MD4390C1 - Instalaţie de forţă cu motor reactiv-rotativ discontinuu - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la construcţia de maşini, şi anume la construcţia motoarelor şi poate fi utilizată în mijloace de transport.Instalaţia de forţă cu motor reactiv-rotativ discontinuu include motorul menţionat, un sistem de ungere, un sistem de alimentare cu aer comprimat şi combustibil şi un sistem electronic de dirijare. Motorul constă dintr-o manta de ghidare (14) a gazelor de evacuare cu o fantă laterală de admisiune şi o evazare pentru gazele de evacuare, în interiorul căreia sunt amplasate un arbore (6), în care sunt executate canale pentru combustibil, iar pe suprafaţa arborelui (6) este fixat cu un interstiţiu pentru aer comprimat un manşon cu o flanşă cu ştuţ pentru debitarea aerului comprimat. Pe manşon sunt fixate cel puţin două pârghii (5) de acţionare, la extremităţile cărora sunt executate camere de ardere (1), care comunică cu canale (7) de alimentare cu aer comprimat şi combustibil. Camerele de ardere (1) sunt dotate cu capace (4) cu dispozitive de blocare automată (3), bujii (2) şi supape cu comandă electrică (8) de debitare a aerului comprimat şi combustibilului în camerele de ardere (1). În manta (14), de asemenea, este amplasat un disc lateral (16) cu tacheţi de rapel (15) şi o elice (13) fixată pe o bucşă cu o roată de curea de acţionare.

Description

Invenţia se referă la construcţia de maşini, şi anume la construcţia motoarelor şi poate fi utilizată în mijloace de transport.

Există un număr mare de invenţii de motoare cu rotor şi motoare cu pistoane rotative. În realitate, a fost aplicat în practică doar motorul Wankel [1].

Dezavantajul acestei soluţii tehnice este că nu are o aplicare largă din cauza solicitării înalte de rezistenţă a suprafeţelor de contact ale rotorului şi peretelui cilindrului, în combinaţie cu solicitările de presiune şi temperatură înaltă, ceea ce conduce la uzura suplimentară a pieselor, în special, a garniturilor de etanşare şi a camerei de ardere, care conduce la supraîncălzirea motorului. Astfel, motorul este greu şi costisitor, iar în exploatare este dificil. De asemenea, necesită un consum ridicat de combustibil şi ulei şi are o durată de funcţionare scăzută în comparaţie cu motoarele cu piston.

Este cunoscut motorul reactiv cu rotor şi sistemul de alimentare al acestuia, în care sunt folosite cel puţin două motoare reactive cu aer instalate la capetele pârghiilor de acţionare unite cu arborele conducător în mod simetric. Acestea formează un rotor, care se roteşte într-un stator cilindric pe lagăre de sprijin. Statorul are ferestre pentru introducerea aerului, evacuarea gazelor şi răcirea motorului. Duzele de evacuare ies în colectorul de evacuare al statorului. Sistemul de alimentare al motorului include o pompă de combustibil, un canal de alimentare principal cu două supape, electromagnetică şi de reducţie. Este prezentă, de asemenea, o supapă cu ac [2].

Dezavantajele motorului constau în aceea că motoarele reactive cu aer au un randament scăzut, întrucât cantitatea de aer care ajunge în motor depinde de viteza fluxului de aer care ajunge în el. Aceasta înseamnă că atâta timp cât rotorul motorului nu se roteşte accelerat, motorul nu va fi capabil să facă un lucru util.

De asemenea, motorul are dificultăţi la pornire, la trecerea de la rotaţii înalte la rotaţii joase şi invers şi o funcţionare instabilă la rotaţii joase. În afară de aceasta, statorul cilindric al acestuia nu poate asigura pe deplin îndeplinirea tuturor funcţiilor simultan, şi anume aspiraţia aerului, evacuarea gazelor de eşapament şi răcirea motorului.

Este cunoscut, de asemenea, motorul cu ardere internă cu rotor. Acesta are o cameră de ardere cu o supapă şi o duză unită cu arborele conducător printr-o pârghie de acţionare. Arborele conducător se roteşte împreună cu camera de ardere pe lagăre axiale într-o carcasă cilindrică cu capace frontale, pe care sunt montate lagărele axiale şi care au orificii pentru evacuarea gazelor. În partea cilindrică, se înşurubează o bujie. Camera de ardere are un orificiu pentru aprinderea amestecului de combustibil atunci când acesta coincide cu poziţia bujiei. Cu această parte, camera se atinge de peretele interior al carcasei cilindrice. Aerul şi combustibilul pătrund în camera de ardere prin canalele executate în interiorul arborelui şi pârghiei [3].

Dezavantajele motorului constau în aceea că energia este consumată pentru depăşirea rodării garniturii de etanşare de peretele carcasei. Rodarea are loc sub presiune şi temperatură înaltă, ceea ce conduce inevitabil la defectarea garniturii şi la pătrunderea gazelor în blocul motor, însoţită de pierderea puterii şi, ca rezultat, defectarea motorului. La aceasta, de asemenea, influenţează absenţa sistemului de evacuare a gazelor şi absenţa sistemului de răcire, iar prezenţa orificiilor la capetele carcasei nu rezolvă problema dată. Absenţa garniturilor de etanşare, ce se presupune din descrierea motorului, face motorul nefuncţional, iar prezenţa unei singure camere conduce la dezechilibrarea motorului.

Cea mai apropiată soluţie este motorul cu rotor cu explozie. Acest motor are camerele de ardere situate simetric, cu supape şi duze de eşapament unite cu arborele conducător, un sistem complex de supape de admisie şi de evacuare şi un sistem de alimentare [4].

Dezavantajele motorului constau în aceea că sistemul mecanic de supape al acestuia preia energia utilă, iar tijele supapelor trec prin camerele de ardere şi funcţionează sub presiune şi temperatură înaltă, ceea ce conduce inevitabil la defectarea garniturilor şi pătrunderea gazelor în blocul motor, însoţită de pierderea puterii şi, ca rezultat, defectarea motorului. De aceea în camerele de ardere ale motoarelor moderne se află doar ciuperca supapelor. Absenţa sistemului de evacuare a gazelor şi a sistemului de răcire a camerelor de ardere, de asemenea, conduce la defectarea motorului.

Problema pe care o rezolvă invenţia constă în sporirea randamentului motorului reactiv-rotativ discontinuu datorită utilizării camerelor de ardere înzestrate cu capace echipate cu dispozitive de blocare automată, care se deschid de la presiunea înaltă, ce se formează după aprinderea amestecului de combustibil şi reutilizarea energiei gazelor de eşapament.

Instalaţia de forţă cu motor reactiv-rotativ discontinuu, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că motorul reactiv-rotativ constă dintr-o manta de ghidare a gazelor de evacuare cu o fantă laterală de admisie a aerului şi o evazare pentru gazele de evacuare. În interiorul mantalei este amplasat un arbore, în care sunt executate un canal longitudinal pentru combustibil şi un canal transversal, care comunică între ele. Arborele este executat în trepte, iar pe suprafaţa lui este fixat cu un interstiţiu pentru aer comprimat un manşon, la un capăt al lui fiind fixată o flanşă cu ştuţ pentru debitarea aerului comprimat, la celălalt capăt al căruia sunt executate nişte orificii, care unesc interstiţiul pentru aer comprimat cu canalele de alimentare cu aer comprimat, executate în nişte pârghii de acţionare, şi canalul transversal pentru combustibil cu nişte canale de alimentare cu combustibil, executate în pârghii, la extremităţile cărora sunt executate cel puţin două camere de ardere, care comunică cu canalele de alimentare cu aer comprimat şi combustibil. Camerele de ardere sunt dotate cu capace cu dispozitive de blocare automată a lor pentru deblocarea capacelor la formarea presiunii înalte în camerele de ardere. Motorul reactiv-rotativ este dotat cu bujii şi supape cu comandă electrică de debitare a aerului comprimat şi combustibilului în camerele de ardere. În manta este amplasat un disc lateral cu tacheţi de rapel, care este fixat rigid pe un suport de fixare, este amplasată cu posibilitatea rotirii o elice cu fante laterale de pătrundere a aerului pentru răcirea motorului, fixată pe o bucşă, dotată cu o roată de curea de acţionare, amplasată în afara mantalei. Paletele elicei sunt amplasate într-un spaţiu comun cu camerele de ardere. Arborele, manşonul şi bucşa sunt amplasate prin intermediul unor lagăre de alunecare corespunzător pe nişte suporturi de fixare, fixate rigid pe o bază, pe care, totodată, este fixată prin intermediul unui braţ mantaua. Instalaţia, de asemenea, include un sistem de ungere, un sistem de alimentare cu aer comprimat şi combustibil şi un sistem electronic de dirijare. Sistemul de ungere include un radiator de ulei, unit cu un rezervor de ulei, în care este amplasată o pompă de ulei pentru pomparea uleiului prin magistrale spre lagărele de alunecare. Sistemul de alimentare cu aer comprimat şi combustibil include un compresor de aer comprimat, unit cu ştuţul pentru aer comprimat al flanşei, şi o pompă electrică de combustibil, unită cu canalul longitudinal, executat în arbore. Sistemul electronic de dirijare include un bloc electronic de comandă, la care sunt conectate un generator de curent electric, pompa electrică de combustibil şi un dispozitiv comutativ, la care sunt conectate supapele cu comandă electrică.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1 - 3, care reprezintă:

- fig.1, vederea principală a motorului reactiv-rotativ, în secţiunea A - A;

- fig. 2, instalaţia de forţă cu motorul reactiv-rotativ, în secţiune;

- fig. 3, exemplu de executare a dispozitivului de blocare automată.

Descrierea succintă a desenelor explicative.

În fig. 1 este prezentată vederea principală a motorului reactiv-rotativ, în secţiunea A - A, care trece prin canalele 7 de alimentare cu combustibil, şi prezintă construcţia camerelor de ardere 1, echipate cu bujii 2, dispozitive de blocare automată 3, capace 4 cu came 17, care intră în coliziune cu tacheţi de rapel 15, precum şi dispozitive de comutare 12, supape cu comandă electrică 8, elice 13 şi manta de ghidare 14 pentru evacuarea gazelor de eşapament şi răcirea camerelor de ardere 1.

În fig. 2 este prezentată instalaţia de forţă cu motorul reactiv-rotativ, în secţiune, care trece prin axa arborelui 6 conducător, şi marcarea elementelor: 1 - cameră de ardere, 2 - bujie, 3 - dispozitiv de blocare automată, 4 - capac, 5 - pârghie de acţionare, 6 - arbore conducător, 7 - canale de alimentare cu combustibil, 8 - supape cu comandă electrică, 9 - compresor de aer comprimat, 10 - pompă electrică de combustibil, 11 - bloc electronic de dirijare, 12 - dispozitiv comutativ, 13 - elice, 14 - manta, 15 - tacheţi de rapel, 16 - disc lateral, 17 - came, 18 - rezervor de ulei, 19 - pompă de ulei, 20 - radiator de ulei, 21 - magistrale de ulei, 22 - arc de întoarcere, 23 şi 24 - lagăre de alunecare, 25 - lagăr de alunecare independent, 26, 27 şi 28 - suporturi de fixare, 29 - fante laterale, 30 - roată de curea de acţionare, 31 - fantă laterală de admisie, 32 - generator de curent electric.

În fig. 3 este prezentat un exemplu de executare a dispozitivului de blocare automată 3, care se deschide de la presiunea înaltă P, ce apare la arderea amestecului de combustibil, unde arcul de întoarcere 22 realizează întoarcerea dispozitivului de blocare automată 3 în poziţia iniţială.

Instalaţia de forţă cu motor reactiv-rotativ discontinuu constă dintr-un motor reactiv-rotativ discontinuu, un sistem de ungere, un sistem de alimentare cu aer comprimat şi combustibil şi un sistem electronic de dirijare.

Motorul reactiv-rotativ este construit dintr-o cameră de ardere 1, având o bujie 2 şi închisă cu un capac 4 cu un dispozitiv de blocare automată 3, care este conectat la arborele conducător 6 prin intermediul unei pârghii 5 de acţionare. Dispozitivul de blocare automată 3 poate fi atât cu comandă electronică, cât şi cu comandă mecanică simplă, activat de presiunea înaltă şi un arc 22 de întoarcere, care întoarce capacul 4 în poziţia iniţială. Sistemul electronic de dirijare constă dintr-un bloc electronic de comandă 11 şi dispozitive comutative 12, care transmit la aparatele electrice de execuţie impulsuri electrice. Camerele de ardere 1 sunt în număr de cel puţin două pentru a exclude dezechilibrul. Arborele 6 conducător este montat pe lagărele de alunecare 23 şi 24, susţinute de suporturile de fixare 26 şi 27, montate pe baza principală. Aerul comprimat şi combustibilul intră în camera de ardere 1 prin canalele 7 de alimentare, amplasate în arborele 6 conducător şi pârghiile de acţionare 5. Dozarea aerului şi combustibilului este efectuată de către supapele cu comandă electrică 8, încorporate în pârghiile 5 de acţionare la intrarea în camera de ardere 1. Aerul comprimat pătrunde de la un compresor de aer comprimat 9, cu acţionare prin arborele 6 conducător, iar combustibilul este debitat de către o pompă electrică de combustibil 10. Sistemul de alimentare cu energie electrică al motorului reactiv-rotativ dat este identic cu cel al motoarelor pe benzină convenţionale cu alimentare cu energie electrică de la generatorul de curent electric 32, cu acţionare prin arborele 6 conducător. Blocul electronic de comandă 11, la momentul potrivit transmite la supapele cu comandă electrică 8 şi bujiile 2 impulsuri electrice cu valoarea şi durata necesare. Impulsurile electrice la bujiile 2 şi supapele cu comandă electrică 8 sunt transmise prin intermediul dispozitivelor comutative 12, montate pe discul lateral 16 şi pârghiile 5 de acţionare. Pe lagărul de alunecare 25 independent se instalează o elice 13 cu fante laterale 29 şi o roată de curea de acţionare 30, paletele căreia sunt amplasate în spaţiul comun de rotaţie cu camerele de ardere 1. Pe discul lateral 16 sunt montaţi, de asemenea, tacheţii de rapel 15, iar pe capacele 4 sunt executate camele 17. Camerele de ardere 1, elicea 13 şi discul lateral 16 sunt închise cu o manta de ghidare 14 cu fantă laterală de admisie 31 a aerului, instalată pe braţul 28 de fixare. Sistemul de lubrifiere a acestui motor reactiv-rotativ constă dintr-un rezervor de ulei 18, o pompă de ulei 19, un radiator de ulei 20 şi magistrale de ulei 21.

Instalaţia de forţă cu motor reactiv-rotativ discontinuu funcţionează în felul următor. Pornirea motorului reactiv-rotativ se efectuează ca şi a motorului cu benzină obişnuit. Ciclul de lucru se efectuează la comanda blocului electronic de comandă 11, care transmite impulsuri la supapele cu comandă electrică 8. Ultimele se deschid şi în camerele de ardere 1 pătrunde aer comprimat şi combustibil, formând un amestec de combustibil. În continuare se produce aprinderea amestecului de combustibil şi crearea în camerele de ardere 1 a presiunii înalte, sub acţiunea căreia se declanşează dispozitivele de blocare automată 3 şi se deblochează capacele 4 ale camerelor de ardere 1. Capacele 4 se deschid şi sub acţiunea forţei reactive a gazelor de evacuare pun în mişcare camerele de ardere 1, care prin pârghiile 5 de acţionare pun în funcţiune arborele 6 conducător. Capacele 4 se închid şi se blochează de către dispozitivele de blocare automată 3 la lovitura camelor 17 ale capacelor 4 cu tacheţii de rapel 15 şi se declanşează arcul de întoarcere 22. Ciclul de lucru al motorului reactiv-rotativ constă din timpi de admisie, aprindere şi evacuare a gazelor, timpul ce ţine de comprimare lipseşte, deoarece aerul ce pătrunde este deja comprimat de compresorul de aer comprimat 9 până la valoarea necesară. Gazele de evacuare de asemenea pun în funcţiune elicea 13, care interacţionând cu mantaua de ghidare 14, direcţionează gazele de evacuare în ţeava de evacuare (nu este prezentată). În timpul funcţionării elicei 13 se produce, de asemenea, aspirarea aerului atmosferic (ca în ventilatorul centrifug) prin fanta laterală de admisie 31 din mantaua de ghidare 14 şi ferestrele de trecere 29 din elicea 13. Aceasta permite efectuarea răcirii camerelor de ardere 1 şi a altor elemente. Sub acţiunea gazelor de eşapament elicea 13 primeşte o energie cinetică mărită, care este utilizată pentru efectuarea lucrului util suplimentar, pentru acest scop pe elicea 13 se instalează o roată de curea de acţionare 30.

Lubrifierea motorului reactiv-rotativ dat se efectuează după cum urmează: lagărele de alunecare 23 şi 24 sunt lubrifiate şi răcite de fluxul de ulei debitat de pompa de ulei 19 din rezervorul de ulei 18 prin radiatorul de ulei 20 şi magistralele de ulei 21. Celelalte piese, care nu se lubrifiază, sunt confecţionate din materiale, ce corespund condiţiilor de funcţionare.

Astfel, avantajele oferite de soluţia tehnică constau în aceea că:

- prezenţa pe camerele de ardere 1 a capacelor 4 echipate cu dispozitive de blocare automată 3, care se deschid de la presiunea înaltă, permite crearea presiunii amestecului de combustibil înainte de aprindere, iar aceasta măreşte semnificativ energia de ardere a amestecului de combustibil şi eficienţa de utilizare a combustibilului, şi simplifică construcţia motorului reactiv-rotativ dat, excluzând sistemul complex de supape de admisie şi de evacuare;

- utilizarea energiei cinetice a elicei 13 pentru efectuarea lucrului util suplimentar, de asemenea, măreşte randamentul motorului reactiv-rotativ dat.

1. Двигатель внутреннего сгорания, Википедия свободная энциклопедия, 2012.05.09 (regăsit în Internet la 2015.09.07, url: https://ru.wikipedia.org/wiki/Двигатель_внутреннего_сгорания)

2. RU 2115817 C1 1998.07.20

3. US 4229938 A 1980.10.28

4. US 1287049 A 1918.12.10

Claims (1)

1. Instalaţie de forţă cu motor reactiv-rotativ discontinuu, în care motorul reactiv-rotativ constă dintr-o manta de ghidare (14) a gazelor de evacuare cu o fantă laterală de admisiune (31) a aerului şi o evazare pentru gazele de evacuare; în interiorul mantalei (14) sunt amplasate un arbore (6), în care sunt executate un canal longitudinal pentru combustibil şi un canal transversal, care comunică între ele; arborele (6) este executat în trepte, iar pe suprafaţa lui este fixat cu un interstiţiu pentru aer comprimat un manşon, la un capăt al lui fiind fixată o flanşă cu ştuţ pentru debitarea aerului comprimat, la celălalt capăt al căruia sunt executate nişte orificii, care unesc interstiţiul pentru aer comprimat cu canalele (7) de alimentare cu aer comprimat, executate în nişte pârghii (5) de acţionare, şi canalul transversal pentru combustibil cu nişte canale (7) de alimentare cu combustibil, executate în pârghiile (5); pârghiile (5) sunt fixate pe manşon; cel puţin două camere de ardere (1), executate la extremităţile pârghiilor (5) şi care comunică cu canalele (7); camerele de ardere (1) sunt dotate cu capace (4) cu dispozitive de blocare automată (3) a lor pentru deblocarea capacelor (4) la formarea presiunii înalte în camerele de ardere (1), bujii (2) şi supape cu comandă electrică (8) de debitare a aerului comprimat şi combustibilului în camerele de ardere (1); în manta (14) este amplasat un disc lateral (16) cu tacheţi de rapel (15), care este fixat rigid pe un suport de fixare (26), totodată în manta (14) este amplasată cu posibilitatea rotirii o elice (13) cu fante laterale (29) de pătrundere a aerului pentru răcirea motorului, fixată pe o bucşă, dotată cu o roată de curea de acţionare (30), amplasată în afara mantalei (14); paletele elicei (13) sunt amplasate într-un spaţiu comun cu camerele de ardere (1); arborele (6), manşonul şi bucşa sunt amplasate prin intermediul unor lagăre de alunecare (23), (24) şi (25) corespunzător pe nişte suporturi de fixare (26) şi (27), fixate rigid pe o bază, pe care, totodată, este fixată prin intermediul unui braţ (28) mantaua (14); de asemenea, instalaţia include şi un sistem de ungere, un sistem de alimentare cu aer comprimat şi combustibil şi un sistem electronic de dirijare; sistemul de ungere include un radiator de ulei (20), unit cu un rezervor de ulei (18), în care este amplasată o pompă de ulei (19) pentru pomparea uleiului prin nişte magistrale (21) spre lagărele de alunecare (23), (24) şi (25); sistemul de alimentare cu aer comprimat şi combustibil include un compresor de aer comprimat (9), unit cu ştuţul pentru aer comprimat al flanşei, şi o pompă electrică de combustibil (10), unită cu canalul longitudinal, executat în arbore (5); sistemul electronic de dirijare include un bloc electronic de comandă (11), la care sunt conectate un generator de curent electric (32), pompa electrică de combustibil (10) şi un dispozitiv comutativ (12), la care sunt conectate supapele cu comandă electrică (8).