CZ20002916A3

CZ20002916A3 - Stroj s otočným pístem

Info

Publication number: CZ20002916A3
Application number: CZ20002916A
Authority: CZ
Inventors: Kjell Vading
Original assignee: Vading Motor As
Priority date: 1998-02-25
Filing date: 1999-02-19
Publication date: 2001-03-14
Also published as: NO990364D0; WO1999043926A1; IL137748A0; IL137748A; IS2117B; PL197854B1; DE69918807T2; CN1292060A; KR100581333B1; BR9908259A; NZ506191A; KR20010041305A; ATE271649T1; CA2321636A1; EP1056929B1; PT1056929E; PL342739A1; ES2226337T3; DK1056929T3; JP4523152B2

Description

Stroj s otočným pístem

Oblast techniky

Přihlašovaný vynález se týká stroje s otočným pístem obsahujícího blok, který má dutinu, rotor umístěný v Moku, kdy tento rotor má osu rotoru a obvodový povrch, vstupní a výstupní průchody ve spojení s řečenou dutinou, jednu nebo více lopatek, které jsou radiálně kluzně umístěny ve štěrbinách vytvořených v rotoru, přičemž každá lopatka směřuje radiálně

... zwt . V.rt&t*. rrttn«n« ·.„ a. nrí«pime>«žím. «£w4«-yii - iMOPAvmí. Vnmnni t*gn&í

-'· W »* WW··** VMXA ««j V*U’AW«»*WX ’^!ηΐ>νΐΜ'*»Τν^Λ> část dutiny a je vymezena vnitřním povrchem bloku, obvodovým povrchem rotoru a bočním povrchem přinejmenším jedné lopatky.

Dosavadní stav techniky

Stroj s otočným pístem je termodynamickým strojem, který se může v některých provedeních používat jako spalovací motor, tepelný výměník, čerpadlo, podtlakové čerpadlo a kompresor. Rotační stroj se může sestavovat z několika jednotek a sériově tak, aby princip tohoto stroje byl použitelný jak pro kompresorovou jednotku, tak i pro spalovací motor s kompresorem. Již na počátku je potřebné vzít v úvahu, že rotační stoj nemá žádný klikový hřídel a že výkon, který (to stoje vstupuje nebo ze stroje vystupuje, se dosahuje přímým vstupem na rotor nebo přímým výstupem z rotoru.

Spalovací motory rotačního typu podle dosavadního stavu v této oblasti techniky se sestavují jako motory s otočným pístem. Taková provedení mají otočný píst, kdy tento píst má podobu rotoru, který má tvarové uspořádání trojúhelníka s oblouky a který je umístěn v kruhovém vrtání válce. Kromě složitého konstrukčního řešení mají takové motory navíc nevýhodu v tom, že rotor vykazuje značné těsnicí problémy ve vztahu ke stěně válce. Navíc takové spalovací motory vykazují nadměrnou spolřebu paliva.

V dosavadním stavu techniky je zDE-3011399 znám spalovací motor, který obsahuje blok motoru mající pracovní komoru, v níž je umístěn souvisle se otáčející rotor, a vstup a výstup pro odvádění výfukových plynů. Tento rotor je celkově válcovitý a otáčí se v elipticky • · · ·

-2konstruované dutině, která obsahuje diametrálně opačné spalovací komoiy, jež jsou vymezeny povrchem rotoru a vnitřním povrchem dutiny. Na rotoru jsou vytvořeny radiálně vedené, kluzné štěrbiny, do kterých se umisťují a které vodí lopatkové písty, jež mají schopnost vykonávat v kluatých štěrbinách kluzný pohyb radiálně ven a dovnitř. Lopatky jsou článkově připojeny prostřednictvím spojovací tyče s klikovým čepem, který je dále součástí klikového hřídele s otočnými čepy. Při otáčení rotoru se pístové lopatky pohybují radiálně ven a dovnitř v kluzných štěrbinách v důsledku jejich připojení k řečenému klikovému čepu. Takto bude jedna sada lopatek pracovat v jedné části dutiny, tzn. v jedné spalovací komoře, zatímco druhá sada lopatek .bude pracovat -v Hiam^álnA/waXné komoře

Patent USA číslo 4 451 219 popisuje parní rotační motor, který má dvě komory a nemá žádné ventily. Rovněž tento motor má dvě sady rotorových lopatek, přičemž každá sada obsahuje tři lopatky. Každá sada rotorových lopatek se otáčí kolem vlastního excentrického bodu stacionárního, společného klikového hřídele v eliptickém bloku motoru. Rotor bubnového typuje umístěn uproslřed bloku motoru a vymezuje dvě diametrálně opačné, radiálně pracující komory. Dvě sady rotorových lopatek se pohybují v podstatě radiálně ven a dovnitř v kluzných drážkách v rotoru tak, jako v případě motoru, jehož popis je uveden v předcházejícím textu. Také v právě popisovaném motoru jsou lopatky neseny v jejich na jejich středových koncích v excentricky umístěném čepu hřídele, který je upevněn. Lopatky však nesou připojeny článkově, nýbrž jejich čepy se mohou na opačném konci pootáčet v ložisku, které je obvodově umístěno v rotoru.

Čerpadla a kompresory lopatkového typu jsou rovněž známé. Patent USA 4 451 218 se zaměřuje na lopatkové čerpadlo mající tuhé lopatky a rotor, který je excentricky umístěn v bloku čerpadla. Rotor má štěrbiny, kterými procházejí lopatky v radiálním směru a které tyto lopatky vodí. Na každé straně kluzných drážek se nacházejí těsnění.

Patent USA číslo 4 385 873 předvádí rotační motor lopatkového typu, které se může používat jako motor, kompresor nebo čerpadlo. Také v tomto případě je uplatněno excentrické umístění rotoru tohoto motoru a rovněž tak tímto rotorem radiálně prochází určitý počet tuhých lopatek.

Další příklady dosavadního stavu v této oblasti techniky jsou popisovány v patentech USA ěíslo 4 767 295 a ěíslo 5 135 372.

• · '· · tt · * tt

-3Podstata vynálezu

Jedním z citů přihlašovaného vynálezu je vyvinutí motoru s otočným pístem majícího vysokou výkonnost, mzkou spotřebu paliva a níácé emise znečišťujících látek, jako je oxid uhelnatý, plyny obsahující dusík a nespálené uhlovodíky.

Dalším cílem přihlašovaného vynálezu je vyvinutí stroje s otočným pístem majícího kompaktní konstrukční uspořádání, což znamená, že tento stroj má malý zdvihový objem a má celkově malý obsah s ohledem na výstupní výkon.

_ Vsnnladiis nřibJašoYaiíým-YynJle^mjeAyvdnutstrojtakcváhotypUjkterý-jspGpsán v úvodní části této patentové specifikace a který se vyznačuje tím, že každá lopatka je připojena prostřednictvím článků na ose k jednomu konci ovládacího ramena a je na druhém konci prostřednictvím otočného čepu pootáčivě připojena k upevněnému nosnému hřídeli, jehož středová osa je shodná s osou procházející středem dutiny bloku, kdy tato osa je vedena rovnoběžně s osou rotoru a v určité vzdálenosti od této osy rotoru, a že vlastní rotor tvoří jednotku pro výkonový výstup nebo výkonový vstup. Výše popisovaným provedením je čistý stroj s otočným pístem, kterým může být kompresor nebo spalovací motor bez vnějšího kompresoru nebo s vnějším kompresorem.

Je výhodné, že každý lopatkový břit opisuje výseč povrchu válce mající střed zakřivení na ose procházející spojem, který připojuje lopatku k ovládacímu ramenu. Účel tohoto řešení spočívá v tom, že břit lopatky může být vždy na linii vedené rovnoběžně s osou rotoru tečný ve vztahu k vnitřnímu povrchu dutiny, ačkoli se tohoto povrchu nedotýká. V průběhu otáčení se tato linie se bude na břitu lopatky přemisťovat a bude vždy opisovat povrch válce, který se přibližně podobá vnitřnímu povrchu bloku s rozdílem vůle, jež existuje pouze mezi břitem lopatky a vnitřním povrchem bloku. Vůle mezi břitem lopatky a vnitřním povrchem dutiny by měla být tak malá, jak je to jen prakticky proveditelné.

V obzvláště výhodném provedení je délka oblouku výseče povrchu válce a tím i tloušťka každé lopatky určována geometrickými vztahy, a to poloměrem výseče povrchu válce, vzdáleností mezi středovou osou dutiny a osou procházející spojem, který připojuje lopatku k ovládacímu ramenu, a vzdáleností mezi osou rotoru a středovou osou dutiny. Jsou-li splněny tyto geometrické podmínky, pak vzniká optimální konstrukční uspořádání, které • « · · · · • · • 999 • · • 9

9

-4zajišťuje, že břit lopatky bude vždy tečný ve vztahu k vnitřnímu povrchu dutiny v průběhu úplného otočení rotoru, a takové provedení bude moci dobře pracovat bez použití těsnění.

Je potřebné uvést, že tloušťka lopatky může být vetší, aniž by docházelo k nějakému jevu, který by ovlivňoval utěsnění vůči vnitřnímu povrchu dutiny. Pokud je však tloušťka lopatky menší než optimální rozměr, pak se tečna břitu lopatky vůči vnitřnímu povrchu dutiny nebude dosahovat v částech otáčky lopatky otáčející se s rotorem a lim vznikne požadavek normálního utěsnění břitu lopatky. Čím je lopatka tenčí s ohledem na optimální rozměr, tím větší je oblast, v níž není břit lopatky tečný k vnitřnímu povrchu dutiny.

= — V. některých nroverfenícti ag .j«ví» jako použitslnéiUíRÍsťováaí těsnicích. prostředků mezi břiíem lopatky a vnitřním povrchem bloku. Výhodné je umisťování těsnicích prostředků na břítovou stranu lopatky a takto těsnicí prostředky přebíhají po vnitřním povrchu dutiny. V některých případech může být rovněž použitelné umisťování těsnicích prostředků mezi lopatkovými štěrbinami v rotoru a přinejmenším jednou boční stranou lopatky. Těsnicí prostředky se mohou rovněž umisťovat mezi vnitřním povrchem bloku a obvodovým povrchem rotoru tam, kde jsou tyto povrchy vzájemně tečné, popřípadě v oblasti, kde se vzájemně protínají.

Do drážek v rotoru je možné umístit kluzná ložiska v zájmu snižování opotřebovávání lopatek na minimum a prodloužení pracovní životnosti. Tato kluzná ložiska mohou mít podobu vyměnitelných ložiskových vložek nebo mohou být trvale zabudována v rotoru.

V jednom provedení může obvodový povrch rotoru pronikat do vnitřního povrchu bloku v rozsahu určitého úseku a v takovém případě je v řečeném povrchu bloku motoru vytvořeno odpovídající vybrání.

V jednom provedení podle přihlašovaného vynálezu obsahuje stroj s otočným pístem přinejmenším jednu kompresorovou jednotku, která se otáčí společně s jednotkou spalovacího motoru a má takové konstrukční uspořádání, které odpovídá konstrukčnímu uspořádání jednotky spalovacího motoru, což znamená, že navíc k průchodům, které propojují příslušné dutiny, má oddělenou dutinu, samostatný rotor a zvláštní lopatky.

V zájmu dosažení cíle stabilizování upevněného nosného hřídele v bloku může být volný konec nosného hřídele upevněn uvnitř vlastního rotoru pomocí prostředků známého konstrukčního uspořádání excentrického adaptéru a ložiska.

« ·

Přehled obrázků na výkrese

Nyní bude proveden podrobnější popis příkladu provedení stroje s otočným pístem podle přihlašovaného vynálezu s odkazem na připojená vyobrazení, na nichž:

obr. 1 je perspektivní pohled na jedno provedení stroje s otočným pístem v podobě spalovacího motoru a dvou navazujících kompresorů, které jsou po jednom umístěny na obou stranách spalovacího motoru, kdy se jedná o provedení ve smontovaném stavu;

obr. 2 předvádí stroj s otočným pístem v situaci, ve které je jedno z koncových vík . odstraněno:_________—_____----------------= obr. 3 předvádí stroj s otočným pístem, který je nakreslen na obr. 2, avšak s rozdílem odstranění koncového ložiska;

obr. 4 předvádí stroj s otočným pístem, který je nakreslen na obr. 3, avšak s rozdílem odstranění dalšího dílu bloku s výsledným předvedením větší částí rotoru;

obr. 5 předvádí stroj s otočným pístem, kteiý je nakreslen na obr. 4, avšak s rozdílem odstranění dalšího dílu bloku s výsledným předvedením větší části rotoru;

obr. 6 předvádí stroj s otočným pístem, kteiý je nakreslen na obr. 5, avšak s rozdílem odstranění dalšího dílu bloku s výsledným předvedením větší části rotoru;

obr. 7 předvádí stroj s otočným pístem, který je nakreslen na obr. 6, následně po odstranění jedné z polovin skříně rotoru s jasným výsledným předvedením lopatkové jednotky rotoru;

obr. 8 předvádí stroj s otočným pístem, který je nakreslen na obr. 7, následně po odstranění lopatkové jednotky rotoru, takže navíc k nosnému hřídeli, jenž je excentricky umístěn v bloku, zůstává v bloku druhá polovina skříně rotoru;

obr. 9 předvádí stroj s otočným pístem, který je nakreslen na obr. 8, avšak s rozdílem odstranění přinejmenším části rotoru;

obr. 10 předvádí stroj s otočným pístem následně po odstranění další části bloku; obr. 11 předvádí stroj s otočným pístem následně po odstranění další části bloku, takže zůstává pouze druhé koncové víko společně s excentricky umístěným nosným hřídelem; obr. 12 předvádí excentricky umístěný nosný hřídel;

obr. 13 předvádí sestavenou lopatkovou jednotku rotoru obsahující tři lopatkové součásti;

• ·

-6obr, 14 předvádí jednotku, která je nakreslena na obr. 13, v rozložení a rozestavení jednotlivých součástí;

obr. 15 předvádí jednu polovinu tělesa rotoru při pohledu zvenčí;

obr. 16 předvádí tutéž polovinu tělesa rotoru, avšak tentokrát při pohledu zevnitř;

obr. 17 předvádí dolní polovinu tělesa rotoru při pohledu zevnitř;

obr. 18 předvádí dolní polovinu tělesa rotoru při pohledu zvenčí;

obr. 19 je pohled předvádějící princip druhého provedení stroje s otočným pístem podle přihlašovaného vynálezu, tentokrát v podobě kompresoru nebo čerpadla majícího čtyři lopatky, _ obr., 20. předvádí další .provedení. stroje s otočným, pístem. majícím. čtyři lopatky, v němž obvodový povrch rotoru proniká v rozsahu určitého úseku do vnitřního povrchu bloku v souladu s přihlašovaným vynálezem;

obr. 21 je pohled předvádějící princip druhého provedení stroje s otočným pístem podle přihlašovaného vynálezu, kdy toto provedení má pouze jednu lopatku;

obr. 22 předvádí excentrický adaptér, který nese rotor, jenž je excentrický s ohledem na dutinu bloku.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 předvádí jedno provedení stroje 10 s otočným pístem podle přihlašovaného vynálezu. Mělo by se vzít v úvahu, že toto je provedení stroje, které se sestavuje z jednotky spalovacího motoru a dvou kompresorových jednotek, jež jsou po jedné umístěny na obou stranách jednotky spalovacího motoru, a ve kterém se všechny tyto jednotky otáčejí společně. Dále by povšimnuli nemělo uniknout, že konstrukční uspořádání a výroba tohoto motoru vykazuje takovou přesnost, která udržuje používám těsnění na minimu. V úvahu se bere používání labyrintových těsnění. Další zkoušky, které budou časově následovat, toto ukáží a podle předpokladu přinejmenším některá provedení budou dohře pracovat bez těsnění a bez mazání s výjimkou ložisek, která se utěsňují a mažou předem. Materiálem pro výrobu mohou být různé třídy oceli, ale v některých provedeních jsou dobře použitelné i plasty a teflon.

Stroj 10 s otočným pístem, který je nakreslen na obr. 1 až 18, má konkrétní provedení spalovacího motoru s kompresorem. Motor 10 obsahuje blok 5, který má několik vnitřních válcovitých povrchů, jež obklopují excentricky umístěný rotor 2, přičemž na vyobrazení je

Γ» · • ·

-7předvedena výkonová výstupní část rotoru 2. Povšimnutí hy nemělo uniknout, že v motoru neexistuje klikový hřídel a výkon se odebírá přímo z rotoru 2. Rotor 2 se otáčí kolem osy A otáčení. Blok 5 se konstruuje z určitého počtu desek, které mají podobnou tloušťku a vnější tvar. Kromě toho se blok 5 může zhotovovat ze dvou polovin, které se umisťují ksobě. Zhotovování blokuje však otázkou volby, kterou musí provádět zkušený odborník v této oblasti techniky.

Motor 10 s otočným pístem dále obsahuje vstupní průchody 3 pro přivádění směsi paliva a vzduchu a výstupní průchody 4 pro odvádění výfukových plynů. Jednotlivé částí bloku 5se. udržují- pohromadě pomocí₌prostředků - šroubů, - které ~ jsou ; umístěny=v otvorech -13 v každém robu Moku 5. Jednotlivé desky, které konstrukčně tvoří Mok 5, jsou označeny odkazovými značkami 5a až 5g. V tomto smyslu deska 5a představuje horní koncové víko a deska 5g představuje dobu koncové víko.

Obr. 2 předvádí stroj s otočným pístem, který je nakreslen na obr. 1, avšak s rozdílem odstranění horního koncového víka 5a. V důsledku toho se objevuje horní koncové ložisko 14. Při pohledu zevnitř na koncové víko 5a je vidět, že v tomto koncovém víku 5a je vytvořeno knihové vyhloubení pro umístění ložiska 14. Takto koncové ložisko 14 účinkuje jako koncová opora pro rotor 2.

Obr. 3 předvádí tentýž stroj s otočným pístem, který je nakreslen na obr. 2, avšak s rozdílem odstranění koncového ložiska 14 z konce rotoru 2. Takto lze vidět část rotoru 2.

Obr. 4 předvádí totéž co obr. 3, avšak s rozdílem odstranění další desky 5b bloku. Takto se objevuje větší část rotoru 2 a je vidět rotorová lopatka la. Rovněž je předveden vstupní průchod 3. Vstupní průchod 3 vede zvnějšku bloku 5 motoru do komory 9a nacházející se uvnitř Moku 5. Část rotoru 2, která má lopatku la a blokovou část 5c a která je předvedena na obr. 4, tvoří první kompresorovou jednotku, která se otáčí kolem osy A.

Na obr. 5 je odstraněna další část 5c bloku 5, v důsledku čehož se objevují další částí rotoru 2. Takto je předvedena rotorová lopatka lb. která se pohybuje v komoře 9b a společně s příslušnou částí rotoru 2 tvoří jednotku spalovacího motoru. Z komory 9b jednotky spalovacího motoru je vyveden výstupní otvor 4, který odvádí výfukové plyny do okolního prostředí.

Na obr. 6 je odstraněna další část 5c bloku 5, v důsledku čehož se objevuje více detailů jednotky spalovacího motoru.

· ί·

9 » • · ··

-8Na obr. 7 je odstraněna horní polovina 2a rotoru 2 a jasně se objevuje lopatková jednotka i s příslušnými lopatkami la, lb. V právě popisovaném provedení obsahuje lopatková jednotka 1 tří kompresorové lopatky la a tři lopatky lb spalovacího motoru. Každá lopatka la, lb je článkově připojena k jednomu konci ovládacího ramena 7, které je na druhém konci pootáčivě zavěšeno na stacionárním nosném hřídeli 8 majícím středovou osu B, jež je shodná s podélnou osou bloku 5 motoru. Toto je jako celek předvedeno na obr. 8 až 12. Ovládací rameno7 nepřenáší žádný výkon, avšak zajišťuje, aby každá lopatka la. lb vykonávala řízený pohyb kluzně v radiálním směru dovnitř a ven ve vodicích štěrbinách 11 v rotoru 2, takže Jonaíkové^břity-jsou-vždy^v.průběhii-otáčeíiísrotorur^ítsčné-vs-vzíahu-vvni^ním-povTchůni bloku. Odkazová značka 6 označuje excentrický adaptér, který bude v dalším textu dále popisován s odkazem na obr. 22. Další kompresorová jednolka leží pod jednotkou spalovacího motoru a je úplně stejná jako horní kompresorová jednotka,

Na obr. 8 je předvedena dolní část 2b rotoru 2 po předchozím odstranění lopatkové jednotky L Na tomto vyobrazení jsou jasně vidět radiálně vedené štěrbiny 11, v nichž se pohybují příslušné lopatky la, lb, lc. Jak již bylo uvedeno v předcházejícím textu, nosný hřídel 8 prochází středem dutiny 9 bloku 5. Osa A rotoru 2 prochází rovnoběžně se středovou osou B bloku 5, avšak je vedena excentricky s ohledem na osu B bloku 5. Tato excentrická poloha je předvedena na obr. 7, kde jsou nakresleny obě osy A a B. Na základě účinnosti této excentrické polohy se dosahuje radiální pohyb nebo vynucený pohyb odpovídajících lopatek la. lb. lc směrem dovnitř a ven v jejích příslušných vodicích štěrbinách 11 v rotoru 2.

Obr. 9 předvádí dutinu 9 v bloku 5 motoru po předcházejícím odstranění dolní části 2b rotoru 2.

Obr. 10 předvádí situaci po předchozím odstranění ještě další části Se bloku;

Na obr. 11 je předvedeno poslechli, koncové víko 5g P° předcházejícím odstranění deskové části 5f.

Obr. 12 předvádí stacionární nosný hřídel 8, který je připevněn ke stacionární koncové přírubě 15.

Obr. 13 předvádí sestavenou lopatkovou jednotku X která je určena pro umístění na stacionárním nosném hřídeli 8. Jak již bylo zmíněno v předcházejícím textu, lopatková jednotka 1 obsahuje lopatku lb spalovacího motoru a dvě kompresorové motorové lopatky la a lc. které jsou umístěny na obou stranách lopatky lb spalovacího motoru. Každá sada lopatek la, lb. lc

-9je článkově připojena k příslušnému ovládacímu ramenu 7. Bylo zjištěno, že, obsahuje-li lopatková jednotka 1 tři sady lopatek, je výhodné provést konstrukční úpravy příslušných ovládacích ramen 7 tak, aby každá sada lopatek la, lb. lc vykazovala vzájemně rozdílnou vzdálenost, jak je to předvedeno na obr. 14. Každé ovládací rameno 7 obsahuje ložisko 16. které umožňuje otáčení sad lopatek la. lb. lc a každého ovládacího ramena 7 kolem stacionárního nosného hřídele 8. Navíc každá sada lopatek má článkové spojení v podobě otočného čepu 17 majícího osu C otáčení, která prochází mezi sadami lopatek la. lb. lc a dvěma ovládacími rameny 7.

₌₌====Dá!eby mělo být pochopiís!né_ř& v právě posuzovaném,optimálnímprovedení motoru existuje určitý vztah mezi tloušťkou každé lopatky, vzdáleností mezí osou C a osou B a excentrickou polohou rotoru 2 s ohledem na blok 5, což znamená s ohledem na vzdálenost mezi osou A a osou B. Toto je nezbytné kvůli tomu, že lopatkové břity Ibt mají kopírovat v předem stanovené vzdálenosti a s minimální vůlí vnitřní povrch 20 bloku 5. Navíc povrch lopatkových břitů lbt musí být zakřiven tak, aby tento povrch kopíroval nebo byl tečný ve vztahu k vnitřnímu povrchu 20 bloku 5 při existenci malé vůle. Tečný bod se však přemisťuje po obloukovém povrchu lopatkového břitu lbt a chová se jako výkyvný pohyb na vnitřním povrchu 20. Aby se tato okolnost dala do souladu s konstrukčními požadavky, je nutné, aby se střed zakřivení lopatkových břitů lbt nacházel na ose C, která připojuje lopatku lb k ovládacímu ramenu 7. Toto bude snadněji srozumitelné při studování obr. 19 až 21. Tentýž vztah, který byl uveden v předchozím textu, rovněž platí pro kompresorové lopatky la a lc. které mají jejich vlastní tloušťku, zvláštní vzdálenosti a zakřivení břitů lopatek.

Povrchy lopatkových břitů mohou být vybaveny λ/hodnými těsnicími prostředky pro styk s vnitřním povrchem 20 bloku 5. Nejvíce se však upřednostňuje, aby k žádnému styku těchto povrchů nedocházelo, a za těchto okolností může přijatelné řešení uplatňovat používání labyrintových těsnění na povrchu lopatkových břitů v nutném rozsahu a konstrukčním uspořádání.

Obr. 15 předvádí horní část 2a rotoru 2, která tvoří hlavu pro výkonová výstup, zatímco obr. 16 předvádí tentýž díl, avšak obráceně, takže lze vidět vnitřní dutinu a vodicí štěrbiny 11. v nichž se lopatky la horního kompresoru kluzným způsobem pohybují v radiálním směru dovnitř a ven.

· · ’·

Obr. 17 předvádí dolní část 2b rotorového tělesa 2 při pohledu zevnitř a obr. 18 předvádí tentýž díl při pohledu zvenčí, takže lze vidět příslušné kluzné štěrbiny 11b pro lopatky lb spalovacího motoru a příslušné kluzné štěrbiny 11c pro lopatky lc dolní kompresorové jednotky.

Nyní bude popsána činnost motoru s odkazem na obr. 4 až 6. Jak již bylo v předchozím zmiňováno, právě popisované provedení přihlašovaného vynálezu obsahuje spalovací motor mající na obou stranách vždy jednu kompresorovou jednotku. Rotor 2 se bude otáčet kolem své středové osy A ve směru, který je na obr. 4 vyznačen šipkou R, Při otáčení rotoru 2 nasávají kompresorové_: Innafty^t»^ Vteré^oWhají.-v.iompresorG^/éíkísnoře^ 9b,” směs-paliva=a^ vzduchu skrze průchod 3 do komory 9b. Sací perioda začíná tehdy, když lopatka la míjí průchod 3 vedoucí do komory 9b. a trvá až do okamžiku, kdy následují lopatka míjí tentýž vstupní otvor. Ta strana kompresorové lopatky la, která směřuje opačně ve smyslu otáčení, tvoří sací stranu kompresoru, zatímco ta strana, jež směřuje ve shodně se směrem otáčení, tvoří stlačovací stranu. To znamená, že v okamžiku, kdy kompresorové lopatky la míjejí vstupní otvor průchodů 3 do komory 9a, začíná stlačovací strana svou kompresní činnost, zatímco opačná strana provádí svou sací činnost Vzhledem ktomu, že komora 9a se zužuje v souvislosti s přibližováním vnitřního povrchu 2Q k obvodovému povrchu 21 rotoru, provádí se kompresní činnost známým způsobem během přemisťování lopatek v komoře 9a. ___

Další průchody jsou vytvořeny mezi kompresorovou komorou 9a a spalovací komorou 9b v jednotce spalovacího motoru, která se nachází v návaznosti na kompresorovou jednotku v další „vrstvě“, jak je to předvedeno na obr. 5 a 6. Každý průchod vede z nejužší části kompresorové komory 9a a ústí do spalovací komory 9b. kde se tato komora začíná rozšiřovat a tvoří společně s lopatkami 9b expanzní komoru. Průchod nebo průchody mohou být umístěny ve vhodných místech v tělese bloku 5 motoru nebo v rotoru, jehož lopatky la. lb účinkují jako ventily umožňující vstup paliva ve správném okamžiku. Na obr. 6 je vyústění průchodu z dolní kompresorové komory 9c do spalovací komory 9b označeno odkazovou značkou 12. Odpovídající vyústění průchodu z horní kompresorové komory 9a je vytvořeno skrze blok 5, avšak toto není na vyobrazení předvedeno. Avšak tato vyústění jsou v průchozím propojení s malými zářezy 18 v rotoru 2 pro rychlé převádění tlaku z kompresorové komory 9a do spalovací komory 9b. Takto vyústění 12 průchodů a zářezy účinkují jako ventily se vzájemným vztahem k sobě.

- 11 Směs paliva se spaluje přibližně v oblasti, v níž se na obr. 6 nachází zářez 18, a k zážehu dochází tehdy, když se lopatka lb přibližuje k tomuto místu. Poté, kdy se rotor 2 a lopatky lb přemístí v rozsahu určitého kruhového oblouku, který odpovídá expanzní fázi, se vystavuje průchod 4 a výfukové plyny se uvolňují do okolního prostředí.

Z obsahu předcházejícího textu vyplynulo, že směs paliva a vzduchu se přivádí do jednotky spalovacího motoru zobou stran , tzn. z horní a dolní kompresorové jednotky. V dalších provedeních se může uplatňovat pouze jedna kompresorová jednotka, vnější kompresorová jednotka nebo kompresorová jednotka může být zcela vynechána. Počet sad _? lopatek, může.být různý, podleuvažovanéhozáměrupříslušného provedení.__—=

Obr. 19 předvádí provedení podle přihlašovaného vynálezu, které používá kompresor se čtyřmi lopatkami. Podobně jako v již popsaném provedení toto provedení obsahuje schematicky popsaný blok 5 a rotor 2, avšak má čtyři lopatky X které se pohybují radiálním směrem ven a dovnitř v kluzných štěrbinách 11, jež jsou vytvořeny v rotoru 2. Blok 5 má dutinu 9, jejíž střed se nachází na ose B a vnitřní povrch 20. kterého se téměř dotýkají koncové povrchy lopatek I.

Rotor 2 má vnější obvodový povrch 21 a otáčí se kolem osy A rotoru. Mezi polohou B a D se nachází vnitřní povrch 20 bloku 5, který opisuje výseč povrchu válce, jenž odpovídá v podstatě výseči obvodového povrchu 21 rotoru 2. V tomto smyslu lze úplný vnitřní povrch bloku popisovat tak, jak by byl tvořen dvěma nedokončenými válcovitými povrchy nebo výsečemi povrchů válců, které nemají shodnou středovou osu a ve kterých se menší válcovitý povrch vřezává do většího válcovitého povrchu v rozsahu předem stanovené výseče válce.

Tato poloha (C a D), v níž se oba válcovité povrchy protínají, tvoří takový typ ventilů, které účinně znemožňují zpětné proudění plynů. V jiných případech existuje možnost použití labyrintových těsnění, která by se za těchto okolností umisťovala v oblasti C a D, a to s možností umístění v celé oblasti mezi C a D. Vzdálenost mezi C a D může být různá nebo se může optimalizovat podle technických požadavků příslušného provedení stroje. Rovná-H se vzdálenost mezi C a D nule, pak je vnitřní povrch bloku 5 válcovitý a obvodový povrch 21 rotoru 2 je tečný k vnitřnímu povrchu 20 na linii u polohy C, D.

Když se rotor 2 otáčí ve směru šipky R, vzduch se nasává skrze vstupní průchod I. Bezprostředně následující lopatka 1 přemisťuje nasátý vzduch a zahajuje stlačovací činnost tehdy, když lopatka 1 míjí svou nejnižší polohu (šest hodin na obr. 19). Vzduch se stlačuje

-1244 ·4 ·· ·· • 4 · · 4 · * 4

4 4 4 4 4 4 4

4 444 · · · · ·

4 * »444

44 44 44 proti výstupnímu průchodu U v důsledku dalšího pohybu lopatky 1 směrem k nejvyšší poloze (dvanáct hodin na obr. 19).

Obr. 20 předvádí jednoduchý rotační stroj se čtyřmi lopatkami, který má v tomto případě podobu čerpadla nebo kompresoru. Tento stroj se značně podobá kompresoru, jehož popis byl právě proveden s odkazem na obr. 19. Avšak v tomto provedení se jasněji projevuje excentrická poloha kruhů (válcovitých povrchů), které se vzájemně protínají. Rotor 2 se pohybuje ve směru šipky R. Vzduch se nasává skrze vstupní průchod I. Vzduch se nasává a unáší činností lopatek a znovu se odvádí ze stroje skrze výstupní průchod U.

...... Obr21 - předvádí r rotační ; stroj s ® jednou; lopatkou, - který= má =.V;tomto ~ případe-pndnhu.

čerpadlové nebo kompresorové jednotky, kdy na tomto vyobrazení jsou rovněž ukázány případně použitelné těsnicí prostředky 23 a ložiska 22. Těsnicími prostředky mohou být stírací těsnění nebo labyrintová těsnění. Ložiska 22 mohou mít podobu vložek z použitelného ložiskového materiálu, jako je ložiskový kov nebo bronz, přičemž v některých provedeních lze používat teflon. Na břit lopatky se rovněž může umístit těsnění 24, které je ve styku s vnitřním povrchem 20' bloku nebo tento vnitřní povrch 20' stírá. Mezi vstupním otvorem 1 a výstupním otvorem U se výhodně umisťuje těsnění 28. kterým je výhodně labyrintové těsnění.

Rotační stroj s jednou lopatkou vyžaduje vyvažovači závaží (nejsou předvedena) v zájmu vyvažování účinků působení sil hmoty. Tento obr. 21 obzvláště předvádí geometrické vztahy, které se uplatňují v případě optimálního stroje. Vymezení pojmu optimální stroj vychází 7ř skutečnosti, že jde o stroj, který vyžaduje minimální uplatňování stíracích nebo dotykových těsnění a ve kterém jsou všechna dotyková těsnění výhodně vynechána. Jsou však přijatelná těsnění, která nepatří mezi dotyková těsnění, jako jsou labyrintová těsnění.

Každý lopatkový břit opisuje výseč povrchu válce mající určitou délku oblouku a zakřivení, které se vymezuje na základě geometrických vztahů. Poloměr R4 zakřivení lopatkového břitu je určován vzdáleností od osy C k vnitřnímu povrchu 20' bloku 5. Tloušťka t lopatky a tím i délka oblouku válcovitého povrchu je určována vzdáleností mezi středovou osou B a osou C, což je poloměr R3 otáčení pro osu C, a vzdáleností mezi osou A rotoru a středovou osou B.

Z obr. 21 lze vypozorovat, a je to rovněž vidět jako přerušovanými čarami nakreslená lopatka v poloze orientované přímo dolů, že břit lopatky skutečně provádí „valivý nebo výkyvný pohyb“ vůči vnitřnímu povrchu 20' bloku 5 v průběhu jeho otáčení s rotorem 2.

« i

-13<·>

»999 9·9

V rozsahu poloviny otáčky rotoru 2 provádí lopatkový břit valivý pohyb mezi nejvzdálenějšími okraji oblouku. Takto se lopatkový břit jedenkrát vykyvuje tam a zpět v průběhu jednoho otočení rotoru. Tloušťka t lopatky může být sama o sobě větší než optimální rozměr, protože takový rozdíl nemá závažnější význam. Pokud je však tenčí, pak břit lopatky nebude nadále v každé době tečný k vnitřnímu povrchu 20' v průběhu otáčení rotoru a pode toho bude vytvářet odstup a mezeru mezi povrchem 20' a břitem lopatky.

Obr. 22 předvádí více podrobností excentrického adaptéru 6. Excentrický adaptér 6 je neotočně připevněn k nosnému hřídeli 8 pomocí klínového spoje 25. Adaptér 6 má s ohledem ____-iiL· __________.TV -_____ί -1_________'1______Jí A, Jí _ 1-x *_______1 - ___·_Χ i» aucuvvutr u»u'xr eAvciiuivAy luiiisieiiyf votuuviiyf' umvuy wp χυτ&ιη v ikbchm&vλc j je excentricky umístěno ve vztahu ke středové ose B, avšak je umístěno vystředěně ve vztahu k ose A rotoru. Ložisko 27 stabilizuje nosný hřídel 8 na jeho volném konci a navíc poskytuje vnitřní oporu pro horní část 2a rotoru. V souladu s tím je toto ložisko umístěno soustředně s ohledem na horní, vnější ložisko 14 a odpovídající ložisko (není předvedeno) na opačném konci rotoru 2, které vytváří oporu pro část 2b rotoru. Uvedená excentrická poloha vytváří podmínky pro vynucování pohybu lopatek I prostřednictvím ovládacího ramena 7.

Claims

1. Stroj (10) s otočným pístem obsahující Mok (5), který má dutinu (9), rotor (2) umístěný v bloku (5), kdy tento rotor (2) má osu (A) rotoru a obvodový povrch (21), vstupní a výstupní průchody (3, 4) ve spojení s řečenou dutinou (9), jednu nebo více lopatek (1), které jsou radiálně kluzně umístěny ve štěrbinách (11) vytvořených v rotoru (2), přičemž každá lopatka (1) směřuje radiálně od vnitřního povrchu (20 bloku (5) k ose (A) rotoru, a přinejmenším jednu pracovní komoru (9a), která tvoří část dutiny (9) a je vymezena .vnitřním^ povrchem (20)=b!oku^ (5), obvodovým povrchem(21)- rotoru (2) a=bočním ===== povrchem přinejmenším jedné lopatky (i), vyznačující se tím , že každá lopatka (1) je připojena prostřednictvím článku na ose (C) k jednomu konci ovládacího ramena (7) a je na druhém konci pootáčivě připevněna k upevněnému nosnému hřídeli (8), jehož středová osa (B) je shodná s osou procházející středem dutiny (9) bloku (5), přičemž tato osa (B) je vedena rovnoběžně s osou (A) rotoru a v určité vzdálenosti (d) od této osy (A) rotoru, a že vlastní rotor (2) tvoří jednotku pro výkonový výstup nebo výkonový vstup.

2. Stroj (10) s otočným pístem podle nároku 1, vyznačující se tím , že každý lopatkový břit (ÍA) opisuje výseč povrchu válce, který má střed zakřivení na ose (C)_____ procházející spojem, jenž připojuje lopatku (1) k ovládacímu ramenu (7).

3. Stroj (10) s otočným pístem podle nároku 2, vyznačující se tím , že délka oblouku výseče povrchu válce a tím i tloušťka (t) každé lopatky je určována geometrickými vztahy, a to poloměrem (R4) výseče povrchu válce, vzdáleností (R3) mezi středovou osou (B) dutiny a osou (C) a vzdáleností (d) mezi osou (A) rotoru a středovou osou (B).

4. Stroj (10) s otočným pístem podle kteréhokoli z předcházejících nároků laž3, vyznačující se tím , že těsnicí prostředky se umisťují mezi lopatkovým břitem (1 A) a vnitřním povrchem (20) bloku (5).

99 ···· • 9

9 9 99

9 9

5. Stroj (10) s otočným pístem podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 4, vyznačující se tím , že těsnicí prostředky se umisťují mezi lopatkovými štěrbinami (11) a přinejmenším jedním bočním povrchem lopatek (1).

6. Stroj (10) s otočným pístem podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 5, vyznačující se tím , že těsnící prostředky se umisťují mezi vnitřním povrchem (20) bloku (S) a obvodovým povrchem (21) rotoru (2), kde jsou tyto povrchy vzájemně tečné.

7. Stroj (10) s otočným.nísíem podle kteréhokoh z předcházejících nárokůrl až 6, ==v y z n a čující se tím , že do lopatkových štěrbin (11) se umisťují kluzná ložiska, která spolupracují s lopatkami (1).

8. Stroj (10) s otočným pístem podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 7, vyznačující se tím , že obvodový povrch (21) rotoru (2) proniká do vnitřního povrchu (20) bloku (5) v rozsahu určitého úseku (C - D) a v takovém případě je v řečeném vnitřním povrchu (20) bloku (5) stroje vytvořeno odpovídající vyhrání (obr. 19).

9. Stroj (10) s otočným pístem podle kteréhokoli z předcházejících nároků laž8, vyznačující se tím , že tento stroj obsahuje přinejmenším jednu kompresorovou jednotku, která se otáčí společně s jednotkou spalovacího motoru a této jednotce spalovacího motoru odpovídá a která má oddělenou komoru (9a), zvláštní rotor a zvláštní lopatky (la) a průchody (12), jež propojují příslušné dutiny (9a, 9b, 9c).

10. Stroj (10) s otočným pístem podle kteréhokoli z předcházejících nároků laž9, vyznačující se tím , že nehybný nosný hřídel je upevněn a stabilizován na svém volném konci vlastním rotorem (2) pomocí prostředků excentrického adaptéru (6).