PL220782B1 - Rotacyjno-oscylacyjny silnik wewnętrznego spalania dwusuwowy - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest dwusuwowy silnik sferyczny oscylacyjny lub rotacyjno-oscylacyjny, którego mechanizm zamieniający ruch tłoka na ruch obrotowy wału stanowią różne wersje mechanizmu sferycznego o czterech ogniwach (sferycznego czworokąta przegubowego). Silnik według wynalazku ma ogólnie sferyczną komorę roboczą i zawiera trzy rotory umieszczone w kadłubie, (rotor główny, rotor dodatkowy i rotor pośredni), przy czym rotory te przybierają ogólną formę mimośrodów przestrzennych, tzn. odcinków kuli ograniczonych dwiema nierównoległymi do siebie płaszczyznami. Rotor główny i rotor dodatkowy ułożyskowane są bezpośrednio w kadłubie, natomiast jeden koniec rotora pośredniego ułożyskowany jest w mimośrodowym wytoczeniu kolistym rotora głównego, a drugi koniec rotora pośredniego ułożyskowany jest w rotorze dodatkowym.

Znane są różne silniki o spalaniu wewnętrznym z tłokiem wirującym (rotacyjne), ale jedynym typem rotacyjnego silnika o spalaniu wewnętrznym, który wszedł do produkcji seryjnej jest silnik Wankla. Silnik ten posiada trochoidalny cylinder, w którym umieszczony jest tłok o kształcie trójkąta o łukowatych bokach, przy czym mimośrodowy wał silnika i odpowiednia przekładnia zębata wymuszają taki ruch tłoka, że wszystkie trzy wierzchołki trójkątnego tłoka poruszają się po trochoidzie, będącej obrysem cylindra. Silnik Wankla posiada pewne zalety w porównaniu z tradycyjnym silnikiem tłokowym, jak np. wysoki stosunek mocy do masy i mocy do całkowitej objętości, kinetyczna prostota i brak drgań, ale te zalety nie równoważą zasadniczych jego wad, jak konieczność stosowania przekładni zębatej dla uzyskania pożądanego ruchu tłoka, brak możliwości budowy jednostek o wielkiej mocy, niższa sprawność, słabość uszczelnienia, brak możliwości doboru wysokiego stopnia sprężania.

Innym znanym silnikiem rotacyjnym jest ostatnio opatentowana quasi-turbina (patenty USA 6,164,263 i 6,899,075). Silnik ten jest złożony zarówno z kinetycznego jak i strukturalnego punktu widzenia, jego elementy o skomplikowanym kształcie będą podlegały bardzo dużym naprężeniom cieplnym i czynią silnik ten mało wytrzymałym i trudniejszym do uszczelnienia niż silnik Wankla, tak więc jest nieprawdopodobne, aby maszyna ta dobrze spełniała zadanie silnika cieplnego (maszyna ta byłaby lepsza jako sprężarka lub pompa).

Znane są również silniki ze sferyczną komorą spalania, jak np. silnik opisany w polskim zgłoszeniu patentowym P. 346742, ale jest to silnik zbudowany na wzór kątowej przekładni zębatej (posiadający dwa rotory), niezwykle trudny do uszczelnienia i raczej nie posiadający praktycznego znaczenia. Innymi znanymi silnikami o kulistej komorze roboczej są silniki Huttlina (US 7,563,086, ES 2,346,552), ale silniki te, jako trudne do uszczelnienia i mające skomplikowaną konstrukcję, również nie mają praktycznego znaczenia.

Silnik według wynalazku charakteryzuje się tym, że posiada rotor główny, rotor pomocniczy i rotor pośredni umieszczone w sferycznej komorze roboczej i stanowiące trzy ruchome części czteroogniwowego sferycznego mechanizmu silnika zamieniającego energię gazów spalinowych na energię ruchu obrotowego wału, przy czym rotor główny i kadłub silnika tworzą jedną obrotową parę kinematyczną mechanizmu silnika, rotor pomocniczy i kadłub silnika tworzą drugą obrotową parę kinematyczną mechanizmu silnika, rotor główny i rotor pośredni stanowią trzecią obrotową parę kinematyczną silnika, rotor pomocniczy i rotor pośredni stanowią czwartą obrotową parę kinematyczną silnika, a rotor pośredni i kadłub silnika stanowią parę sferyczną, przy czym wszystkie rotory mają postać mimośrodów sferycznych, to znaczy odcinków kuli ograniczonych dwiema wzajemnie nierównoległymi płaszczyznami, a osie obrotu wszystkich tych par kinematycznych przecinają się w jednym punkcie.

Taka konstrukcja mechanizmu umożliwia uzyskanie silnika o spalaniu wewnętrznym o wielkiej gęstości mocy i prostej i niezwykle mocnej budowie, zdolnej do przenoszenia wielkich obciążeń, a więc zdolnego do pracy z wykorzystaniem wysoce sprawnych obiegów Sabathe'go z bardzo wysokim stopniem sprężania, lub procesów HCCI lub spalania detonacyjnego bez zwiększania obciążeń właściwych elementów silnika ponad wartości typowe dla silników konwencjonalnych i bez zmniejszania mechanicznej sprawności silnika, oraz o prostym, skutecznym i całkowicie symetrycznym uszczelnieniu.

W następnych częściach opisu przedstawiam cztery warianty sferycznego silnika oscylacyjnego i rotacyjno-oscylacyjnego wykorzystującego różne wersje mechanizmu opisanego powyżej.

Cztery różne realizacje wynalazku są przykładowo przedstawione na załączonych rysunkach, gdzie analogiczne elementy różnych wersji silnika są oznaczone tymi samymi symbolami.

Fig. 1-9 obrazują sferyczny silnik HCCI (silnik z ładunkiem jednorodnym i zapłonem samoczynnym) produkujący 2 suwy pracy na obrót wału. Dokładniej, Fig. 1, 2 to dwa ogólne widoki silnika,

PL 220 782 B1 gdzie 1 oznacza kadłub silnika, 1A i 1B to dwie połówki kadłuba, 2 oznacza pierwszy rotor silnika, In oznacza otwory dolotowe; Fig. 3, 4 to widoki perspektywiczne silnika rozłożonego gdzie 12 to łożysko pierwszego rotora, 13-łożysko drugiego rotora, GC-spiralny kolektor gazów spalinowych, GO-wylot gazów spalinowych, SC-sferyczna komora robocza, J-wtryskiwacz paliwa, 2-pierwszy rotor, 2P-tłoki pierwszego rotora, 2PO-powierzchnia sferyczna tłoka pierwszego rotora ślizgająca się po powierzchni sferycznej komory SC, 2A-czop rotora 2, 2R-część centralna rotora 2, 2CP-centralny kanał powietrzny w centralnej części 2R rotora 2 2AP-radialne kanały wylotowe powietrza płuczącego, 2F1-powierzchnia płaska rotora 2, 2S-część sferyczna rotora 2, 2OP-kanały wylotowe gazów spalinowych w części sferycznej rotora 2, 2a i 2z to odpowiednio wlot i wylot kanałów 2OP, 3 to drugi rotor silnika, 3S to jego powierzchnia sferyczna, 3F-jego powierzchnia płaska, 3A-czop rotora 3, 3CP-kanał powietrzny rotora 3, 3I-wlot kanału powietrznego 3CP, 4- to trzeci rotor silnika, 4S-jego powierzchnia sferyczna, 4F-pierwsza powierzchnia płaska rotora 4, 4F1- druga powierzchnia płaska rotora 4, 4Ptłok rotora 4,4CP-centralny kanał powietrzny rotora 4, Fig. 5 jest przekrojem perspektywicznym silnika złożonego, gdzie CC1, CC2, CC3 oznaczają komory spalania silnika utworzone pomiędzy tłokami 2P i 4P rotorów pierwszego i drugiego; Fig. 6 i 7 ukazują szczegóły głównego i pośredniego wirnika; Fig. 1 i 9 to odpowiednio podłużny i poprzeczny przekrój silnika, gdzie CC1, CC2, CC3, CC4, CC5, CC6 to komory spalania silnika.

Fig. 10-17 oraz 18-24 ilustrują sferyczny rotacyjny silnik Diesla. Fig. 10, 11 to dwa ogólne widoki silnika, gdzie 1AP to kanał dolotowy powietrza, 1IM-wlot kanału dolotowego powietrza, 1- wtryskiwacze paliwa, MI-elementy napędzające wtryskiwacze paliwa. Fig. 12, 13 to dwa widoki silnika w konfiguracji rozłożonej, gdzie 3A to pierwszy czop rotora 3, 3B-drugi czop rotora 3 położony ukośnie względem czopa 3A, 4B to łożysko umieszczone w rotorze 4 podpierające rotor 3, 4HO-wyloty gazów spalinowych położone na powierzchni sferycznej rotora 4. Fig. 14, 15 ukazują wnętrze silnika w konfiguracji złożonej. Fig. 16a, 16b, odpowiednio 17a, 17b, to dwa widoki rotora pośredniego, odpowiednio rotora głównego.

Fig. 18-24 ilustrują inny wariant powyższego silnika (z inaczej ukształtowanymi częściami ruchomymi). Fig. 18 i 19 ukazują tenże wariant silnika w konfiguracji rozłożonej, gdzie 14 to płaska powierzchnia w kadłubie pełniąca rolę uprzednio umieszczonego w tej części kadłuba łożyska 13 rotora 3, 3S to powierzchnia sferyczna rotora 3, 3F1-druga powierzchnia płaska rotora 3, 33-centralny kanał powietrzny rotora 3. Fig, 20 ukazuje trzy części ruchome silnika. Fig. 21 i 22 ukazują wnętrze silnika w konfiguracji złożonej. Fig. 23 (odpowiednio 24) jest widokiem głównego (odpowiednio pośredniego) rotora silnika.

Fig. 25-33 ilustrują jeszcze inny wariant rotacyjnego silnika sferycznego. Fig. 25 jest ogólnym widokiem silnika, gdzie PI to świeca zapłonowa umieszczona w rotorze 2, F- to kołnierz służący do mocowania silnika. Fig. 26 i 27 to dwa widoki silnika w konfiguracji rozłożonej, gdzie C to sferyczna komora robocza umiejscowiona w rotorze 2, 2C-sferyczna część rotora 2, 2F-płaska powierzchnia rotora 2, 2EP-kanały wylotowe gazów spalinowych, 1D-element kadłuba o kształcie masywnej tarczy, TB-łożysko oporowe rotora 2, 1P-kanał powietrzny 3P- tłoki rotora 3. Fig. 28 ukazuje wnętrze silnika w konfiguracji złożonej. Fig. 29 jest przekrojem poprzecznym silnika ukazującym jego komory spalania, gdzie 3HP to kanały wylotowe gazów spalinowych umieszczone w rotorze 3. Fig. 30, 31 są dwoma widokami rotora dodatkowego, gdzie Fig. 32, 33 są dwoma widokami rotora pośredniego.

Fig. 34-40 ilustrują oscylacyjny silnik sferyczny według wynalazku. Fig. 34 i 35 są dwoma ogólnymi widokami silnika, gdzie 1O to kanały wylotowe, a 1I- kanały dolotowe. Fig. 36, 37 ukazują wnętrze silnika w konfiguracji złożonej, gdzie 3A to czop elementu (oscylatora) 3, a 1G- łożysko czopa 3A, 3R-centralna część oscylatora 3, 3GP-kanał płuczący w oscylatorze 3, 1 PR to występ w kadłubie silnika 1. Fig. 38, 39 to dwa widoki silnika w konfiguracji rozłożonej. Fig. 40 jest przekrojem podłużnym silnika.

1. ROTACYJNO-OSCYLACYJNY SILNIK SFERYCZNY I (Fig. 1-9)

Omawiany silnik jest rotacyjno-oscylacyjnym sferycznym silnikiem HCCI, tzn. z ładunkiem jednorodnym i zapłonem samoczynnym, mającym jedynie 3 części ruchome i produkującym dwa suwy pracy na obrót wału. Silnik ten wykorzystuje cztero-ogniwowy mechanizm sferyczny opisany powyżej.

Omawiany silnik ma 3 ruchome części: główny rotor 2, rotor pośredni 4, oraz rotor dodatkowy 3 wyposażone w stosowne powierzchnie sferyczne i płaskie użyte do określenia kinetyki silnika. Preferowane geometryczne parametry mechanizmu silnika są następujące: kąt między osią obrotu głównego rotora 2 względem kadłuba 1 i osią obrotu rotora pośredniego 4 względem rotora głównego 2, oraz

PL 220 782 B1 kąt między osią obrotu dodatkowego rotora 3 względem kadłuba 1 i osią obrotu rotora pośredniego 4 względem rotora dodatkowego 3 są większe od kąta między osiami obrotu rotora pośredniego 4 względem rotorów głównego i dodatkowego (w szczególności kąt między osią obrotu głównego rotora 2 względem kadłuba 1 i osią obrotu rotora pośredniego 4 względem rotora głównego 2 może być równy kątowi między osią obrotu dodatkowego rotora 3 względem kadłuba 1 i osią obrotu rotora pośredniego 4 względem rotora dodatkowego 3); ponadto kąt między osiami obrotu rotora pośredniego 4 względem rotorów głównego i dodatkowego jest większy od kąta między osiami obrotu rotorów głównego 2 i dodatkowego 3 względem kadłuba 1. Dzięki takiemu doborowi geometrii mechanizm silnika przetwarza jednostajny ruch obrotowy rotora głównego na niejednostajny ruch obrotowy rotora dodatkowego, oraz obie pary kinematyczne (2, 4) i (3, 4) są parami oscylacyjnymi (tzn. jeden element pary wykonuje niepełny obrót względem drugiego elementu).

Masywny rotor 2 (Fig. 6, 7) ma swoją „część zimną” i „część gorącą”. Część zimna posiada powierzchnię sferyczną 2S, oraz wał (lub czop) 2A wystający z powierzchni sferycznej. Część gorąca rotora głównego 2 posiada „gorącą” płaską powierzchnię 2F1 (użytą do określenia kinetyki mechanizmu silnika), do której umocowane są trzy masywne tłoki 2P; zewnętrzna powierzchnia tłoków 2PO (która porusza się wzdłuż sferycznej powierzchni głównej komory silnika) jest również sferyczna. Główny rotor 2 posiada również cylindryczną część centralną 2R podpierającą tłoki. W centralnej części 2R znajduje się również umieszczony centralnie dolotowy kanał przepływu powietrza 2CP i trzy zespoły usytuowanych radialnie dolotowych kanałów przepływu powietrza 2AP położonych pomiędzy tłokami 2P łączących się z kanałem 2CP. W masywnej części sferycznej 2S rotora głównego 2 umieszczone są także trzy zespoły kanałów wylotowych 2OP; kanały te mają na jednym, końcu otwory wlotowe 2a umieszczone pomiędzy tłokami 2P, a na drugim końcu otwory wylotowe 2z położone na sferycznej powierzchni 2S rotora głównego 2.

Rotor pośredni 4 (Fig. 6, 7) ma część sferyczną 4S ograniczoną przez „gorącą” kolistą płaską powierzchnię 4F1 odpowiadającą „gorącej” płaskiej powierzchni 2F1 głównego rotora 2, oraz przez „zimną” kolistą płaską powierzchnię 4F, nachylone względem siebie pod kątem podyktowanym przez kinetykę mechanizmu silnika. Do „gorącej” płaskiej powierzchni 4F1 umocowane są trzy łopatki (lub tłoki) 4P współpracujące z tłokami 2P umocowanymi do rotora głównego 2. W rotorze pośrednim 4 znajduje się także położony centralnie kanał przelotu powietrza 4CP.

Rotor dodatkowy 3 (Fig. 3, 4, 5, 8) ma sekcję sferyczną 3S, która z jednej strony ograniczona jest płaską powierzchnią 3F współpracującą z „zimną” płaską powierzchnią 4F rotora pośredniego 4; po drugiej stronie wspomnianej sekcji sferycznej 3S rotora dodatkowego 3 znajduje się masywny czop 3A nachylony do płaskiej powierzchni 3F pod kątem podyktowanym kinetyką mechanizmu silnika. W centralnej części rotora dodatkowego 3 znajduje się kanał przepływu powietrza 3CP z oknem dolotowym 3I umieszczonym w czopie 33, Czop 33 rotora dodatkowego 3 napędza wtryskiwacz paliwa, więc znajdują się na nim stosowne krzywki (nie ukazane).

Ruchome części silnika skonstruowane są tak, aby zminimalizować moment bezwładności rotora pośredniego 4 i rotora dodatkowego 3 w porównaniu z momentem bezwładności rotora głównego 2, od którego odbierana jest moc użyteczna.

Kadłub silnika 1 ma centralną sekcję sferyczną ze sferyczną komorą roboczą SC mieszczącą sferyczne sekcje wszystkich części ruchomych silnika, i jest zbudowana z dwóch części. Jedna z części posiada łożysko 12 czopa 2A rotora głównego 2, oraz spiralny kolektor gazów GC łączący się z oknem wylotowym 2z położonym, na sferycznej części rotora głównego 2; wspomniany kolektor gazów wyposażony jest w okno wylotowe GO. Druga część kadłuba silnika posiada łożysko 13 podpierające czop 3A rotora dodatkowego 3, zespół okien dolotowych In łączących się z kanałem 3CP w rotorze dodatkowym 3, oraz wtryskiwacz paliwa J położony w pobliżu wymienionych okien dolotowych In.

Tak więc silnik posiada sześć komór spalania CC1-CC6 ograniczonych przez tłoki (podwójnego działania) 2P i 4P, „gorące” płaskie powierzchnie 2F1 i 4F1 rotora głównego 2 i rotora pośredniego 4, oraz przez sferyczną ściankę komory roboczej silnika SC.

Otwieranie i zamykanie kanałów przepływu powietrza 2OP i kanałów wylotowych 2a sterowane jest przez tłoki 4P rotora pośredniego 4,

Pierścienie uszczelniające (ze sferyczną powierzchnią zewnętrzną) i listwy uszczelniające stanowią uszczelnienie silnika (nie ukazane). Tak więc uszczelnienie jest całkowicie symetryczne i niemal równie proste, szczelne i niezawodne jak to w konwencjonalnych silnikach tłokowych.

PL 220 782 B1

2. ROTACYJNO-OSCYLACYJNY SILNIK SFERYCZNY II (Fig. 10-17 i 18-24)

To jest dwusuwowy rotacyjno-oscylacyjny sferyczny silnik Diesla wykorzystujący mechanizm sferyczny opisany powyżej.

Silnik składa się z kadłuba 1, głównego rotora 2, rotora dodatkowego 3, oraz rotora pośredniego 4. Rotory 2 i 3 ułożyskowane są w kadłubie 1. Rotor pośredni 4 oscyluje o kąt < 2π względem każdego z rotorów 2 i 3 i wykonuje złożony ruch obrotowo-nutacyjny względem kadłuba 1. Wszystkie osie obrotu wszystkich par kinematycznych przecinają się w dokładnie jednym punkcie P, mianowicie środku sferycznej komory silnika.

Kadłub (Fig. 10-15) ma ogólny kształt kuli i składa się z dwóch części (półkul) 1A, 1B. W kadłubie znajduje się sferyczna komora SC, dwanaście wtryskiwaczy I odpowiadających poszczególnym komorom spalania, stosowne mechanizmy MI (składające się z dźwigienek i popychaczy) napędzające wtryskiwacze, oraz łożyska 13, 14 podpierające rotory główny 2 i dodatkowy 3. W kadłubie znajduje się także kolisty kanał wylotowy GC wyposażony w wylot GO, oraz długi kanał przepływu powietrza 1AP z wlotem 1IM.

Główny rotor 2 (Fig. 12-15, a szczególnie 17) ma główny czop 2A, powierzchnię sferyczną 2S, powierzchnię płaską 2F1 i centralnie położoną strukturę pierścieniową 2R. Czop 2A ułożyskowany jest w łożysku 12 w kadłubie silnika, a powierzchnia sferyczna 2S ślizga się po wewnętrznej powierzchni sferycznej komory SC. Płaska powierzchnia 2F1 rotora 2 podpiera rotor pośredni 4. Do płaskiej powierzchni 2F1 i centralnej części 2R rotora 2 umocowanych jest (lub wykonanych jako jedna całość z rotorem 2) sześć tłoków podwójnego działania 2P. Na czopie głównym 2A znajdują się krzywki (nie ukazane). W centralnie umieszczonej części 2R znajduje się także główny kanał przepływu powietrza 2CP; na części 2R znajdują się także umieszczone radialnie pomiędzy tłokami 2P kanały przepływu powietrza 2AP. Krzywki napędzają wtryskiwacze I, więc nie jest potrzebny osobny wał krzywkowy. Stosunkowo duża liczba tłoków umożliwia zmniejszenie ich skoku bez zmniejszania ogólnej pojemności skokowej silnika, co pozwala na zminimalizowanie przyspieszeń elementów silnika i sił bezwładności i polepszenie wyrównoważenia silnika.

Rotor pośredni 4 (Fig. 17-21, a szczególnie 21) ma łożysko 4B podpierające rotor dodatkowy 3, powierzchnię sferyczną 4S, oraz powierzchnię płaską 4F1. Sześć tłoków podwójnego działania 4P umocowanych jest do płaskiej powierzchni 4F1. Kanały przepływu gorących gazów 4HP umieszczone są w rotorze pośrednim 4, przy czym wloty 4HI tych kanałów umieszczone są na płaskiej powierzchni 4F1 a wyloty 4HO umieszczone są na powierzchni sferycznej 4S. W centralnej części rotora 4 znajduje się kanał przepływu powietrza 4CP.

Rotor dodatkowy 3 ma główny czop 3A obracający się w łożysku 13 w kadłubie silnika, czop dodatkowy 3B nachylony względem czopa głównego 3A pod kątem podyktowanym kinetyką mechanizmu silnika i obracający się w łożysku 4B w rotorze pośrednim 4, oraz umieszczony centralnie kanał przepływu powietrza 3CP.

Opis powyżej stosuje się niemal dosłownie do wariantu silnika prezentowanego na Fig. 18-24, a jedyną istotną różnicą jest kształt mimośrodu przestrzennego 3.

Tak więc rotor dodatkowy 3 (Fig. 18-22) ma płaską powierzchnię 3F ślizgającą się po płaskiej powierzchni 14 w kadłubie silnika, drugą powierzchnię płaską 3F1 nachyloną względem powierzchni 3F pod kątem podyktowanym kinetyką mechanizmu silnika i ślizgającą się po powierzchni 4F na rotorze pośrednim 4, powierzchnię sferyczną 3S, oraz umieszczony centralnie kanał przepływu powietrza 33.

3. ROTACYJNO-OSCYLACYJNY SILNIK SFERYCZNY III (Fig. 25-33)

Jest to dwusuwowy silnik z efektywnym systemem przepłukania nie wymagającym osobnej pompy przepłukującej, wytwarzający dwa suwy pracy na obrót wału.

Podobnie jak silniki 1 i 2, obecnie prezentowany silnik wykorzystuje mój sferyczny mechanizm cztero-ogniwowy. Silnik składa się z kadłuba 1, głównego rotora 2, rotora dodatkowego 3, oraz rotora pośredniego 4. Rotory 2 i 3 ułożyskowane są w kadłubie 1. Rotor pośredni 4 oscyluje o kąt < 2π względem każdego z rotorów 2 i 3 i wykonuje złożony ruch obrotowo-nutacyjny względem kadłuba 1. Wszystkie osie obrotu wszystkich par kinematycznych przecinają się środku. P sferycznej roboczej komory silnika.

Kadłub (Fig. 25-28) składa się z dwóch części; masywnego dysku 1D z kołnierzem F, łożyska promieniowego 12 i łożyska osiowego TB połączonych ze sobą śrubami (nie ukazanymi), które to łożyska podpierają główny rotor silnika 2; w kadłubie znajduje się również łożysko 13 podpierające rotor dodatkowy 3, kanał przepływu powietrza 1P umiejscowiony w części ID, oraz część sferycznej

PL 220 782 B1 komory roboczej CS. W kadłubie znajduje się także długi kanał przepływu powietrza 1AP z wlotem 1IM. Taka struktura kadłuba umożliwia składanie i rozkładanie łożyska osiowego TB. Silnik jest umocowany do napędzanej maszyny z pomocą kołnierza F.

Główny rotor 2 (Fig. 26-30) składa się z trzech części 2B, 2C, 2D. W części 2B umieszczony jest czop 2A (od którego odbierana jest moc), płaska powierzchnia 2F podpierająca rotor pośredni 4, część sferycznej komory roboczej CS, oraz sześć świec zapłonowych PI. W części 2C znajdują się trzy okna wylotowe 2EP. Część 2C, razem z częścią 12 kadłuba silnika 1, tworzy promieniowe i osiowe łożyska 12, TB podpierające główny rotor 2.

Rotor pośredni 4 (Fig. 26-28 i szczególnie 32 i 33) ma płaską powierzchnię 4F ślizgającą się po płaskiej powierzchni 2F głównego rotora 2, powierzchnię sferyczną 4S ślizgającą się po sferycznej powierzchni komory CS wewnątrz rotora głównego 2, płaską powierzchnię 4F1, po której ślizgają się tłoki rotora dodatkowego, pierścieniową część centralną 4R z głównym kanałem przepływu powietrza 4CP i umieszczonymi radialnie wtórnymi kanałami przepływu powietrza 4AP, oraz trzy tłoki podwójnego działania 4P.

Dodatkowy rotor 3 (Fig. 26-28 i szczególnie 30 i 31) ma główny czop 3A wystający z jego części sferycznej 3S i obracający się w łożysku 13, płaską powierzchnię 3F1, po której ślizgają się tłoki rotora pośredniego, i która nachylona jest względem czopa 3A pod kątem podyktowanym kinetyką mechanizmu silnika, oraz trzy tłoki podwójnego działania 3P umocowane do wymienionej powierzchni płaskiej 3F1. W rotorze 3 znajduje się także kanał przepływu powietrza 3CP przec inający czop 3A i jego część sferyczną 3S, oraz kanały przepływu gorących gazów 3HP uformowane w płaskiej powierzchni 3F1.

Świece zapłonowe umieszczone są w ruchomej części silnika (rotorze 2), zatem potrzebne jest złącze obrotowe dla połączenia ich ze źródłem prądu elektrycznego (nie ukazane).

4. OSCYLACYJNY SILNIK SFERYCZNY (Fig. 34-40)

To jest jeszcze jedna preferowana realizacja wynalazku, mianowicie dwusuwowy oscylacyjny silnik sferyczny. Silnik ten wykorzystuje wariant mojego mechanizmu sferycznego, który przetwarza ruch oscylacyjny (względem kadłuba) jednego elementu („oscylatora”) na ruch obrotowy innego elementu („wału”). Silnik ten w założeniu ma pracować według zwykłego cyklu Diesla.

Tak więc silnik ten zawiera trzy ruchome części: Oscylator 3, wał 2 i przestrzenny mimośród pośredni 4 (będący odcinkiem kuli ograniczonym dwiema wzajemnie nierównoległymi płaszczyznami) umieszczone w kadłubie 1.

Silnik przetwarza ruch oscylacyjny oscylatora 3 na ruch obrotowy wału 2.

Kadłub 1 (Fig. 34-40) składa się z dwóch połówek 1A, 1B dla umożliwienia montażu i demontażu silnika. Te dwie połówki 1A, 1B połączone są ze sobą za pomocą kołnierza F i śrub (nie ukazanych). W kadłubie silnika 1 znajduje się komora CS o ogólnie sferycznym kształcie, mieszcząca ruchome elementy silnika, łożysko 12 podpierające wał silnika-czop rotora 2, oraz łożysko IG podpierające oscylator; oś symetrii łożyska 1G jest prostopadła do osi symetrii łożyska 12. W kadłubie znajdują się także okna dolotowe 11 i okna wylotowe 1O, oraz wtryskiwacze paliwa J. Część 1A kadłuba wyposażona jest w występ 1PR współpracujący z tłokami uformowanymi w oscylatorze 3. Kanały wylotowe 1O przeprowadzone są poprzez występ 1PR.

Oscylator 3 (Fig, 36-40) ma powierzchnię sferyczną 3S, powierzchnię płaską 3F oraz dwa tłoki 3P oddzielone od siebie przez powierzchnię cylindryczną 3R. W powierzchni cylindrycznej 3R znajduje się kanał przepływu gazów 3GP. Oscylator wyposażony jest w dwa czopy 3A. Oscylator umieszczony jest w komorze sferycznej CS w kadłubie silnika, a czopy 3A podparte są w łożyskach 1G.

Tłoki oscylatora 3P i występ 1PR kadłuba 1 tworzą dwie komory spalania C1 i C2.

Przestrzenny mimośród pośredni 4 (Fig. 38-40) ma powierzchnię sferyczną 4S ślizgającą się po powierzchni sferycznej komory CS, płaską powierzchnię 4F1 ślizgającą się po płaskiej powierzchni 3F oscylatora 3, oraz płaską powierzchnię 4F ślizgającą się po płaskiej powierzchni rotora 2.

Rotor 2 (Fig. 41-45) ma powierzchnię sferyczną 2S, powierzchnię płaską 2F ślizgającą się po płaskiej powierzchni 4F mimośrodu pośredniego 4, oraz czop 2A podparty w łożysku 12.

Powyższy opis przedstawia cztery wybrane realizacje przedmiotu wynalazku. Specjalista w dziedzinie inżynierii mechanicznej w oparciu o ten opis oraz załączone rysunki i zastrzeżenia patentowe łatwo zorientuje się, że można do tych projektów wprowadzić wiele zmian i modyfikacji utrzymanych całkowicie w duchu tego wynalazku i bez wykraczania poza jego naturę, zakres i innowacyjne koncepcje zdefiniowane w zastrzeżeniach patentowych.

Claims (2)

1. Rotacyjno-oscylacyjny silnik wewnętrznego spalania ze sferyczną komorą roboczą umieszczoną w kadłubie silnika, pierwszym rotorem tworzącym z kadłubem silnika pierwszą obrotową parę kinematyczną mechanizmu zamieniającego siłę parcia gazów spalinowych na ruch obrotowy pierwszego rotora silnika i posiadającym pierwszą płaską powierzchnię, oraz drugim rotorem tworzącym z kadłubem silnika drugą obrotową parę kinematyczną mechanizmu zamieniającego siłę parcia gazów spalinowych na ruch obrotowy pierwszego rotora silnika i posiadającym drugą płaską powierzchnię, znamienny tym, że między pierwszym rotorem silnika 2 i drugim rotorem silnika 3 umieszczony jest wewnątrz sferycznej komory roboczej CS trzeci rotor silnika 4, przy czym trzeci rotor silnika 3 ma postać odcinka kuli ograniczonego trzecią płaską powierzchnią 4F1 i czwartą płaską powierzchnią 4F nierównoległą do trzeciej płaskiej powierzchni 4F1, przy czym trzecia płaska powierzchnia 4F1 trzeciego rotora silnika 4 styka się z pierwszą płaską powierzchnią 2F1 pierwszego rotora silnika 2, przy czym czwarta płaska powierzchnia 4F trzeciego rotora silnika 4 styka się z dragą płaską powierzchnią 3F drugiego rotora silnika 3, przy czym trzeci rotor silnika 4 i pierwszy rotor silnika 2 tworzą trzecią obrotową parę kinematyczną mechanizmu zamieniającego siłę parcia gazów spalinowych na ruch obrotowy pierwszego rotora silnika 2, przy czym trzeci rotor silnika 4 i drugi rotor silnika 3 tworzą czwartą obrotową parę kinematyczną mechanizmu zamieniającego siłę parcia gazów spalinowych na ruch obrotowy pierwszego rotora silnika 2, a trzeci rotor silnika 4 i kadłub silnika 1 tworzą kulistą parę kinematyczną mechanizmu zamieniającego siłę parcia gazów spalinowych na ruch obrotowy pierwszego rotora silnika 2, przy czym pierwszy rotor silnika 2 posiada n umocowanych do niego tłoków pierwszego rotora silnika 2P, trzeci rotor silnika 4 posiada n umocowanych do niego tłoków trzeciego rotora silnika 4P, przy czym pierwszy rotor silnika 2, drugi rotor silnika 3 i trzeci rotor silnika 4 umieszczone są wewnątrz sferycznej komory roboczej CS w kadłubie silnika 1 w taki sposób, że tłoki 2P pierwszego rotora silnika 2 znajdują się pomiędzy tłokami 4P trzeciego rotora silnika 4 tworząc 2n komór spalania CC1, CC2, CC3, CC4, CC5, CC6 przy czym pierwszy rotor silnika 2 obraca się w kadłubie 1 wokół pierwszej osi drugi rotor silnika 3 obraca się w kadłubie 1 względem drugiej osi, a trzeci rotor silnika 4 obraca się względem pierwszego rotora 2 względem trzeciej osi, oraz trzeci rotor silnika 4 obraca się względem drugiego rotora silnika 3 względem czwartej osi, przy czym pierwsza oś obrotu pierwszego rotora silnika 2 względem kadłuba 1, trzecia oś obrotu trzeciego rotora silnika 4 względem pierwszego rotora silnika 2, druga oś obrotu drugiego rotora silnika 3 względem kadłuba 1, oraz czwarta oś obrotu trzeciego rotora silnika 4 względem drugiego rotora silnika 3 przecinają się w środku sferycznej komory roboczej silnika CS, przy czym pierwsza oś obrotu pierwszego rotora silnika 2 względem kadłuba 1 nachylona jest do drugiej osi obrotu drugiego rotora silnika 3 względem kadłuba 1 pod pierwszym kątem mniejszym od kąta prostego, trzecia oś obrotu trzeciego rotora silnika 4 względem, pierwszego rotora silnika 2 nachylona jest do czwartej osi obrotu trzeciego rotora silnika 4 względem drugiego rotora silnika 3 pod drugim kątem mniejszym od kąta prostego, pierwsza oś obrotu pierwszego rotora silnika 2 względem kadłuba 1 nachylona jest do trzeciej osi obrotu trzeciego rotora silnika 4 względem pierwszego rotora silnika 2 pod trzecim kątem mniejszym od kąta prostego, a druga oś obrotu, drugiego rotora silnika 3 względem kadłuba 1 nachylona jest do czwartej osi obrotu trzeciego rotora silnika 4 względem drugiego rotora silnika 3 pod czwartym, kątem mniejszym od kąta prostego.

2. Rotacyjno-oscylacyjny silnik wewnętrznego spalania ze sferyczną komorą roboczą umieszczoną w kadłubie silnika według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że trzeci kąt nachylenia osi obrotu pierwszego rotora silnika 2 względem kadłuba i do osi obrotu trzeciego rotora silnika 4 względem pierwszego rotora silnika 2 jest równy czwartemu kątowi nachylenia osi obrotu drugiego rotora silnika 3 względem kadłuba 1 do czwartej osi obrotu trzeciego rotora silnika 4 względem drugiego rotora silnika 3.