SK500012013U1

SK500012013U1 - Pracovný priestor s rotačne sa pohybujúcim piestom

Info

Publication number: SK500012013U1
Application number: SK50001-2013U
Authority: SK
Inventors: Jozef Kujovič
Original assignee: Jozef Kujovič
Priority date: 2013-01-06
Filing date: 2013-01-06
Publication date: 2014-01-08
Also published as: SK6803Y1; WO2014106824A3; WO2014106824A2

Abstract

Nový pracovný priestor s rotačne pohybujúcim sa piestom má výhody jednoduchšieho tesnenia dvojbokého piesta (4), ktorý medzi úvraťami vykonáva kývavý pohyb, pričom sa otáča okolo jednej tesniacej línie a kĺže sa svojou valcovou plochou (51) po valcovej ploche susediacich komôr (21a, 22b) s rovnakým polomerom R. Pracovný priestor má tvar pravidelnej trojcípej hviezdy (1). Vždy dve susedné komory (3N, 3N+1) majú spoločný stred (S) protiľahlých valcových plôch (2Na, 2N+1b) s polomerom R. Spojnica susedných komôr (31, 32), teda priesečník valcových plôch (21b, 22a) zodpovedá spoločnému stredu (S) protiľahlých valcových plôch (21a, 22b). Piest (4) vykonáva kývavý, rotačný pohyb s postupne meniacim sa stredom otáčania, jeho pohyb je prenášaný na vystupujúci hriadeľ (7). Pracovný priestor môže byť súčasťou spaľovacieho motora alebo čerpadla, dúchadla, kompresora a podobne. Prevodový mechanizmus (6) môže mať podobu vnútorného ozubenia (10) s pastorkom (9) v strede hviezdy (1) alebo podobu hriadeľa s kĺbmi alebo podobne.

Description

Pracovný priestor s rotačné sa pohybujúcim piestom

Oblasť techniky

Vynález sa týka nového pracovného priestoru a mechanickej sústavy kompresného stroja, napríklad spaľovacieho motora, kompresora, čerpadla alebo dúchadla s rotačné sa pohybujúcim piestom, ktorý sa kĺže a zároveň otáča prechádzajúc do jednej z troch prepojených pracovných komôr.

Doterajší stav techniky

Rozšírené spaľovacie motory alebo kompresory s priamočiarym vratným pohybom piesta sú známe už viac ako storočie, počas ktorého boli optimalizované všetky jeho súčasti, avšak samotný kľukový prevod s malou mechanickou účinnosťou zostal v nich zachovaný, a to ešte ako pozostatok z doby parných strojov. Kľukový mechanizmus s ojnicami je priestorovo náročný a má problémy s vyvážením vyšších harmonických kmitov.

Pokusy o rotačné motory sú tiež známe, pracujú na princípe otáčajúcich sa dielov, ktoré svojim pohybom vytvárajú plynulé a cyklické zväčšovanie a zmenšovanie pracovného priestoru medzi valcom a piestom (napr. patentové zverejnenia GB 2242706, AT 510278, WO 2011034451, FR 2778945). Výhodou rotačných motorov je vyváženejší chod a kompaktnejšie rozmery. Okrem Wankelovho motora sa v praxi nepresadil iný typ spaľovacieho priestoru s rotačné sa pohybujúcim piestom. Podstatnou nevýhodou sú problémy s tesnením pracovného priestoru, tesniaci krúžok piesta má malú životnosť a spôsobuje vyššiu spotreba oleja. Problematické je mazanie hrán, cípov a následne aj emisie produkované pri spaľovaní, viaceré motory pracujú len s pridávaním oleja do pripravenej palivovej zmesi.

Jednotlivé komory s rozdielnymi pracovnými stavmi sú oddelené len na cípe, teda hranou rotujúceho piesta, čo kladie vysoké požiadavky na tesnenie. Známe rotačné sa pohybujúce piesty majú trojboký tvar, ktorý rozdeľuje vnútro spaľovacieho priestoru na tri meniace sa komory. Vďaka tomuto geometrickému vzťahu je rozdelenie na samostatné komory určené hranami na cípoch, na vrcholoch rotujúceho piesta. Plnenie spaľovacieho priestoru je na jednom mieste, zvyčajne bez ventilov i

a riadenie plnenia a tým aj zmena výkonu motora je odlišná od preskúmaných metód plnenia klasického piestového motora s vnútorným spaľovaním.

Podstata technického riešenia

Uvedené nedostatky v podstatnej miere odstraňuje pracovný priestor vo vnútri statorového bloku s rotačné sa pohybujúcim piestom, ktorý je utesnený voči prednému a zadnému čelu, kde predné a zadné čelo ohraničujú pracovný priestor v smere osi pracovného priestoru podľa tohto vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že pracovný priestor má vnútorný hlavný tvar s prierezom pravidelnej trojcípej hviezdy, kde ramená hviezdy svojimi valcovými plochami s rovnakými polomermi R ohraničujú tri tvarovo a objemovo rovnaké komory a má dvojboký piest, tvorený dvoma valcovými plochami s rovnakým polomerom R. Hviezda má tri hroty, ktoré predstavujú úvrať každej komory a má tiež tri do vnútra smerované vnútorné hrany. Tieto hrany sú vytvorené spojnicou valcových plôch susedných komôr.

Vždy dve susedné komory majú spoločný stred protiľahlých valcových plôch s polomerom R. Spojnica priľahlých valcových plôch susedných komôr zodpovedá spoločnému stredu protiľahlých valcových plôch s polomerom R.

Vo vnútri trojcípej hviezdy je rotačné sa pohybujúci dvojboký piest, ktorý má vonkajší prierez v tvare zlúčenia dvoch valcových plôch s polomerom R, piest v krajnej polohe, v úvrati vypĺňa jednu komoru, kedy dlhším rozmerom, tetivou siaha piest od hrotu komory až po spojnicu protiľahlých dvoch komôr. Piest pritom v priečnom smere prechádza pozdĺž hlavnej osi pracovného priestoru, nachádza sa teda tesne medzi predným a zadným čelom.

Týmto tvarovým usporiadaním dosiahneme pracovný priestor, pri ktorom nie je utesnenie medzi piestom a valcom zabezpečované dvoma úzkymi tesniacimi lištami na hrotoch piesta, ktoré sa kĺžu obvodovou rýchlosťou piesta, čo spôsobovalo hlavný problém rotačných motorov. Podľa tohto technického riešenia je tesnenie pracovného priestoru zabezpečené na jednej strane dotykom dvoch valcových plôch s rovnakým polomerom R valcovej plochy piesta a valcovej plochy komory a tiež tesnením vo vnútornej hrane hviezdy. Na druhej strane piesta je utesnenie založené len na tesnení vo vnútornej hrane hviezdy, teda na tesnení na spojnici, avšak toto tesnenie sa pri rotácií piesta vzájomne nepohybuje voči piestu, pretože ten sa pri tomto pohybe otáča práve okolo spojovnice, kde je stred protiľahlých valcových plôch susedných komôr. S určitým zjednodušením sa dá povedať, že jedna valcová plocha piesta je tesnená podobne ako pri rozšírených klasických piestových motoroch a druhá strana je síce tesnená len na úzkej hrane, ale v tomto bode je vďaka originálnej geometrii dosiahnutá v podstate nulová rýchlosť pohybu, čo podstatne zjednodušuje nároky na mazanie daného miesta.

Vo vnútri piestu je prevodový mechanizmus s vystupujúcim hriadeľom, ktorý prechádza aspoň cez jedno čelo. Vystupujúci hriadeľ slúži na výstup výkonu, ak je pracovný priestor podľa tohto vynálezu súčasťou spaľovacieho motora, alebo slúži na vstup mechanickej práce, ak je pracovný priestor súčasťou kompresora, čerpadla, dúchadla a podobne.

Piest sa pri pracovnom cykle pohybuje dookola z jednej komory do následnej komory, kedy sa jednou svojou valcovou plochou kĺže po protiľahlých valcových plochách jednej a následnej komory a zároveň sa otáča okolo spoločného stredu týchto plôch. Piest týmto v rámci jedného pracovného pohybu v podstate vykonáva otáčanie okolo vnútornej hrany hviezdy, ktorá je spojnicou jednej a následnej komory, pričom sa piest valcovou plochou kĺže po spoločnej valcovej ploche týchto komôr, ktoré majú rovnaký polomer ako má bok piesta. Po dobehu do úvrate sa zmení bod, okolo ktorého sa otáča piest a novým bodom otáčania piesta je opäť spojnica susedných komôr, teraz však nasledujúcej dvojice susedných komôr. Takto sa pohyb piesta opakuje dookola, piest teda vykonáva rotačný pohyb, ale to postupne okolo troch stredov otáčania, takže pohyb piesta je v podstate kývavý s troma rotáciami okolo troch rozličných bodov. Rotácia, pri ktorej však dochádza ku kĺzaniu dvoch valcových plôch s rovnakým polomerom, preberá výhody pohybu priamočiareho pohybu piesta v kľukových mechanizmoch, pričom zároveň prevod rotácie na výstupný hriadeľ nemusí mať podobu kľukového mechanizmu.

Každá komora bude mať prostriedky na výmenu pracovného média. Prostriedky na výmenu pracovného média budú zahrňovať aspoň dva ventily pre každú komoru. V prípade, že pracovný priestor bude súčasťou spaľovacieho motora, budú prostriedky na výmenu pracovného média zahrňovať napríklad nasávací a výfukový ventil. Ventily môže byť ovládané klasickým mechanickým rozvodom alebo aj hydraulickou sústavou s elektronickým riadením.

V základnom vyhotovení bude mať piest v priereze šírku o veľkosti R. V upravenej verzii môže byť šírka prierezu piesta menšia ako je hodnota R, potom bude línia spojnice susedných valcových plôch zaoblená. Polomer tohto zaoblenia bude zodpovedať rozdielu medzi hodnotou R a šírkou prierezu piesta. Pri takomto geometrickom vzťahu sa bude piest odvaľovať po zaoblenej spojnici.

Úprava spojnice s tesnením môže mať aj iné vyhotovenie. Napríklad môže byť v línií spojnice uložená výkyvná tesniaca lišta. Tá sa bude otáčať, resp. kývať okolo stredu S valcových plôch. Výkyvná tesniaca lišta môže mať zaoblenie tesniacej strany s polomerom R alebo môže mať dve tesniace strany s polomermi R. Pri prechode piesta cez úvrať sa výkyvná tesniaca lišta na protiľahlej strane (oproti úvrati) pootočí.

Pracovný priestor podľa tohto úžitkového vzoru nájde uplatnenie nielen pri spaľovacích motoroch s vnútorným spaľovaním (zážihové alebo vznetové motory) ale aj pri spaľovacích motoroch s vonkajším spaľovaním (napr. typu Stirling). Pracovný priestor môže byť tiež využitý v strojoch na premenu tlakovej energie médií (voda, para, olej, plyny) na mechanickú energiu rotujúceho hriadeľa alebo aj naopak. Keďže pri práci zostáva vždy jedna komora v polohe bez zmeny objemu, môžu sa lepšie optimalizovať rýchlo prebiehajúce procesy horenia palív a prípravy palivovej zmesi.

Prevodový mechanizmus môže pozostávať z ozubeného pastorka s osou v strede trojcípej hviezdy, teda s osou v hlavnej osi pracovného priestoru. V takom prípade k pastorku prilieha vnútorné ozubenie v eliptický vytvarovanej dutine piesta, pričom pastorok je spojený s hriadeľom vystupujúcim zo statorového bloku. Aby nedochádzalo k zubovej interferencii blízko úvrate medzi pastorkom a vnútorným ozubením piesta bude potrebné, aby ozubenie malo šikmé zuby. Podľa zvoleného modulu ozubenia môže byť uhol relatívne veľký, presahujúci uhly pri bežne používaných prevodoch. Takéto ozubenie bude vytvárať vysoké axiálne sily, vtákom prípade bude vhodné, ak ozubenie bude šípové, čím dôjde k silovej eliminácií axiálnych reakcií ozubenia v rámci ozubenia.

Prevodový mechanizmus môže v inom usporiadaní pozostávať z hydraulického čerpadla. V takom prípade môže byť spaľovací motor použitý na vytváranie tlaku oleja, napríklad pre hydrostatické motory v kolesách pracovného stroja. Takéto spojenie zvýši celkovú účinnosť doteraz používaných agregátov typu spaľovací motor + zubové olejové čerpadlo alebo piestové olejové čerpadlo. Mnohé doteraz známe agregáty používali klasický spaľovací motor s vratne sa pohybujúcimi piestami, kde sa najskôr tlaková energia zo spalín zmenila na rotačnú energiu cez kľukový mechanizmus a následne sa cez pripojené hydraulické čerpadlo menila rotačná energia na tlakovú energiu oleja. Takéto olejové čerpadlo pritom často malo opäť piestovú podobu, kde v kľukovom alebo obdobnom mechanizme vznikali straty mechanickej povahy.

V inom usporiadaní môže mať prevodový mechanizmus podobu pevného, votknutého spojenia vystupujúceho hriadeľa s rotačným piestom. V takom prípade nie je vystupujúci hriadeľ uložený v rámci statorového bloku v ložisku so stálou osou, ale čelo má otvor väčší ako je prierez hriadeľa, alebo má otvor vytvarovaný podľa dráhy pohybu hriadeľa. Pritom zároveň môže byť aspoň jedno čelo opatrené pastorkom, ktorý zvnútra piesta vedie piest po príslušnej dráhe pohybu. Vystupujúci hriadeľ môže byť následne spojený cez kĺby, napríklad cez dva krížové alebo homokinetické kĺby s prevodovkou alebo s iným agregátom, kde v kĺboch dochádza k eliminácií posuvnej zložky pohybu hriadeľa.

Môžu sa tiež vyskytnúť aplikácie, kde posuvná zložka v dráhe hriadeľa nepredstavuje nevýhodu, napríklad vystupujúci hriadeľ môže byť pevne spojený s kotúčom, na obvode ktorého sú posuvné zložky relatívne menšie v porovnaní s rotačným pohybom. Takýto kotúč by mohol tvoriť napríklad rotor alternátora alebo dynama, kde by navinuté cievky neboli umiestnené po vonkajšom obvode kotúča, ale by boli umiestnené oproti ploche kotúča. Rozmiestnenie cievok by vo výhodnom usporiadaní zodpovedalo dráhe okrajov kotúča.

V inom usporiadaní by mohol byť kĺb alebo kĺby eliminujúce posuvnú zložku pohybu rotačného piesta umiestnené priamo vo vnútri piesta. Vystupujúci hriadeľ by prechádzal cez jedno čelo statorového bloku a následne by bol cez kĺb spojený so stredom rotujúceho piesta, najlepšie na opačnom konci piesta ako prechádza hriadeľ cez čelo statorového bloku. Čím dlhší (v smere hlavnej osi pracovného priestoru) bude piest, tým menšie uhlové výchylky bude kĺb spracovávať. Na opačnej strane môže mať pritom čelo vodiaci pastorok, vodiace koleso, ktoré bude bez ozubenia a teda bez rizika zubových interferencií vymedzovať dráhu pohybu rotačného piesta. Piest bude mať v príslušnej zóne vytvarovanú eliptickú vodiacu dráhu, po ktorej sa bude vodiace koleso odvaľovať.

Nové riešenie pracovného priestoru poskytuje tiež ďalšie možnosti riešenia detailov, základom je nový tvar pracovného priestoru a rotujúceho piesta. Na túto podstatu spočívajúcu v základnom tvare môžu nadväzovať nové riešenia rôznych strojov, ktoré potrebujú premenlivý objem pracovných komôr.

Ak je pracovný priestor súčasťou spaľovacieho motora, bude na vystupujúci hriadeľ pripojený aj rotačný zotrvačník a hlavný tvar pracovného priestoru môže byť doplnený o kompresný priestor v tvare dutiny. Dutina bude v pieste alebo vo valcovej ploche komory.

Kompresný priestor môže mať úvodnú dutinu na jednej valcovej ploche ramena hviezdy a druhú dutinu na protiľahlej valcovej ploche ramena hviezdy, pričom tieto môžu byť prepojené kanálom prechádzajúcim cez líniu hrotu ramena hviezdy.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález je bližšie vysvetlený pomocou obrázkov 1 až 10. Konkrétne detaily agregátov ako aj ich veľkosti sú len ilustračné a nie je ich možné vykladať ako zužujúce rozsah ochrany.

Na obrázku 1 sú znázornené geometrické súvislosti hlavného tvaru pracovného priestoru bez vloženého piestu, ktorý je samostatne zobrazený v spodnej časti obrázku. Vyobrazené je riešenie, kde šírka prierezu piesta je zhodná s polomerom zaoblenia valcových plôch.

Na obrázku 2 je vyobrazený pracovný priestor s viacnásobne zobrazeným piestom pohybujúcim sa z prvej úvrate do druhej komory. Zobrazený je len hlavný tvar pracovného priestoru bez statorového bloku a ostatných detailov.

Obrázok 3 zachytáva piest v úvrati, kde je vidieť pastorok a statorový blok.

Na obrázku 4 je zachytený pohyb piesta pri expanzii plynov v príslušnej spaľovacej komore.

Na obrázku 5 je vyobrazené riešenie s výkyvnými tesniacimi lištami.

Grafy podľa obrázkov 6 a 7 znázorňujú priebeh tlaku a krútiaceho momentu. Graf na obrázku 6 platí pre klasický piestový motor s kľukovým prevodom a spodný graf podľa obrázku 7 zodpovedá riešeniu podľa vynálezu. Čiarkovaná línia vyjadruje tlak plynov v expanznej komore, plná čiara vyjadruje priebeh krútiaceho momentu. Zobrazené sú priebehy hodnôt počas jednej pracovnej doby.

Obrázok 8 zachytáva bočný pohľad na prierez statorovým blokom a piestom, kde piest je spojený s kotúčom dynama pomocou hriadeľa vystupujúceho cez zadné čelo statorového bloku.

Na obrázku 9 je zobrazený bočný pohľad na prierez statorovým blokom a piestom, kde prevodový mechanizmus zahrňuje dva krížové kĺby.

Na obrázku 10 sú znázornené geometrické súvislosti hlavného tvaru pracovného priestoru bez vloženého piestu, ktorý je samostatne zobrazený v spodnej časti obrázku pri usporiadaní, kde šírka piestu v priereze je menšia ako je veľkosť polomeru R.

Príklady uskutočnenia technického riešenia

Príklad 1

V tomto príklade podľa obrázkov 1, 2, 3, 4, 7 sa pracovný priestor nachádza v motore s vnútorným spaľovaním. Pracovný priestor je vytvorený vo vnútri statorového bloku, ktorý je na oboch stranách uzatvorený predným čelom 81 a zadným čelom 82. Tieto čelá 81, 82 ohraničujú pracovný priestor v smere osi pracovného priestoru. Ten má v priereze tvar pravidelnej trojcípej hviezdy 1, kde každé rameno 2 hviezdy 1. svojimi dvoma valcovými plochami 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b ohraničuje tri tvarovo a objemovo rovnaké komory 31, 32, 33, Všetky valcové plochy 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23 majú rovnaký polomer R, ktorý je zhodný pozdĺž celej osi hlavného priestoru.

Dvojica susedných komôr 31, 32 má spoločný stred S zaoblenia protiľahlých valcových plôch 21a, 22b. Spojnica susedných komôr 31, 32 je vytvorená v priesečníku priľahlých valcových plôch 21b, 22a. Tieto vzťahy pritom platia pre všetky dvojice, keďže hviezda 1 je pravidelná a symetrická.

Vo vnútri trojcípej hviezdy 1 je rotačné sa pohybujúci dvojboký piest 4, ktorého dĺžka v smere hlavnej osi pracovného priestoru je rovnaká ako je dĺžka dutiny v statorovom bloku a piest 4 tým tesne vypĺňa vnútro komory 3 statorového bloku od predného čela 81 až k zadnému čelu 82. Piest 4 má vonkajší prierez v tvare zlúčenia dvoch valcových plôch 51, 52 s polomerom R. Jedná sa o zhodný polomer R, akým sú zaoblené valcové plochy 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b. Piest 4 v krajnej polohe, v úvrati podľa obrázku 3 vypĺňa jednu komoru 33. Tetiva piesta 4 v úvrati siaha od hrotu komory 33 až k spojnici dvoch ostatných komôr 31, 32. V tomto príklade je šírka prierezu piesta 4 rovnaká ako je polomer R zaoblenia valcových plôch 51, 52. Dĺžka jednej valcovej plochy 54, 52 je 2nR/3. Dĺžka každej valcovej plochy 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b ie pritom nR/3.

Vo vnútri piestu 4 je prevodový mechanizmus 6 s pastorkom 9, ktorý je spojený s vystupujúcim hriadeľom 7. Ten vychádza cez zadné čelo 82 von zo statorového bloku. Ozubenie pastorka 9 a vnútorného ozubenia 10 je šikmé. Aby nedochádzalo k zubovej interferencii, ozubenie má šípové zuby s veľkým uhlom sklonu, kde sa axiálne sily eliminujú vzájomnou reakciou v rámci ozubenia.

Na obrázku 3 je piest 4 v úvrati, kde stlačil palivovú zmes do priestoru dutiny 11. Každá komora 31, 32, 33 má dutinu 11, v ktorej je tiež umiestnená zapaľovacia sviečka (tu nezobrazená). Po zapálení palivovej zmesi sa piest 4 pohybuje podľa obrázku 4 tak, že jeho druhý hrot vchádza do komory 32. Rozpínaním plynov v komore 33 sa vykonáva práca, ktorá sa prenáša prostredníctvom vnútorného ozubenia 10 na pastorok 9. Pri pracovnom cykle sa piest 4 pohybuje dookola z jednej komory 3 do následnej komory 3 (napr. z 33 do 32 a do 31), kedy sa jednou svojou valcovou plochou 52 kĺže po spoločnej valcovej ploche 23b, 22a komôr 33 a 32 a zároveň sa otáča okolo spoločného stredu S valcových plôch 23b, 22a príslušných komôr 33 a 32.

Každá komora 31, 32, 33 má prostriedky na výmenu pracovného média, teda na plnenie komôr 31, 32, 33 palivovou zmesou a vyfukovanie spalín. Krútiaci moment na výstupe počas expanzie plynov je v podstate lineárne závislý od tlaku spalín podľa obrázku 7.

Po presune piesta 4 v tomto príklade z komory 33 do komory 32 sa piest ďalej presúva do komory 31, v tejto fáze sa objem komory 31 nemení, čo umožňuje lepšie dohorenie plynov. V podstate vždy medzi expanziou a stláčaním má postupne každá komora 31, 32, 33 jednu fázu bez zmien objemu. Takáto zákonitosť vyplývajúca z novej geometrie umožňuje lepšiu prípravu zmesi pri relatívne stabilných podmienkach a zlepšuje tiež ovládanie emisných procesov.

Príklad 2

V tomto príklade podľa obrázkov 1, 2, 5, 7 je riešenie nového pracovného priestoru použité podobne ako pri príklade 1 pri spaľovacom motore. V líniách spojníc S sú osadené výkyvné tesniace lišty 12. Tie sú rotačné vložené do predného čela 81 a zadného čela 82, vykonávajú len kývavý pohyb pri presune piesta 4. Použitie výkyvných tesniacich líšt 12 zväčšuje plochu, na ktorej je realizované utesnenie valcovej plochy 51, 52.

Príklad 3

V tomto príklade podľa obrázkov 1, 2, 7, 8 je pracovný priestor využitý v motore s vonkajším spaľovaním. Do komôr 31, 32, 33 sa postupne privádza rozpínajúci plyn, ktorý posúva piest 4. Časovaním ventilov v komorách 31, 32, 33 sa reguluje výkon stroja.

V pieste 4 je votknutý vystupujúci hriadeľ 7, čo v tomto príklade tvorí prevodový mechanizmus 6. Druhý koniec vystupujúceho hriadeľa 7 nesie kotúč, ktorý sa otáča medzi vinutiami alternátora. Pohyb kotúča má povahu otáčania a zároveň posúvania podľa posuvnej zložky pohybu stredu piesta 4. Vinutia sú rozložené v dráhe obvodu kotúča. Týmto usporiadaním nie je potrebné vôbec eliminovať posuvnú zložku pohybu piesta 4.

Príklad 4

V tomto príklade podľa obrázkov 1, 2, 7, 9 je pracovný priestor súčasťou hydraulického čerpadla. Piest 4 je poháňaný vystupujúcim hriadeľom 7, ktorý prechádza cez stred zadného čela 82 a je prostredníctvom dvoch krížových kĺbov spojený so stredom piesta 4. Toto spojenie vytvára prevodový mechanizmus 6.

Príklad 5

Pracovný priestor podľa obrázku 10 je súčasťou dúchadla. Od predchádzajúcej geometrie sa líši tým, že piest 4 má v priereze šírku menšiu ako je polomer R zaoblenia valcových plôch 51, 52. V mieste spojnice je potom prechod medzi komorami 31, 32, 33 zaoblený a piest 4 sa po tejto valcovej ploche odvaľuje. Polomer zaoblenia je úmerný rozdielu medzi polomerom R a šírkou piesta 4 v priereze.

Priemyselná využiteľnosť

Priemyselná využiteľnosť je zrejmá. Podľa tohto technického riešenia je možné priemyselne a opakovane vyrábať a používať pracovný priestor stroja s meniacim, sa objemom pracovných komôr, ktoré sú ohraničené novým tvarom spaľovacích komôr a dvojbokým piestom. Opísané geometrické usporiadanie predstavuje základ pre ďalší vývoj v oblastiach rôznych strojov s meniacim sa objemom pracovného priestoru. Preto je potrebné vymenovanie rôznych spôsobov tesnenia, rôznych prevodových mechanizmov alebo rôznych možností plnenia považovať len za príklady, ktoré môžu byť predmetom ďalšieho vývoja.

Zoznam vzťahových značiek

- hviezda

2- rameno hviezdy

21a, 21b valcové plochy jedného ramena 5 22a, 22b valcové plochy druhého ramena

23a, 23b valcové plochy tretieho ramena

3- komora

31,32, 33, 3N - komory

4- piest

5- valcová plocha piesta, 51,52 valcové plochy piesta

6- prevodový mechanizmus

7- vystupujúci hriadeľ

8- čelo statorového bloku, 81 predné čelo, 82 zadné čelo

9- pastorok

10-vnútorné ozubenie

11- dutina

12- výkyvná tesniaca lišta

N - index N vyjadruje číslo komory, po čísle N=3 sa index N+1 opäť cyklicky začína od 1

S - spoločný stred protiľahlých valcových plôch susedných komôr

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Pracovný priestor s rotačné sa pohybujúcim piestom vo vnútri statorového bloku, kde piest je utesnený voči prednému a zadnému čelu statorového bloku, kde predné a zadné čelo ohraničujú pracovný priestor v smere hlavnej osi pracovného priestoru vyznačujúci sa tým, že má vnútorný hlavný tvar s prierezom pravidelnej trojcípej hviezdy (1), kde každé rameno (2) hviezdy (1) svojimi dvoma valcovými plochami (21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b) s rovnakými polomermi R ohraničujú tri tvarovo a objemovo rovnaké komory (31, 32, 33), každá dvojica susedných komôr (3N, 3N+1) má spoločný stred (S) protiľahlých valcových plôch (2Na, 2N+1b) s polomerom R, spojnica susedných komôr (3N, 3N+1) v priesečníku valcových plôch (2Nb, 2N+1a) susedných komôr (3N, 3N+1) zodpovedá spoločnému stredu (S) protiľahlých valcových plôch (2Na, 2N+1b) s polomerom R, vo vnútri trojcípej hviezdy (1) je rotačné sa pohybujúci dvojboký piest (4), ktorý má prierez v tvare zlúčenia dvoch valcových plôch (51, 52) s polomerom R, pričom tetiva piesta (4) je rovnaká alebo menšia ako je vzdialenosť hrotu komory (3) od protiľahlej spojnice, s piestom (4) je spojený prevodový mechanizmus (6) na premenu energie pracovného cyklu, pričom pri pracovnom cykle sa piest (4) pohybuje dookola z jednej komory (3N) do následnej komory (3N+1), kedy sa jednou svojou valcovou plochou (51) kĺže po spoločnej valcovej ploche (2Na, 22N+1b) jednej a následnej komory (3N, 3N+1) a zároveň sa otáča okolo spoločného stredu (S) valcových plôch (2Na, 22N+1b) jednej komory (3N) a následnej komory (3N+1), a každá komora (31, 32, 33) má prostriedky na výmenu pracovného média, kde index N vyjadruje číslo komory, po čísle N=3 sa index N+1 opäť cyklicky začína od 1.
2. Pracovný priestor vo vnútri statorového bloku s rotačné sa pohybujúcim piestom podľa nároku 1 vyznačujúci sa tým, že šírka piesta (4) zodpovedá polomeru R valcových plôch (51,52).

n
3. Pracovný priestor vo vnútri statorového bloku s rotačné sa pohybujúcim piestom podľa nároku 1 vyznačujúci sa tým, že šírka piesta (4) je menšia ako je polomer R valcových plôch (51, 52) a spojnica je zaoblená, pričom polomer zaoblenia spojnice zodpovedá rozdielu medzi veľkosťou polomeru R a šírkou piesta (4).
4. Pracovný priestor vo vnútri statorového bloku s rotačné sa pohybujúcim piestom podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 3 vyznačujúci sa tým, že prevodový mechanizmus (6) zahrňuje vystupujúci hriadeľ (7), ktorý prechádza aspoň cez jedno čelo (81,82).
5. Pracovný priestor vo vnútri statorového bloku s rotačné sa pohybujúcim piestom podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 4 vyznačujúci sa tým, že prevodový mechanizmus (6) pozostáva z ozubeného pastorka (9) s osou v hlavnej ose pracovného priestoru, k pastorku (9) prilieha vnútorné ozubenie (10) v eliptický vytvarovanom vnútri piesta (4), pričom pastorok (9) je spojený s hriadeľom (7) vystupujúcim zo statorového bloku.
6. Pracovný priestor vo vnútri statorového bloku s rotačné sa pohybujúcim piestom podľa nároku 5 vyznačujúci sa tým, že ozubenie pastorka (9) a vnútorného ozubenia (10) je šikmé, výhodne šípovité.
7. Pracovný priestor vo vnútri statorového bloku s rotačné sa pohybujúcim piestom podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 3 vyznačujúci sa tým, že prevodový mechanizmus (6) pozostáva z hydraulického čerpadla.
8. Pracovný priestor vo vnútri statorového bloku s rotačné sa pohybujúcim piestom podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 4 vyznačujúci sa tým, že prevodový mechanizmus (6) zahrňuje vystupujúci hriadeľ (7) votknute spojený so stredom piesta (4), pričom vystupujúci hriadeľ (7) prechádza cez otvor v aspoň jednom čele (81, 82) statorového bloku a príslušný otvor má veľkosť aspoň v podobe dráhy vystupujúceho hriadeľa (7).
9. Pracovný priestor vo vnútri statorového bloku s rotačné sa pohybujúcim piestom podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 4 vyznačujúci sa tým, že vystupujúci hriadeľ (7) je prostredníctvom aspoň jedného kĺbu spojený so stredom piestu (4), pričom vystupujúci hriadeľ (7) je otočné uložený v aspoň jednom čele (81,82) a to v hlavnej osi pracovného priestoru.
10. Pracovný priestor vo vnútri statorového bloku s rotačné sa pohybujúcim piestom podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 9 vyznačujúci sa tým, že v línií spojnice je uložená výkyvná tesniaca lišta (12).
11. Pracovný priestor vo vnútri statorového bloku s rotačné sa pohybujúcim piestom podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1až10 vyznačujúci sa tým, že je súčasťou spaľovacieho motora s vnútorným alebo vonkajším spaľovaním, ktorý zahrňuje tiež rotačný zotrvačník pripojený k vystupujúcemu hriadeľu (7), pričom hlavný tvar pracovného priestoru je doplnený o kompresný priestor v pieste (4) a/alebo v každej komore (31, 32, 33).
12. Pracovný priestor vo vnútri statorového bloku s rotačné sa pohybujúcim piestom podľa nároku 11 vyznačujúci sa tým, že kompresný priestor je tvorený dutinou (11) na aspoň jednej valcovej ploche (21 a, 21 b, 22a, 22b, 23a, 23b) každého ramena (21, 22, 23).
13. Pracovný priestor vo vnútri statorového bloku s rotačné sa pohybujúcim piestom podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1až10 vyznačujúci sa tým, že je súčasťou stroja na premenu mechanickej energie privádzanej k vystupujúcemu hriadeľu (7) na dynamickú a/alebo tlakovú energiu média privádzaného do vnútra statorového bloku.
14. Pracovný priestor vo vnútri statorového bloku s rotačné sa pohybujúcim piestom podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1až13 vyznačujúci sa tým, že prostriedky na výmenu pracovného média majú podobu ventilov v blízkosti hrotov komôr (31, 32, 33), výhodne sú ventile ovládané hydraulickým a/alebo elektrickým rozvodom.
15. Pracovný priestor vo vnútri statorového bloku s rotačné sa pohybujúcim piestom podľa ktoréhokoľvek z nárokov 8, 11 až 14 vyznačujúci sa tým, že piest (4) je prepojený s rotorom pohybujúcim sa medzi vinutiami na

5 výrobu elektrickej energie, vinutia sú uložené po bokoch rotora, ktorý má tvar plochého kotúča.