa orificiul de evacuare 60 din fața orificiului de evacuare al cilindrului, astfel încât suprafața sferică circulară 42 a tamburului sferic de evacuare va închide orificiul de evacuare din cilindru, ceea ce va bloca evacuarea gazelor de ardere din cilindru. Când tamburul sferic de evacuare este în starea închisă sau întreruptă, cilindrul va suporta șocul de sarcină și de compresie/putere, iar următoarea rotație a tamburului sferic de evacuare 40 va aduce orificiul 60 în contact cu orificiul de evacuare al cilindrului, astfel încât să permită evacuarea gazelor de ardere din cilindru în timpul ciclului de evacuare prin orificiul de evacuare al cilindrului, prin orificiul 60, și apoi prin cavitățile 48 si 50 spre conducta de evacuare.

în realizarea practică preferată, cavitățile 48 și 50 ar trebui sa varieze în profunzime de la suprafețele inelare 44 și 46 până la peretele despărțitor 52 pentru a îmbunătăți evacuarea gazelor de ardere. Peretele despărțitor 52 va defini adâncimea maximă a cavităților 48 și 50 imediat lângă marginea orificiului 60, care se va roti până în poziția de aliniere inițială cu orificiul de evacuare al cilindrului. Adâncimea cavităților 48 si va descrește astfel încât va exista o creastă 49 și 51, formata în cavitățile 48 și 50 adiacentă marginii opuse a orificiului 60. Această margine opusă a orificiului 60 este acea porțiune care este ultima în corespondenta cu orificiul de evacuare al cilindrului în timpul rotim. Panta din interiorul cavităților 48 si 50 poate fi modelată gradat elicoidal sau poate crește brusc în apropierea pragurilor 49 și 51. Scopul este de a produce un efect de lovitură pentru a grăbi ieșirea gazelor de ardere spre conducta de evacuare. Trebuie înțeles faptul că supapa de evacuare va funcționa de asemenea atunci când cavitățile 48 și 50 au adâncimea uniformă. Pragurile 49 si sunt o realizare practică de preferat, deoarece imprimă gazelor de ardere un impuls suplimentar.

Ideea utilizării supapelor sferice rotative elimină necesitatea utilizării supapelor cu tijă și a ansamblului de piese asociate lor și oferă mijloacele pentru umplerea cilindrului înainte de timpul de lucru și pentru evacuarea cilindrului în timpul ciclului de evacuare. Așa cum va fi explicat în continuare cu referire la fig. 7, tamburul sferic de admisie 10, și în mod special, cavitățile 18 si 20, comunică permanent cu amestecul combustibil/aer care intră prin conducta de admisie 114 din carburator și acest amestec combustibil/aer din cavitățile

RO 111488 Bl și 20 este introdus în cilindru atunci când orificiul de admisie 30 ajunge prin rotație în aliniere cu orificiul de admisie din jumătatea inferioară a chiulasei, după cum este descris în continuare.

Atunci când orificiul de admisie 30 nu este aliniat cu orificiul de admisie în cilindru, circumferința arcuită a suprafeței exterioare 12 etanșează orificiul de admisie al cilindrului. Respectând ciclul de evacuare al cilindrului, circumferința arcuită a suprafeței exterioare 42 a tamburului sferic de evacuare 40 etanșează orificiul de evacuare al cilindrului până în momentul în care orificiul de evacuare GO de pe circumferința arcuită a tamburului sferic de evacuare 40 ajunge prin rotire în aliniere cu orificiul de evacuare al cilindrului poziționat în jumătatea inferioară a chiulasei. Cursa de evacuare a pistonului forțează atunci evacuarea gazelor prin orificiul de evacuare în cavitățile 48 și 50 ale tamburului sferic de evacuare 40 și apoi în conducta de evacuare 120. Un specialist în domeniu va observa imediat că poziționarea orificiului de admisie 30 pe tamburul sferic de admisie 10 și a orificiului de evacuare 60 pe tamburul sferic de evacuare 40 s-a făcut cu respectarea timpilor de lucru și de evacuare ai pistonului în interiorul cilindrului și a cerințelor de sincronizare ale motorului.

Analizând în detaliu fig. 8, ea reprezintă o vedere laterală în secțiune a cilindrului și a chiulasei cu pistonul în apropierea tamburului sferic de admisie

10.

Cilindrul, pistonul și blocul motor sunt similare cu cele ale unui motor cu ardere internă convențional. în figură este arătat un bloc motor 100, care are în interior o cavitate cilindrică 102 în care se află într-o mișcare rectilinie alternativă un piston 104, cuplat cu o bielă 103. Cavitatea cilindrică este înconjurată de o mulțime de cavități închise 106 prin care trece un lichid de răcire care menține constantă temperatura motorului. După cum știe orice specialist în domeniu, atunci când chiulasa este demontată la un motor cu ardere internă, se pot vedea cavitatea si pistonul închis înăuntru. Chiulasa motorului prezentată de solicitant este o chiulasă din două piese, compusa dintr-o secțiune inferioară 110 care este consolidată de blocul motor 100 si conține un orificiu de admisie 108 pentru cilindrul 102. Orificiul de admisie 108 este poziționat în cavitatea emisferica 107. ce conține tamburul, definită prin secțiunea internă a două planuri paralele perpendiculare pe axul cilindrului, pentru a adapta poziționarea tamburului sferic de admisie 10. Jumătatea superioară 112, a ansamblului chiulalsei din doua piese, conține de asemenea o cavitate emisferică 113 ce conține tamburul, definită prin secțiunea internă a două plane paralele în scopul de a defini o cavitate ce primește în ea jumătatea superioară a tamburului sferic de admisie 10. Atunci când jumătatea superioară 112 și jumătatea inferioară 110 a chiulasei sunt consolidate de blocul motor prin prezoane standard, tamburul sferic de admisie 10 este capsulat cu posibilitate de rotire în interiorul cavității definită de cele două jumătăți ale chiulasei asamblate.

în interiorul celor două jumătăți, superioară și inferioară 112 si 110 ale ansamblului chiulasei, se formează o cavitate care coincide cu suprafețele 14 si 16 și, prin urmare, cu cavitățile 18 si 20 din tamburul sferic de admisie 10. Aceste cavități 115 și 117 comunică cu galeria de admisie și cu un orificiu de admisie 114, pentru a permite amestecului combustibil/aer să se scurgă în cavitățile 18 și 20 ale tamburului sferic de admisie 10. Astfel, tamburul sferic de admisie 10 comunică permanent cu sursa de amestec combustibil/aer, cavitățile 18 și 20 fiind alimentate astfel încât, atunci când orificiul de admisie 30 de pe suprafața periferică 12 a tamburului sferic de admisie 10 ajunge în corespondență cu orificiul de admisie în cilindru, amestecul combustibil/aer este

RO 111488 Bl poziționat pentru introducerea în cilindru. Acest aranjament este ilustrat mai bine în fig. 7.

Un mecanism de etanșare 116, care este descris în continuare, este poziționat în jurul orificiului de admisie 108 în cavitatea cilindrului 102, cu scopul de a realiza o etanșare eficientă în timpul rotirii tamburului sferic de admisie

10. Mecanismul de etanșare 116 realizează o etanșare eficientă cu circumferința periferică a suprafeței 12 a tamburului sferic de admisie 10.

în această configurație, cavitățile 18 și 20 de pe tamburul sferic de admisie 10 sunt continuu încărcate cu amestec combustibil/aer prin orificiul de admisie 114. Acest amestec combustibil/aer nu este introdus în cavitatea cilindrului 102, până când orificiul de admisie 30 nu ajunge în aliniere, prin rotație, cu orificiul de admisie 108 în cilindrul 120. Mecanismul de etanșare 116 cooperează cu circumferința periferică arcuită 12 a tamburului sferic de admisie 10, pentru a realiza o etanșare eficientă ermetică la gaze, care să asigure trecerea amestecului combustibil/aer din cavitățile 18 și 20, prin orificiul de admisie 108, în cavitatea cilindrului 102. în funcționare normală, această introducere are loc odată cu mișcarea în jos a pistonului 104 în timpul ciclului de admisie, încărcând prin aceasta cilindrul cu amestec combustibil/aer. De îndată ce orificiul de admisie 30 a fost închis, prin faptul că el nu mai este aliniat cu orificiul de admisie în cilindru 108, circumferința periferică sferică arcuită 12 a tamburului sferic de admisie 10 va etanșa orificiul de admisie în cooperare cu mecanismul de etanșare 116 pentru a pregăti cilindrul în vederea realizării timpului de lucru al pistonului 104 și a aprinderii amestecului combustibil/aer. Rotirea tamburului sferic de admisie 10 este realizată prin intermediul axului 28, pe care este montat tamburul sferic de admisie 10, Axul 28 este antrenat prin intermediul unui lanț de distribuție sau alt dispozitiv similar de către arborele cotit pe care sunt montate pistoanele 104 si asigură sincronizarea corectă a deschiderii si închidem orificiului de admisie 108. prin alinierea cu orificiul de admisie 30 de pe tamburul sferic de admisie 10.

Tamburul sferic de evacuare 40 este dispus în interiorul aceluiași bloc motor 100, care are o cavitate cilindrică 102, în care se află într-o mișcare rectilinie alternativă un piston 104. Chiulasele inferioară și superioară 110 si 112 sunt fixate pe blocul motor 100. Tamburul sferic de evacuare 40 este montat cu posibilitate de rotire între |umătâțile inferioară si superioară 110 si 112 ale ansamblului chiulasei într-o cavitate de amplasare a tamburului 107 si 113, similar cu tamburul sferic de admisie

10. Tamburul sferic de evacuare 40 comunică cu orificiul de evacuare 109 al cavității cilindrului 102.

înaintea timpului de evacuare, pistonul 104 a încheiat timpul motor, adică a comprimat și a avut loc aprinderea amestecului combustibil/aer în interiorul cilindrului. Acest timp de lucru este executat cu realizarea etansării necesare între orificiul de admisie 108 si orificiul de evacuare 109 de către circumferința periferică sferică arcuită a tamburului de admisie 10 si tamburului de evacuare 40. Aprinderea amestecului combustibil/aer provoacă deplasarea pistonului 104 în jos în cavitatea cilindrului 102, după care pistonul 104 începe o mișcare ascendentă pe durata timpului de evacuare. Tamburul sferic de evacuare 40 se rotește pe axul 28 sincronizat cu arborele cotit, astfel încât aduce orificiul 60 de pe periferia sferică a tamburului de evacuare 40 în comunicare cu orificiul de evacuare 109. în această configurație, un traseu de trecere este deschis de la orificiul de evacuare al chiulasei 109 prin tamburul sferic de evacuare 40, astfel încât gazele de ardere sunt evacuate din cilindru prin orificiul de evacuare 109 și prin orificiul

RO 111488 Bl în cavitățile 48 și 50, iar de acolo spre galeria de evacuare 120, prin camerele 121 și 123, aflate de ambele părți ale supapei de evacuare 40, în atmosferă (vezi fig. 7). Deschiderea iniți- 5 ală a tamburului sferic de evacuare 40 introduce gazele de ardere în cavitățile 48 și 50, în acel punct, în care adâncimea lor este maximă. După cum s-a explicat mai sus, adâncimea cavităților io 48 și 50 descrește treptat, până când un prag este format de pereții despărțitori 49 și 51. Această realizare este destinată accelerării gazelor de ardere prin tamburul sferic de evacuare 40, în ie scopul grăbirii evacuării gazelor arse din cavitatea cilindrului 102. După realizarea evacuării gazelor arse din cilindrul 102, circumferința periferică a suprafeței 42 a tamburului sferic de evacuare 40 intră 20 în contact din nou cu mijloacele de etanșare 116, similar cu comportarea tamburului sferic de admisie 10, pentru a realiza o etanșare față de orificiul de evacuare 109, până cînd următorul timp 25 de evacuare al pistonului 104 are loc în interiorul cavității cilindrului 102.

Figura 9 prezintă o vedere în perspectivă a unei perechi tambur sferic de admisie 10 și tambur sferic de evacuare 22 40, poziționate în interiorul secțiunii inferioare 110 a subansamblului chiulasei de la un singur cilindru. în mod similar, orice specialist în domeniu va înțelege că, dacă un motor V-6 sau V-8 35 sau V-12 sau unul similar este utilizat, atunci fiecare bloc de cilindri va avea o poziționare similară a ansamblului de supape sferice rotative asociate acestora. O altă realizare practică a invenției 40 ar fi poziționarea tamburilor sferici de admisie 10 și a tamburilor sferici de evacuare 40 pe un singur ax, dacă gabaritul motorului este astfel încât alimentarea împerecheată a supapei de 45 admisie și evacuarea împerecheată a supapei de evacuare se pot realiza fără afectarea integrității motorului.

Axul 28 și tamburii sferici rotativi și 40 sunt susținuți în subansamblul 50 chiulasei de mai multe suprafețe de susținere 130. Tamburii sferici 10 si 40 sunt prelucrați identic cu cavitățile 107 și 113 în care sunt amplasați tamburii. toleranța dintre tamburii sferici si cavități fiind de aproximativ 1/1000 dintr-un inch. Atunci când axul 28 si ansamblul tamburilor sferici sunt amplasau în interiorul chiulasei, axul 28 intra în contact cu suprafețele de susținere 130. iar tamburii sferici 10 si 40 intra in contact doar cu elementele de etansare 116. a căror realizare practică va fi descrisă în continuare.

Fig. 10a,b.c si d ilustrează modul în care gazele de ardere sunt evacuate din cilindru prin tamburul de evacuare 40 și, de acolo, spre galeria de evacuare. Fig. 10 ilustrează modul în care jetul de gaze iese din cilindrul 102 prin orificiul de evacuare 109 si prin orificiul 60 de pe periferia sferică a tamburului de evacuare 40 și. de acolo, intră în cavitățile 48 și 50 ale tamburului 40. Gazele de ardere ies apoi din cavitățile și 50 prin camerele de evacuare 121 și 123 (vezi fig. 7). Acestor gaze de ardere le este imprimat un impuls suplimentar final prin intermediul pragurilor și 51, imediat înaintea începerii unui nou proces de evacuare prin alinierea orificiului 60 cu orificiul de evacuare 109

Fig. 11 este o vedere laterală explodată, care ilustrează mijloacele de etanșare 116, iar fig. 12 este o vedere explodată în perspectivă a mijloacelor de etanșare 116. Descrierea mijloacelor de etanșare 116 este făcută aici cu referire la supapa rotativă de admisie 10, dar mijloacele de etanșare 116 au aceeași construcție și funcționare si servesc acelorași scopuri și în cazul supapelor de evacuare 40.

Mijloacele de etanșare 116 sunt formate din două elemente de bază. Un inel inferior de recepție 140 este introdus în șanțul inelar 138 din jumătatea inferioară a ansamblului chiulasei și poziționat concentric în jurul orificiului de admisie 108. Peretele circular interior

RO 111488 Bl

144 și peretele circular exterior 142 sunt rigidizați printr-o bază circulară plană 148 și aceste elemente definesc un șanț inelar 150, care conține inelul de etanșare al supapei superioare 152.

Inelul de etanșare 152 al supapei superioare are o deschidere centrală 154 aliniată cu deschiderea 146 și cu elementul inferior de recepție 140. Peretele exterior 153 al elementului superiokr de etanșare al supapei 152 este prelucrat spre interior de la suprafața superioară 156 până la suprafața inferioară 158, astfel încât să se obțină un șanț inelar 160, care să conțină un inel de etanșare 162. Inelul de etanșare superior 152 al supapei este realizat astfel încât să se potrivească în interiorul șanțului inelar 150 din elementul inferior de etanșare al supapei 140.

Suprafața superioară 156 a inelului superior de etanșare a supapei 152 este curbată spre interior către centrul orificiului 154, suprafața superioară având un șanț circular 164, care conține un inel antifricțiune cu inserție de carbon 166. Inelul antifricțiune cu inserție de carbon 166 se ridică deasupra suprafeței superioare 156 a inelului superior de etanșare a supapei 152 și intră în contact cu suprafața periferică sferică a supapei rotative de admisie 10. Curbura suprafeței superioare 156 este astfel încât corespunde curburii periferice a supapei rotative de admisie 10, cu inelul antifricțiune cu inserție de carbon 166 în contact strâns cu suprafața periferică a supapei rotative de admisie

10.

Contactul dintre inelul antifricțiune cu inserție de carbon 166 și suprafața periferică a supapei rotative de admisie 10 este menținut de șaiba arcuită ondulată 170 amplasată în șanțul circular 150, sub inelul superior de etanșare a supapei 152. Presiunea ce trebuie menținută în sus pe inelul superior de etanșare a supapei 152 este de ordinul 28 g până la 112 g. Această presiune poate fi realizată cu o singură șaibă arcuită ondulată sau cu mai multe șaibe arcuite ondulate amplasate în sântul circular 150.

Inelul superior de etanșare a supapei 152 are amplasat în sântul circular 160 un inel de presiune 162 care funcționează similar cu un segment asociat cu un piston. Inelul ae presiune 162 asigură un contact suplimentar de etanșare între dispozitivul de etanșare 116 și suprafața periferica a supapei rotative de admisie 10 si a supapei rotative de evacuare 40 pe durata ciclului de compresie si de lucru. Presiunea crescută a gazului din cilindru și din șanțul circular 150 va creste presiunea de sub inelul de presiune 162 care realizează o etanșare cu peretele circular exterior 142, evitând scurgerea gazelor și, în același timp, furnizând o forță îndreptată în sus asupra inelului superior de etanșare a supapei 152, forțând prin aceasta un contact de etanșare mai bun între inelul cu inserție de carbon 164 și suprafața periferică a supapei rotative de admisie 10. Aceeași interacțiune va avea loc în cazul dispozitivului de etanșare a supapei asociat cu supapa rotativă de evacuare 40. Pe durata timpilor de admisie si de evacuare, inelul cu inserție de carbon 164 va fi menținut în contact cu supapa rotativă de evacuare prin acțiunea șaibelor arcuite ondulate amplasate în șanțurile circulare 150.

Presiunea orientată în sus pe durata timpilor de combustie sau de lucru este transmisă către inelul superior de etanșare a supapei 152 prin comprimarea gazelor în cilindru si în orificiul de admisie 102, prin intermediul căii de scurgere 163 dintre inelul superior de etanșare a supapei 152 si inelul inferior de recepție 140, astfel încât gazele se pot extinde în interiorul sântului circular 150 sub inelul superiokr de etanșare a supapei 152, dar sunt împiedicate să scape datorită inelului de presiune 162 în contact cu suprafața circulară exterioară 142 a inelului inferior de recepție 140. Aceasta asigură o presiune suplimentară, care împreună cu șaiba elastică ondulată 170. realizează contactul dintre inelul cu inserție de carbon 166 și suprafața periferică a supapei.

RO 111488 Bl

Configurația dispozitivelor de etanșare 116 realizează o etanșare perfectă cu supapele rotative de admisie și de evacuare și, de fapt, sunt unicul contact cu supapa rotativă de admisie sau cu supapa rotativă de evacuare în timpul rotirii lor în interiorul cavităților de amplasare a tamburilor. Acest fapt reduce în mod semnificativ numărul părților mecanice din interiorul motorului și, prin io aceasta, reduce frecările în timpul funcționării motorului.

Claims (18)

1. Ansamblu de supape rotative sferice, utilizat la motoarele cu ardere internă de tipul cu piston și cilindru, caracterizat prin aceea că, acest ansamblu de supape rotative sferice cuprinde, o chiulasă demontabilă, formată din două piese fixate pe motorul cu ardere internă, această chiulasă demontabilă formată din două piese cuprinzând o secțiune superioară (112) si una inferioară (110) a chiulasei, aceste secțiuni superioară (112) și inferioară (110) ale chiulasei definind, atunci când sunt fixate pe motorul cu ardere internă, două cavități aliniate radial cu cilindrii motorului cu ardere internă menționat, aceste cavități definind un șir de cavități (107) pentru tamburii de primul tip (10) în care sunt amplasate supapele rotative de admisie aliniate radial, al doilea rând de cavități aliniate radial definind un șir de cavități (113) pentru tamburii de-al doilea tip (40), în care sunt amplasate supapele rotative de evacuare aliniate radial, secțiunea inferioară (110) a chiulasei și șirul menționat de cavități (107) pentru tamburii de primul tip (10) având un orificiu de admisie (108) în comunicare cu cilindrul menționat, iar secțiunea inferioară a chiulasei (110) și șirul menționat de cavități (113) pentru tamburii de-al doilea tip (40) având un orificiu de evacuare (109) în comunicare cu cilindrul menționat, un dispozitiv de etanșare (116) asociat cu orificiile menționate de admisie (108) si de evacuare (109), o primă cale de trecere pentru introducerea amestecului combustibil/aerîn chiulasa menționată, realizată printr-o cavitate rezervor (115,117) situată pe ambele părți ale cavității de amplasare (107) a primului tambur 110) și pe ambele părți ale supapei rotative de admisie (10) și o a doua cale de trecere pentru evacuarea gazelor de ardere din cilindrul menționat, realizata printr-o cavitate de evacuare (121,123) situata pe ambele părți ale cavității de amplasare (113) a celui de-al doilea tambur (40) și pe ambele părți ale supapei rotative de evacuare (40), un prim aroore (28) axat pe suprafețele portante (130) în interiorul primei cavități menționate (107), aliniat radial cu cilindru menționați ai motorului cu ardere interna menționat, acest prim arbore menționat (28) având montate pe el supapele rotative de admisie menționate (10),un al doilea arbore (28) axat pe suprafețele portante menționate (130) în interiorul celei de-a doua cavități aliniate radial menționate (113), acest al doilea arbore menționat (28) având montate pe el supapele rotative de evacuare menționate (40), supapa rotativă de admisie menționată (10) și supapa rotativă de evacuare menționată (40) fiecare având forma unei secțiuni sferice definită de două plane paralele care intersectează o sferă, planele menționate fiind dispuse simetric fată de centrul sferei menționate, definind astfel o periferie sferică (12,42) si niște pereți plani laterali (14,16), respectiv [44.46], supapele rotative de admisie menționate (10) fiind montate pe primul arbore menționat (28) în interiorul cavităților menționate de amplasare a tamburilor (107), în contact strâns de etanșare cu orificiul menționat de admisie [108], fiecare din supapele rotative de evacuare menționate (40) fiind montate pe al doilea arbore menționat (28) în interiorul cavităților menționate de amplasare a tamburilor (113) în contact strâns de etanșare cu orificiul menționat de evacuare (109), supapa rotativă de admisie menționată (10) având o cale de trecere (30) în periferia ei sferică (12), pentru introducerea și întreruperea intrării amestecului combustibil/aer în motorul menționat, calea de trecere menționată (30) fiind în comunicare cu niște cavități (18 și 20) din ambii pereți laterali menționați (14 și 16) ai supapelor rotative de admisie menționate (10), cavitățile menționate (18 și 20) fiind în comu

RO 111488 Bl nicare cu cavitățile rezervor adiacente (115,117) aflate în secțiunile superioară (112) și inferioară (110) ale chiulasei, cavitățile rezervor adiacente menționate (115 și 117) fiind în comunicare cu 5 prima cale de trecere menționată (30) pentru introducerea amestecului combustibil/aer menționat, în cilindrul menționat, din ambele părți laterale ale supapei rotative de admisie (10) men- ic ționate, supapa rotativă de evacuare menționată (40) având o cale de trecere (60) în periferia ei sferică (42) pentru evacuarea și întreruperea evacuării gazelor de ardere din cilindrul menționat, is supapa rotativă de evacuare menționată (40) având cavități (48,50) în ambii pereți laterali (44 și 46), care sunt în comunicare cu calea de trecere menționată (60) din periferia sferică mențio- 20 nată (42), cavitățile menționate (48,50) fiind în comunicare cu cavitățile adiacente de evacuare (121,123) aflate în secțiunile superioară (112) și inferioară (110) ale chiulasei, cavitățile adiacente 25 de evacuare menționate (121,123) fiind în comunicare cu a doua cale de trecere menționată (60) pentru evacuarea gazelor de ardere din cilindrul menționat.

2. Ansamblu de supape rotative 30 sferice, în conformitate cu revendicarea

1, caracterizat prin aceea că mijloacele de etanșare (116) cuprind un inel de recepție (140) circular în secțiune transversală și care are în interiorul său 35 un șanț circular (150), inelul de recepție (140) menționat fiind fixat în chiulasa menționată în jurul orificiului de admisie (108) menționat și în contact cu supapa rotativă de admisie (10) și în jurul 40 orificiului de evacuare (109) menționat în contact cu supapa rotativă de evacuare (40), acest inel de recepție (140) având o deschidere concentrică cu orificiul de admisie (108) menționat sau cu 45 orificiul de evacuare (109), un inel de contact (152) fixat în interiorul șanțului circular menționat (150) din inelul de recepție menționat (140), inelul de contact menționat (152) având o suprafață 50 superioară (156) cu o curbură în conformitate cu periferia sferică (12,42] menționată a supapei de admisie [10] sau a supapei de evacuare [40], inelul de contact (152) având o deschidere concentrică cu deschiderea menționata a inelului de recepție [140] si cu deschiderea orificiului de admisie (108] sau a orificiului de evacuare (109] o șaibă ondulată arcuită [170] amplasată în șanțul circular (150) menționat din inelul de recepție (140) menționat poziționat sub inelul de contact menționat (152] si care exercită o presiune orientată in sus asupra inelului de contact [152], care este confecționat din fibre de carbon, un dispozitiv de etanșare [162] amplasat în jurul inelului de contact (152) în contact cu peretele exterior al șanțului circular (150) menționat, o cale de trecere între orificiul de admisie (108) sau orificiul de evacuare (109) si dispozitivul de etanșare (162] menționat fixat pe inelul de contact (152).

3. Dispozitiv de etanșare. în conformitate cu revendicarea 2. caracterizat prin aceea că suprafața curba menționată (156) a inelului de contact (152) menționat, complementară cu suprafața periferică (12,42) menționată a supapei rotative de admisie (10) menționate sau a supapei rotative de evacuare (40] menționate, are amplasat circular în interior un inel cu inserție de carbon (164)

4. Dispozitiv de etanșare, în conformitate cu revendicarea 2, caracterizat prin aceea că mijloacele de etanșare menționate ale inelului de contact menționat (152) cuprind unul sau mai multe inele de presiune (162) amplasate în jurul inelului de contact menționat (152], aceste inele de presiune (162] asigurând un contact strâns cu peretele exterior al șanțului circular (150) menționat al inelului de recepție (140) menționat.

5. Dispozitiv de etanșare, în conformitate cu revendicarea 2, cxaracterizat prin aceea că dispozitivele de

RO 111488 Bl arcuire menționate amplasate în șanțul circular (150) menționat sub inelul de contact (152) menționat constau în una sau mai multe șaibe ondulate (170), care exercită o presiune orientată în sus asupra inelului de contact (152) menționat, angajând suprafața curbă (156) a inelului de contact (152) menționat cu suprafața periferică (12,42) menționată a supapei rotative de admisie menționate (10) sau a supapei rotative de evacuare (40) menționate.

6. Ansamblu de supape rotative sferice, în conformitate cu revendicarea 1, caracterizat prin aceea că supapa rotativă de admisie (10) menționată pentru utilizare în motorul cu ardere internă cu supape rotative menționat cuprinde un tambur de secțiune sferică (10), definit de două plane paralele care intersectează o sferă dispuse simetric față de centrul sferei menționate, definind prin aceasta o periferie sferică (12) și doi pereți laterali plani (14,16), având o gaură centrală concentrică (26) pentru ax, tamburul menționat (10) având în fiecare din pereții laterali (14,16), în jurul găurii centrale (26) menționate, câte o cavitate (18,20) despărțite de un perete de partiție (22), peretele de partiție (22) menționat având un canal (32) între cavitățile (18, 20) menționate, canalul menționat (32) din peretele de partiție (22) menționat fiind poziționat adiacent cu calea de trecere (30) menționată, formată în periferia sferică (12) menționată.

7. Supapă rotativă de evacuare, în conformitate cu revendicarea 1, caracterizată prin aceea că, se utilizează într-un motor cu ardere internă cu supape rotative, care constă într-un tambur de secțiune sferică (40), definit de două plane paralele care intersectează o sferă dispuse simetric față de centrul sferei menționate, definind prin aceasta o periferie sferică (42) și doi pereți laterali plani (44,46), tamburul menționat (40) având o gaură centrală concentrică (56) pentru ax, tamburul menționat (40) având în fiecare din pereții laterali (44,46), în jurul găurii centrale menționate (56), câte o cavitate (48.50) , despărțite de un perete de partiție (52), peretele de separație (52) menționat având un canal [62] între cavitățile (48,50) menționate, canalul menționat (62) din peretele de partiție menționat (52) fiind poziționat adiacent cu calea de trecere (60) menționată, formată în periferia sferica (42) menționată.

8. Supapă rotativă de evacuare, în conformitate cu revendicarea 7. caracterizată prin aceea că. cavitățile menționate (48,50) din fiecare perete lateral, (44,46) au în interiorul lor un prag (49,51) extins radial spre exterior de la gaura pentru ax menționată (56) până la periferia sferică menționată (42), pragul menționat (49,51) producând un impuls suplimentar pentru evacuarea gazelor de ardere menționate.

9. Supapă rotativă de evacuare, îmbunătățită, în conformitate cu revendicarea 8, caracterizată prin aceea că pragul (49,51)menționat din cavitățile (48.50) menționate este în pantă gradată în sus de la peretele de separație (52) menționat.

10. Supapă rotativă de admisie pentru utilizare într-un motor cu ardere internă cu supape rotative, caracterizată prin aceea că este formată dintrun tambur de secțiune sferică (10), definit de două plane paralele care intersectează o sferă, dispuse simetric fată de centrul sferei menționate, definind prin aceasta o periferie sferică (12) si doi pereți laterali plani (14,16), având o gaură centrală concentrică (26) pentru ax, tamburul (10) fiind construit cu câte o cavitate (18,20) în fiecare din pereții laterali (14,16), în jurul găurii centrale (26) aceste cavități (18 si 20) fiind despărțite de un perete de separație (22), cavitățile (18,22) menționate fiind în comunicare cu o cale de trecere (30), formată în periferia sferică (12) a tamburului (10) menționat.

RO 111488 Bl

11. Supapă sferică rotativă de admisie, în conformitate cu revendicarea 10, caracterizată prin aceea că peretele de separație (22) are un canal de trecere (32) care comunică cu ambele 5 cavități (18 și 20], canalul (32) din peretele de separație (22) fiind poziționat în apropierea căii de trecere (30) menționate, formată în periferia sferică (12) a tamburului (10) menționat. io

12. Supapă sferică rotativă de admisie, în conformitate cu revendicarea 10, caracterizată prin aceea că gaura pentru ax (26) este formată în centrul tamburului între cei doi pereți laterali 15 (14,16)

13. Supapă sferică rotativă de admisie, în conformitate cu revendicarea

10, caracterizată prin aceea că pereții laterali menționați (14,16) sunt dispuși 20 simetric față de centrul tamburului (10) menționat.

14. Supapă sferică rotativă de evacuare, pentru utilizare în motoare cu ardere internă cu supape rotative, 25 caracterizată prin aceea că este formată dintr-un tambur de secțiune sferică (40), definit de două plane paralele care intersectează o sferă dispuse simetric față de centrul sferei menționate, 30 definind prin aceasta o periferie sferică (42) și doi pereți laterali plani (44,46), supapa rotativă de evacuare menționată având o gaură centrală concentrică (26) pentru ax, tamburul (40) fiind construit 35 cu câte o cavitate (48,50) în fiecare din pereții laterali (44,46) în jurul găurii centrale (26),aceste cavități (48,50) fiind despărțite de un perete de sepa- rație (52), cavitățile menționate (48,50) fiind în comunicare cu o cale de trecere (60), formată în periferia sferică (42) a tamburului menționat (40).

15. Supapă sferica rotativă de evacuare, în conformitate cu revendicarea 14, caracterizată prin aceea că peretele de separație (52) are un canal de trecere (62) pentru comunicarea dintre cele două cavități (48,50) menționate, canalul de trecere (62) din peretele de separație (52) fiind poziționat în apropierea căii de trecere (60) menționate, formate în periferia sferica (42) a tamburului (40) menționat.

16. Supapă sferica rotativa cie evacuare, în conformitate cu revendicarea 14, caracterizată prin aceea că cele două cavități menționate (48,50) au în interior un prag (49,51). extins radial spre exterior de la gaura pentru ax (26) menționată spre periferia sferică (42) menționată, pragul menționat (49,51) fiind amplasat în apropierea canalului (62) menționat din peretele de separație (52), pragul menționat (49,51) producând un impuls suplimentar pentru evacuarea gazelor de ardere.

17. Supapă sferică rotativă de evacuare, în conformitate cu revendicarea 14, caracterizată prin aceea că pragul menționat (49,51) din cavitățile (48,50) menționate este în pantă gradată, în sus, de la peretele de separație menționat (52).

18. Supapă sferică rotativă de evacuare, în conformitate cu revendicarea 14, caracterizată prin aceea că pereții laterali (44,46) menționați sunt dispuși simetric față de centrul tamburului (40) menționat.