PL180814B1

PL180814B1 - Urządzenie robocze lub silnik, zwłaszcza spalinowy, z wirującymi tłokami

Info

Publication number: PL180814B1
Application number: PL96326348A
Authority: PL
Inventors: Ronald L. Richards
Original assignee: Ron Richards Engine Technologi
Priority date: 1995-09-19
Filing date: 1996-09-16
Publication date: 2001-04-30
Also published as: PL326348A1; AR007763A1; EP0851970B1; SK284459B6; RO117931B1; EA199800314A1; NZ316854A; CN1200163A; EP0851970A1; CN1075156C; BG63222B1; HU222919B1; CZ82498A3; ATE236344T1; DE69627167D1; KR100395080B1; EA000883B1; BR9610949A; MY120413A; WO1997011258A1

Abstract

1 . Urzadzenie robocze lub silnik, zwlaszcza spalinowy, z wi- rajacymi tlokami, wyposazone w nieruchomy cylinder toroidalny, znajdujacy sie wewnatrz korpusu i zaopatrzony w szczeline obro- tow a przedluzajaca ten cylinder promieniowo w kierunku osi ude- rzenia oraz w przylegajace do siebie przynajmniej dwa wirniki, usytuowane czesciowo w tej szczelinie obwodowej i zaopatrzone na swym obwodzie w tloki, wyposazone w uszczelki i poruszajace sie w cylindrze toroidalnym ruchem przyspieszanym i zwalnianym, tworzac wewnatrz cylindra toroidalnego ograniczone tymi tlokami komory robocze o zmieniajacej sie objetosci, przy czym korpus urzadzenia jest ponadto zaopatrzony w otwory wlotowe i wylotowe polaczone kanalami z wnetrzem cylindra toroidalnego i doprowa- dzajacymi czynnik, na przyklad mieszanke paliwowa, do - oraz od- prowadzajacymi inny czynnik, na przyklad spaliny z tych komór roboczych, jak równiez jest wyposazone w osadzony obrotowo i wspólosiowy wzgledem obydwu wirników wal napedowy, zna- m ienne tym , ze wal napedowy ma postac walu obrotowego (70) i jest zaopatrzony w mimosrodowe czopy (51), znajdujace sie miedzy lozyskami glównymi urzadzenia i jego wirnikami (45A i 45B) oraz w osadzone obrotowo na tych czopach mimosrodowych (51) czlony obiegowe (50), polaczone z kolami planetarnymi (52) przekladni obiegowej, zazebiajacymi sie z pierscieniowymi kolami sloneczny- mi (53) polaczonymi z korpusem urzadzenia, przy czym kazdy z wi- rników (45A i 45B) jest wyposazony w sworzen napedowy (56), polaczony za posrednictwem klocków slizgowych z odpowied- nim czlonem obiegowym (50), mimosrodowo w stosunku do osi walu korbowego (70). FIG 1 3 PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie robocze lub silnik, zwłaszcza spalinowy, z wirującymi tłokami, wyposażone w nieruchomy cylinder toroidalny, znajdujący się wewnątrz korpusu. Cylinder jest zaopatrzony w szczelinę obrotowąprzedłużającągo promieniowo w kierunku osi urządzenia oraz w przylegające do siebie przynajmniej dwa wirniki, usytuowane częściowo w tej szczelinie obwodowej i zaopatrzone na swym obwodzie w tłoki. Tłoki są wyposażone w uszczelki i poruszają się w cylindrze toroidalnym ruchem przyspieszanym i zwalnianym tworząc wewnątrz cylindra toroidalnego ograniczone tymi tłokami komory robocze o zmieniającej się objętości. Korpus urządzenia jest ponadto zaopatrzony w otwory wlotowe i wylotowe połączone kanałami z wnętrzem cylindra toroidalnego i doprowadzającymi czynnik, na przykład mieszankę paliwową do - oraz odprowadzającymi inny czynnik, na przykład spaliny z tych komór roboczych. Urządzenie jest również wyposażone w osadzony obrotowo i współosiowy względem obydwu wirników wał napędowy.

Silniki spalinowe z wirującymi tłokami, i to zarówno silniki napędzane przez gaz lub ciecz pod ciśnieniem, jak i silniki spalinowe, są określane mianem silników toroidalnych. Znane są również urządzenia robocze z wirującymi tłokami, stanowiące na przykład sprężarkę toroidalną lub pompę toroidalną. Dla lepszego zilustrowania istoty wynalazku przedstawiono go na przykładzie rozwiązania konstrukcyjnego stanowiącego silnik spalinowy.

Znane silniki z wirującymi tłokami powstały głównie w celu wyeliminowania niedogodności silników tłokowych, jak również uzyskania bardziej zwartych i lżejszych konstrukcji, a także obniżenia kosztów wykonania i eksploatacji. Obecnie tego rodzaju silniki nie znalazły jednak powszechnego zastosowanią z wyjątkiem silnika Wankla.

W odróżnieniu pompy, kompresory i silniki spalinowe z tłokami poruszającymi się ruchem postępowo-zwrotnym mają powszechne zastosowanie, głównie dzięki prostym konstrukcjom mającym na celu zamianę ruchu postępowo-zwrotnego tłoków na ruch obrotowy wału korbowego, jak i w wyniku elastyczności poddawania się obciążeniom. Jednakże znaczne zużycie paliwa w tych konwencjonalnych silnikach spalinowych, będące wynikiem zużywania dużej ilości energii na pokonanie oporów tarcia oraz duża liczba poruszających się części silniką jak również duża liczba pierścieni tłokowych oraz części układów zaworowych stają się podstawą poszukiwań konstruktorów, mających na celu opracowanie silnika o prostszej konstrukcji i lepszych walorach eksploatacyjnych.

Sprawność cieplna tłokowych silników spalinowych jest również ograniczona ze względu na wykonywanie w jednym cylindrze wszystkich faz cyklu roboczego, zaś próby uzyskania podwyższonej sprawności pociągają za sobą znaczne skomplikowanie konstrukcyjne silnika i podnoszą koszty jego wytwarzania oraz montażu.

180 814

Silnik Wankla znalazł zastosowanie w samochodach osobowych, jednak brak elastycznego poddawania się zmiennym obciążeniom w czasie j azdy ogranicza możliwości jego powszechnego zastosowania.

Znane są również inne silniki z tłokami wirującymi, na przykład wyposażone w cylinder toroidalny usytuowany w korpusie silnika oraz w umieszczony w nim wirnik z przymocowanymi do niego wirującymi tłokami poruszającymi się w cylindrze toroidalnym. W tego rodzaju rozwiązaniach silnika spalinowego tłoki poruszają się cyklicznie w kierunku do siebie i od siebie, tworząc w cylindrze na przemian powiększające się i zmniejszające się komory robocze, przy czym korpus silnika jest zaopatrzony w otwory wlotowe i wylotowe doprowadzające do komór roboczych mieszankę paliwową i odprowadzające z nich spaliny.

Tego rodzaju silnik, zwany silnikiem toroidalnym, został wyczerpująco omówiony w książce Jana P. Norbye pt.: „The Wankel design development applications” opublikowanej przez Chilton Book Company.

Z francuskiego opisu patentowego nr FR 2498248 i z niemieckiego opisu patentowego nr DE 3521593 znane są również silniki toroidalne wyposażone w mechanizm zewnętrzny, wymuszający cykliczny ruch wirujących tłoków w cylindrze toroidalnym. Istotną niedogodnością tych silników jest możliwość osiągnięcia przez nich dostatecznej sprawności tylko w warunkach takiej ich pracy, która odpowiada osiągnięciu optymalnej mocy silnika. Ponadto wymagają one stosunkowo skomplikowanej technologii wytwarzania oraz montażu, przy czym zasadnicza trudność polega na dostatecznym uszczelnieniu tłoka wirującego w cylindrze toroidalnym.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji takiego urządzenia roboczego lub silnika, zwłaszcza spalinowego, z wirującymi tłokami, które wyeliminuje niedogodności znanych dotychczas tego rodzaju urządzeń.

Cel ten zrealizowano w konstrukcji urządzenia roboczego lub silnika, zwłaszcza spalinowego, według wynalazku, które charakteryzuje się tym, że wał napędowy urządzenia ma postać wału korbowego i jest zaopatrzony w mimośrodowe czopy, znajdujące się między łożyskami głównymi urządzenia i jego wirnikami oraz w osadzone obrotowo na tych czopach mimośrodowych człony obiegowe, połączone z kołami planetarnymi przekładni obiegowej, zazębiającymi się z pierścieniowymi kołami słonecznymi połączonymi z korpusem urządzenia, przy czym każdy z wirników j est wyposażony w sworzeń napędowy, połączony za pośrednictwem klocków ślizgowych z odpowiednim członem obiegowym, mimośrodowo w stosunku do osi wału korbowego.

Sworzeń napędowy urządzenia ma przy tym oś równoległą do osi wału korbowego, na którym jest zaklinowany jeden z wirników i jest osadzony przesuwnie w promieniowych prowadnicach przeciwległych członów obiegowych, przy czym sworzeń ten jest osadzony nieruchomo w jednym z wirników. Natomiast na przeciwległych, współosiowych czopach mimośrodowych wału korbowego są osadzone obrotowo, po zewnętrznej stronie wirników - dwa człony obiegowe, przy czym sworzeń napędowy każdego z wirników jest osadzony przesuwnie swym jednym końcem w promieniowej prowadnicy odpowiedniego członu obiegowego, a równocześnie przechodząc przez wycięcie łukowe sąsiedniego wirnika jest również osadzony przesuwnie w promieniowej prowadnicy przeciwległego członu obiegowego.

Obydwie promieniowe prowadnice są usytuowane symetrycznie w członie obiegowym wzdłuż średnicy tego członu.

Sworzeń napędowy jest ponadto korzystnie zaopatrzony na swych obydwu końcach w klocki ślizgowe, osadzone przesuwnie w promieniowych prowadnicach obydwu członów obiegowych, przy czym na jego końcach są osadzone obrotowo klocki ślizgowe.

Promieniowa prowadnica ma korzystnie w swym przekroju poprzecznym łukową powierzchnię ślizgową, po której przesuwa się klocek ślizgowy sworznia napędowego.

Wał korbowy urządzenia jest korzystnie zaopatrzony w środkowy, współśrodkowy z tym wałem korbowym, czop łożyskowy, na którym są obrotowo osadzone wirniki, przy czym ten czop znajduje się między czopami wału korbowego, osadzonymi w łożyskach głównych urządzenia, zaś środkowy czop łożyskowy wału korbowego jest usytuowany między jego czopami mimośrodowymi.

180 814

Ponadto czop mimośrodowy i środkowy czop łożyskowy wału korbowego stanowiąjedną całość, przy czym osie czopów wału korbowego osadzone w łożyskach głównych sąprzesunięte w stosunku do osi czopa mimośrodowego.

Ponadto środkowy czop łożyskowy wału korbowego jest w urządzeniu zamontowany symetrycznie względem płaszczyzny symetrii cylindra toroidalnego.

Szczelina obwodowa cylindra toroidalnego jest korzystnie symetryczna względem płaszczyzny symetrii tego cylindra i korzystnie stanowi promieniowe przedłużenie cylindra toroidalnego w kierunku do osi urządzenia, przy czym jest ona węższa od średnicy cylindra toroidalnego.

Zewnętrzne powierzchnie obrotowe obydwu wirników mają korzystnie postać walca o takiej samej średnicy i są połączone z pierścieniowym zewnętrznym kołnierzem wirnika, znajdującym się w szczelinie obwodowej przedłużenia cylindra toroidalnego, przy czym obydwa wirniki przylegają do siebie ślizgowo w płaszczyźnie symetrii cylindra toroidalnego, przy czym tłoki są przymocowane wzdłuż obwodowych powierzchni wirników z obydwu stron płaszczyzny symetrii cylindra toroidalnego, a ponadto obydwa wirniki urządzenia są identyczne i zamontowane w urządzeniu w położeniu obróconym o 180° względem płaszczyzny symetrii cylindra toroidalnego.

Zespół korpusu urządzenia składa się korzystnie przynajmniej z dwóch czołowych części: przedniej i tylnej, przylegających do siebie wzdłuż płaszczyzny symetrii cylindra toroidalnego, przy czym otwór wlotowy i otwór wylotowy znajdują się w określonej odległości od płaszczyzny przylegania do siebie obydwu czołowych części korpusu urządzenia.

Zespół wału korbowego znajduje się między częściami czołowymi korpusu urządzenia, przy czym końce wału korbowego są osadzone obrotowo w łożyskach głównych, umieszczonych w otworach tych części korpusu urządzenia, przy czym końce wału korbowego korzystnie wy stają z obydwu stron korpusu urządzenia.

Koło zębate planetarne każdego członu obiegowego jest współosiowe z czopem mimośrodowym wału korbowego, zaś zazębiające się z nim słoneczne koło zębate pierścieniowe, osadzone w korpusie urządzenia, jest współosiowe z osią wału korbowego.

Cylinder toroidalny urządzenia ma korzystnie przekrój kołowy.

Urządzenie według wynalazku, stanowiące silnik spalinowy czterosuwowy, jest korzystnie zaopatrzone w dwa, osadzone na wale korbowym, wirniki oraz przynajmniej w dwa, znajdujące się przeciwległe wzdłuż średnicy cylindra toroidalnego, otwory wlotowe oraz w dwa, również znajdujące się przeciwległe wzdłuż średnicy cylindra toroidalnego, otwory wylotowe, przy czym każdy z przylegających do siebie wirników jest zaopatrzony w liczbę tłoków równą ilości cykli pracy silnika, zaś liczba tłoków na każdym z dwóch przylegających do siebie wirników jest taka sama, zaś łączna liczba tłoków na obydwu wirnikach stanowi wielokrotność liczby cztery, przy czym tłoki są rozmieszczone równomiernie na obwodzie każdego wirnika, zaś liczba otworów wlotowych i otworów wylotowych wynosi przynajmniej 1/4 liczby tłoków.

Tłoki silnika spalinowego mają korzystnie, w płaszczyźnie symetrii wirnika przechodzącej przez oś silnika, zarys kołowy, a każdy z nich jest wyposażony w wystający z jego powierzchni uszczelniający pierścień tłokowy, przylegający do ścianki cylindra toroidalnego.

Również wirniki urządzenia są wyposażone w uszczelki pierścieniowe, przylegające do sąsiedniego wirnika i znajdujące się w zmontowanym silniku wewnątrz szczeliny obwodowej.

Urządzenie według wynalazku może również stanowić silnik spalinowy dwusuwowy, zaopatrzony w dwa otwory wlotowe i w dwa otwory wylotowe na każde cztery tłoki silnika.

Dzięki konstrukcji urządzenia według wynalazku jego wirniki są identycznie napędzane, zapewniając wyrównanie bezwładności poszczególnych ruchomych części urządzenia i charakterystyki fizycznej wszystkich faz cyklu. Ruch oscylacyjny wirników urządzenia jest sinusoidalny, przy czym dzięki konstrukcji sworzni napędowych, które są osadzone w wirnikach w sposób umożliwiający ich obustronne współdziałanie z członami obiegowymi, uzyskuje się możliwość bardzo zwartej budowy silnika. Dzięki możliwości zmieniania liczby tłoków osadzonych na każdym z wirników, silnik spalinowy zbudowany na bazie urządzenia według wynalazku może pracować zarówno jako dwutaktowy lub czterotaktowy, przy czym w przypad

180 814 ku silnika czterotaktowego zespół wirników jest napędzany w kierunku przeciwnym w stosunku do kierunku obrotów wału korbowego.

Otwory wlotowe i wylotowe urządzenia według wynalazku mogą być zamykane za pomocą zaworów grzybkowych lub innego rodzaju, lecz korzystnie są umieszczone w ściankach korpusu, przy czym czas, w którym mająbyć one połączone z komorami roboczymi jest określony długością kątową tych otworów.

Badania wykazały, że urządzenie według wynalazku, skonstruowane zwłaszcza jako silnik spalinowy czterosuwowy, charakteryzuje się wysoką sprawnością, równomiernym ruchem wału korbowego oraz możliwościąelastycznego dostosowywania się do zmiennych obciążeń si Inika.

Urządzenie według wynalazku jest w przykładowym rozwiązaniu konstrukcyjnym uwidocznione na rysunku, na którym: fig. 1 i 2 przedstawiająurządzenie w postaci silnika spalinowego z wirującym tłokiem, odpowiednio w widoku z przodu i z tyłu; fig. 3 - korpus silnika w osiowym przekroju podłużnym; fig. 4 - zespół wału korbowego silnika, z rozsuniętymi częściami; fig. 5 wirnik silnika z tłokami, w widoku z boku; fig. 6 - sąsiadujące ze sobą wirniki z tłokami w położeniu roboczym, w widoku z boku; fig. 7 - sworzeń napędowy i klocki ślizgowe, w widoku z boku i z tyłu; fig. 8 - wirnik wraz ze sworzniem napędowym i klockami ślizgowymi, w przekroju osiowym; fig. 9 - człon obiegowy silnika, odpowiednio w widoku z tyłu, z góry i z boku; fig. 10 sąsiadujące ze sobą człony obiegowe wraz ze sworzniem napędowym i klockami łożyskowymi, w przekroju osiowym; fig. 11 - przekładnię obiegową silnika wraz z członem obiegowym, w widoku z boku; fig. 12 - sposób uszczelnienia wirnika wewnątrz cylindra toroidałnego, w przekroju osiowym; fig. 13 - silnik spalinowy z wirującym tłokiem, z zespołem dwóch wirników, w przekroju podłużnym; fig. 14a do fig. 14z oraz fig. 14aa do fig. 14gg - utworzone kolejno komory robocze silnika podczas jednego cyklu pracy; fig. 15 - odmianę konstrukcji sworznia napędowego w zespole wirnika zaopatrzonego w łożysko kuliste, w przekroju osiowym; fig. 16 - zespół dwóch wirników sprzężonych z jednym członem obiegowym i dwoma sworzniami napędowymi dla silnika przemysłowego o małej mocy, w przekroju osiowym; fig. 17 - spalinowy silnik przemysłowy małej mocy z tłokiem wirującym, w przekroju osiowym; fig. 18 - silnik przemysłowy według fig. 17, w widoku z przodu, a fig. 19 - silnik z dwoma cylindrami toroidalnymi i dwoma zespołami wirników, w położeniach obróconych względem siebie o kąt 90°, w przekroju osiowym.

Na fig. 1 do 3 przedstawione jest urządzenie z tłokami wirującymi według wynalazku, stanowiące silnik spalinowy czterosuwowy. Korpus 21 silnika 20 składa się z dwóch części czołowych: przedniej 22, zaopatrzonej w otwory wlotowe 24 i w dwie świece zapłonowe 25, osadzone w gniazdach 26, jak również w zakreskowaną na rysunku pokrywę 28 i żebra usztywniające 27, oraz z czołowej części tylnej 23 (fig. 2), połączonej z czołową częścią przednią 22 za pomocą śrub złącznych 29.

Przednia część czołowa 22 korpusu 21 silnika jest ponadto wyposażona w pompę olejową 3 0, napędzaną z wału napędowego silnika za pośrednictwem zaklinowanego na nim koła klinowego 31 oraz paska klinowo-zębatego 32, a ponadto we wnękę tworzącą miskę olejową 34 (fig. 3), połączonąz wnętrzem silnika za pomocą kanałów olejowych 33. Miskę olejową 34 tworzy również wnęka w tylnej części czołowej 23, przy czym zużyty olej jest usuwany z miski olejowej po odkręceniu korka 35 (fig. 1). Ponadto w obydwu częściach czołowych 22 i 23 korpusu 21 znajdują się wnęki i kanały tworzące płaszcz wodny 42, w którego najniższym miejscu jest umieszczony korek 36 do odprowadzenia cieczy chłodzącej. Czołowa część tylna 23 korpusu 21 (fig. 2) silnika 20 jest zaopatrzona w dwa otwory wylotowe 37 oraz w otwory montażowe 38, służące do mocowania zespołów napędzanych przez silnik. Do wystającego z korpusu silnika końca 40 wału korbowego 70 jest przykręcone zakreskowane na rysunku koło zamachowe 39.

Korpus 21 silnika 20 (fig. 3) jest utworzony przez przykręcenie do siebie przeciwległych części czołowych: przedniej 22 i tylnej 23 tego korpusu za pomocą śrub złącznych 29. Wewnątrz korpusu 21 jest utworzony toroidalny cylinder 41, połączony z obwodową szczeliną 58, przedłużającą ten cylinder w kierunku do jego osi. Obwodowa szczelina 58, utworzona przez pierścieniowe powierzchnie 61 przeciwległych, czołowych części 22 i 23 korpusu 21, jest współosio

180 814 wa z osiątoroidalnego cylindra 41 i wału korbowego 70, zaś jej płaszczyzna symetrii pokrywa się z osiową płaszczyzną 60 cylindra toroidalnego 41. W cylindrycznych otworach 62 części czołowej przedniej 22 i części czołowej tylnej 23 korpusu 21 są osadzone łożyska górne, oparte o czołowe powierzchnie oporowe 63 tych części 22 i 23 korpusu 21.

Uszczelki 65 komór spalania utworzonych wewnątrz cylindra toroidalnego 41 oraz uszczelki 66 płaszcza wodnego 42 są umieszczone między stykającymi się ze sobą powierzchniami wewnętrznymi części czołowych: przedniej 22 i tylnej 23 korpusu 21. Uszczelka 65 znajduje się między cylindrem toroidalnym 41 a płaszczem wodnym 42, uniemożliwiając przedostawanie się do niego gazów spalinowych, zaś uszczelka 66 - między płaszczem wodnym 42 a zewnętrznym otoczeniem korpusu 21, uniemożliwiając przedostawanie się chłodziwa na zewnątrz silnika lub do miski olejowej 34.

Zespół wału korbowego (fig. 4) składa się z wału korbowego 70, zaopatrzonego w dwa mimośrodowe czopy 51, w dwa środkowe czopy łożyskowe 49 wirnika oraz w dwa łączone z wałem czopy 44 łożysk głównych, a ponadto jest wyposażony z jednej strony w koło pasowe 71 z przeciwwagą 72, z drugiej zaś w koło zamachowe 73 z przeciwwagą.

Czopy 44 łożysk głównych są zaopatrzone w stożkowy otwór 74 nasadzany na odpowiedni czop stożkowy 75, znajdujący się na końcu czopa mimośrodowego 51 wału korbowego 70, oraz w kliny 76, służące do zamocowania czopa 34 na tym czopie stożkowym 75 za pomocą śruby mocującej 77, a ponadto w powierzchnie oporowe 78, uniemożliwiające przemieszczenie osiowe zespołu wału korbowego w korpusie 21, oraz w powierzchnie oporowe 79, uniemożliwiające osiowe przemieszczenie członu obiegowego 50 (fig. 9).

Zespół 40 wału korbowego jest osadzony w łożyskach głównych umieszczonych w otworach 62 przedniej i tylnej części czołowej 22 i 23 korpusu 21 (fig. 3). Zasilanie łożysk olejem odbywa się przez kanał środkowy 80 wału korbowego 70 i nie uwidocznione na rysunku otwory poprzeczne w czopach 44, 49 i 51.

Zespół 45 wirników składa się z dwóch wirników 45 A i 45B, przy czym każdy z nich (fig. 5 i 6) jest wyposażony w cztery wystające kołowe łopaty, tworzące tłoki 47 silnika, rozmieszczone symetrycznie na obwodzie wirnika i przymocowane swą podstawą do jego zewnętrznego kołnierza 46 oraz w łukowe wycięcia 82, umieszczone naprzeciw piasty 81 sworznia napędowego 56. Piasta 81 jest przesunięta o czwartączęść kąta prostego, czyli o 22,5° względem osi 83 pary przeciwległych tłoków 47. Ponadto wirniki 45A i 45B są zaopatrzone w otwory 86, zmniejszające ich moment bezwładności.

Wycięcie łukowe 82 (fig. 6) wirnika 45 A jest umieszczone na osi piasty 81 sworznia napędowego 56 sąsiedniego wirnika 45B, umożliwiając obydwu wirnikom 45 A i 45B (odmiennie zakreskowanym na rysunku) oscylować względem siebie ruchem obrotowym o amplitudzie ograniczonej przez wielkość łuku tego wycięcia 82.

Sworzeń napędowy 56 każdego z wirników 45A i 45B jest na swoich przeciwległych końcach wyposażony w klocki ślizgowe 57 z wypukłymi, cylindrycznymi powierzchniami zewnętrznymi 87. Tłoki 47 (fig. 8) obydwu wirników 45A i 45B, przymocowane do zewnętrznego kołnierza 46 wirnika 45A i 45B, mają swe osie usytuowane w płaszczyźnie symetrii przechodzącej przez oś wirnika, zaś sworzeń napędowy 56 wystaje poza piastę 81 tego wirnika i jest wyposażony na swych końcach w klocki ślizgowe 57. Sworznie napędowe 56 i klocki ślizgowe 57 tworzą wraz z wirnikiem 45A lub 45B roboczy zespół 89 tego wirnika (fig. 8).

Człon obiegowy 50 (fig. 9) stanowi płaską tarczę zaopatrzonąw rozszerzoną część środkowąi wystającą z niej piastę 91 oraz zewnętrzne obwodowe kołnierze 90. W zgrubionej części środkowej członu obiegowego znajdują się dwie promieniowe prowadnice 54, których osie pokrywająsię z osiączłonu obiegowego 50. Prowadnice te są od strony piasty 91 członu 50 zakończone rozszerzonymi, łukowymi częściami. Na piaście 91 członu obiegowego 50 jest również osadzone planetarne koło zębate 52 przekładni obiegowej, przy czym obejmująca zarówno tarczę, jak i koło zębate, piasta 91 jest zaopatrzona na obydwu swych końcach w obustronne czołowe powierzchnie oporowe 93.

180 814

Figura 10 przedstawia sworzeń napędowy 56 wraz z osadzonymi na nim dwoma członami obiegowymi 50 obydwu wirników 45A i 45B. Piasty 91 tych członów sąosadzone na wypukłych, walcowych powierzchniach klocków ślizgowych 57, współpracujących z otworami 55 piasty 91 tych członów obiegowych. Zewnętrzne wypukłe, walcowe powierzchnie 87 klocków ślizgowych umożliwiają odchylenia osiowe sworznia napędowego w czasie pracy silnika.

Figura 11 przedstawia przekładnię obiegową (planetarną) złożoną z pierścieniowego, słonecznego koła zębatego 53 oraz z zazębiającego się z nim planetarnego koła zębatego 52, połączonego z członem obiegowym 50, przy czym osią obrotu tego członu obiegowego 50 jest oś czopa mimośrodowego 51 wału korbowego 70 (fig. 4).

Figura 12 przedstawia sposób uszczelnienia zespołu 45 wirnika w korpusie 21 cylindra. Tłoki 47 są uszczelnione w cylindrze toroidalnym 41 za pomocą znanych pierścieni tłokowych 94, umieszczonych w znajdujących się na obwodzie tłoków 47 rowkach 95. Pierścienie tłokowe 94 sięgająswąobwodowąpowierzchnią zewnętrzną do zewnętrznych kołnierzy 96A i 96B wirników 45 A i 45B, przy czym jeden z końców każdego pierścienia tłokowego 94 styka się z uszczelką ślizgową 97, mającąkorzystnie postać cylindra z łukową powierzchnią styku o promieniu krzywizny równym promieniowi krzywizny powierzchni zewnętrznej wirnika i jest dociskana do zewnętrznej powierzchni 99 wirnika 45 A lub 45B za pomocą wygiętej sprężyny płaskiej 100. W alternatywnym rozwiązaniu konstrukcyjnym pierścień tłokowy 94 może mieć postać uszczelki 97, umieszczonej z zaciskiem wstępnym w poszerzonej części 98 rowka 95, w którym jest osadzony pierścień tłokowy 94. Uszczelka 97 współpracuje wówczas z zewnętrznąpowierzchnią99 wirnika 45A lub 45B. '

Pierścienie tłokowe 94 mogą być oczywiście również osadzone w wycięciach tłoków 47, sięgających w pobliże osi wimika45 i całkowicie otaczać tłoki 47. Jednakże zawsze są one usytuowane poprzecznie względem zewnętrznych powierzchni 99, stanowiących przedłużenie powierzchni cylindra toroidalnego 41.

Komorę spalania uszczelniaj ą sprężyste uszczelki pierścieniowe 101 umieszczone między czołowymi, odsądzonymi powierzchniami 102 korpusu 21 silnika a wirnikami 45A i 45B i zaopatrzone w spłaszczone końcówki 104. Alternatywnie uszczelki komory spalania mogą mieć postać pierścieni umieszczonych we współosiowych rowkach korpusu 21 silnika i zabezpieczone przed obrotem za pomocą odpowiednich występów. Współpracujące ze sobą powierzchnie boczne uszczelek winny być płaskie, aby zapewnić osiowe uszczelnienie odpowiednich powierzchni korpusu 21 i wirnika 45.

Zespoły pierścieniowych uszczelek olejowych 105, stanowiące korzystnie pierścienie typu O Ring, sąumieszczone wewnątrz względem stożkowych uszczelek 101 komory spalania.

Stożkowe uszczelki pierścieniowe 101 są smarowane olejem dopływającym przez kanał 106, który smaruje równocześnie powierzchnie oporowe! 08 wirnika 45A i 45B. Alternatywnie olej może być również doprowadzany za pomocą wtrysku.

Figura 13 przedstawia w osiowym przekroju podłużnym kompletny silnik 20 według wynalazku, którego korpus składa się ze złożonych ze sobą czołowych części: przedniej 22 i tylnej 23, wewnątrz których utworzony jest toroidalny cylinder 41, otoczony płaszczem wodnym 42. W dolnej części korpusu 21 silnika znajduje się miska olejowa 34.

W korpusie 21 silnika 20 jest ułożyskowany wał korbowy 70, osadzony obrotowo w czopach 44 łożysk głównych. Dwa symetryczne wirniki 45 A i 45B, złożone ze sobą i tworzące zespół 45, sąumieszczone naprzeciwległe między czołowymi częściami przedniej części czołowej 22 i tylnej części czołowej 23 korpusu 21 silnika i osadzone na swych piastach łożyskowych 48 na środkowym czopie mimośrodowym 49 zespołu 40 wału korbowego.

Dwa identyczne człony obiegowe 50 sąosadzone przeciwległe obrotowo na czopach mimośrodowych 51 wału korbowego 70. Każdy człon obiegowy 50 składa się przy tym z planetarnego koła zębatego 52, zazębiającego się z jednym z pierścieniowych, słonecznych kół zębatych 53, umieszczonych w zagłębieniach czołowych części 22 i 23 korpusu 21, współosiowych z osią wału korbowego 70.

180 814

Promieniowa prowadnica 54 członu obiegowego 50, zaopatrzona w przeciwległe powierzchnie ślizgowe 55, współpracuje za pośrednictwem klocków ślizgowych 57 ze sworzniami napędowymi 56, umieszczonymi naprzeciwległe w obydwu wirnikach 45A i 45B.

Działanie silnika spalinowego według fig. 13 odbywa się w taki sposób, że wywołane rozprężaniem gazów w komorze spalania wzajemne odpychanie się od siebie jednej pary tłoków 47 powoduje ruch obrotowy członów obiegowych 50, osadzonych obrotowo na czopach mimośrodowych 51 i połączonych z nimi kół planetarnych 52 wokół pierścieniowego, słonecznego koła 53 przekładni obiegowej, a tym samym obrót zespołu wału korbowego 70.

Na fig. 14a do fig. 14gg przedstawiono pełny cykl pracy silnika ośmiotłokowego (z czterema tłokami osadzonymi w każdym wirniku) w fazach odpowiadających obrotowi wału korbowego o 33,75°. Pełny cykl pracy tego silnika odpowiada jednemu obrotowi wirników, a równocześnie trzem obrotom wału korbowego i szesnastu przebiegom roboczym (suwom) spalania i rozprężania. Tłoki wirnika 45 A są oznaczone przez Al do A4, a tłoki wirnika 45B przez B1 do B4.

Obrotowi wału korbowego o kąt 135° (czyli o skok tłoka) odpowiada kolejne przejście naprzeciwległych par czterech tłoków Al do A4 przez obszary ssania i sprężania w pierścieniowej komorze roboczej cylindra toroidalnego 41.

Po obrocie wału korbowego o 67,5° (co odpowiada połowie skoku tłoka) tylne powierzchnie czołowe jednej pary naprzeciwległych tłoków Al i A3, poruszających się w kierunku od otworów wlotowych, zasysająmieszankę paliwową do rozszerzających się za nimi komór roboczych (suw ssania), natomiast powierzchnie czołowe tej samej pary tłoków Al i A3 sprężają wprowadzoną uprzednio do komory roboczej mieszankę paliwową do osiągnięcia punktu zapłonu (suw sprężania).

Równocześnie tylne powierzchnie drugiej pary naprzeciwległych tłoków A2 i A4, znajdujących się pod działaniem parcia rozszerzających się gazów spalinowych, poruszająsię w kierunku otworów wylotowych, przekazując równocześnie moment obrotowy silnika (suw pracy). Natomiast tylne powierzchnie tych tłoków A2 i A4 wypierają równocześnie rozprężone uprzednio gazy spalinowe z komór roboczych do otworu wylotowego (suw wydechu).

Równocześnie podczas tego samego obrotu wału korbowego o kąt 135° przednie i tylne powierzchnie tłoków B1 do B4 działaj ąjako reaktywne powierzchnie tworzące komory robocze w taki sam sposób, jak tworząje powierzchnie tłoków silników spalinowych o ruchu posuwisto-zwrotnym. Podczas dalszego obrotu wału korbowego o kąt od 135° do 270° funkcje odpowiednich tłoków zmieniają się i funkcje omówione powyżej dla tłoków Al do A4 wykonują cztery tłoki BI do B4. Natomiast tłoki Al do A4 stają się tłokami reaktywnymi.

Tabela 1 określa funkcje komór roboczych w 33 położeniach roboczych tłoków (odpowiadających fig. 14a do 14 gg) podczas jednego pełnego obrotu wału korbowego. Tabela podaje również prędkości obrotowe ruchu wirników.

Figura 15 przedstawia odmianę konstrukcji sworznia napędowego 110, zaopatrzonego w łożysko kuliste 111, umieszczone w dzielonej tulei łożyskowej 113 i umożliwiaj ące kompensacj ę niewielkich odchyleń współosiowości klocków ślizgowych 112, poruszających się w nie uwidocznionych na rysunku prowadnicach, a równocześnie eliminującą powstawanie sił bezwładności oddziałujących na sworzeń 110. Klocki ślizgowe 112 mogą mieć postać takąjak klocki 57 albo też mogą współpracować z płaskimi, promieniowymi prowadnicami szczelinowymi.

Figura 16 przedstawia zespół wirnika 118, złożony z dwóch połączonych wirników 118A i 118B, sprzężonych z jednym członem obiegowym 115. Rozwiązanie to, w którym sworznie napędowe 116 wystająpoza obydwa wirniki 118 A i 118B i są zaopatrzone w osadzone na nich klocki ślizgowe 119, nadaje się w szczególności dla silników przemysłowych o małej mocy.

Figura 17 przedstawia silnik przemysłowy 114 o małej mocy, różniący się od poprzednio omówionego tym, że jest wyposażony tylko w jeden człon obiegowy 115, uruchamiany przez sworznie napędowe 116, wystające poza obydwa wirniki 118A i 118B, na których są osadzone klocki ślizgowe 119. Tego rodzaju silniki są zwykle wyposażone w sprzęgło 120, które może przenosić stosunkowo duży moment obrotowy w czasie rozruchu silnika. W silniku tym jeden

180 814 koniec nie wydrążonego wału korbowego 124, do którego jest przymocowane sprzęgło 120, wystaje poza łożysko główne 122 i jest zaopatrzony w pierścień centrujący 124. Kołnierze oporowe 121 wału korbowego uniemożliwiają jego osiowe przemieszczenie.

Figura 18 przedstawia otwory wlotowe 130 i otwory wylotowe 131 znajdujące się w przedniej, czołowej części 133 korpusu silnika. Pod każdym innym względem silnik przemysłowy 114 jest podobny do uprzednio omówionego silnika przedstawionego na fig. 1 do 13.

Silnik 140, przedstawiony na fig. 19, jest silnikiem dwucylindrowym, wyposażonym w dwa pierścieniowe cylindry podobne do uwidocznionych na fig. 17 i 18. Jednakże czopy mimośrodowe wału korbowego 141 są w tym silniku obrócone o 180°, natomiast czołowe części 142 i 143 korpusu są zaopatrzone w otwory wlotowe i wylotowe dla obydwu cylindrów (podobnie jak w rozwiązaniu według fig. 18). Otwory w tylnej części czołowej korpusu są obrócone o 90° dokoła osi wału korbowego względem otworów jego przedniej części czołowej, wyrównując różnice mocy silnika.

Działanie opisanego wyżej silnika spalinowego o zapłonie iskrowym, chłodzonego wodą i pracującego na zasadzie czterosuwowego cyklu: ssania, sprężania, rozprężania i wydechu jest następujące.

Każda z ośmiu komór roboczych silnika jest utworzona między szesnastoma powierzchniami zewnętrznymi ośmiu tłoków i kolejno realizuje wymienione wyżej cztery „suwy”. Każdy pełny cykl pracy jest równoważny z pojedynczym obrotem wirników i z trzema obrotami wału korbowego oraz z szesnastoma „suwami” ssania i sprężania w „zimnym” obszarze i z szesnastoma „suwami” rozprężania i wydechu w „gorącym” obszarze cylindra toroidalnego. Każdy z czterech suwów odbywa się przy tym równocześnie w komorach roboczych znajdujących się po przeciwległych stronach płaszczyzny symetrii cylindra toroidalnego, dzięki czemu uzyskuje się w silniku wyrównanie sił występujących w tych ośmiu komorach roboczych.

Cztery komory robocze w cylindrze toroidalnym są określone przez położenie naprzeciwległych par otworów wlotowych i wylotowych, a w przypadku silnika z zapłonem iskrowym dodatkowo przez położenie par świec zapłonowych. Oczywiście nie wszystkie komory robocze muszą być równocześnie wykorzystane, bowiem mogą być one selektywnie wybierane zależnie od zapotrzebowanej mocy silnika.

Również wielkość i położenie kątowe otworów wlotowych i wylotowych cylindra toroidalnego steruje przepływem powietrza do komory roboczej, a więc także mocą silnika. Długość kanałów określa czas dopływu mieszanki i odpływu spalin z każdej komory roboczej, natomiast położenie kątowe otworów względem komór roboczych decyduje o chwili, w której zostaje dostarczona do nich mieszanka paliwową w której następuje usunięcie gazów spalinowych.

W każdym cylindrze toroidalnym sąumieszczone dwa wirniki, natomiast liczba cylindrów toroidalnych w silniku, umieszczonych wzdłuż osi wału korbowego, może być dowolnie duża. Ilość cyklów roboczych zależy od liczby tłoków w każdej parze wirników, która jednak winna być zawsze wielokrotnością liczby „cztery”, gdyż odpowiada to ilości „suwów” w cyklu roboczym. W omówionym wyżej silniku znajdują się cztery tłoki w każdym wirniku.

W wyniku umieszczenia osi sworznia napędowego w kole podziałowym pierścieniowego, słonecznego koła zębatego przekładni obiegowej (fig. 14) co 67,5° obrotu wału korbowego (co odpowiada połowie skoku tłoków) i następnie co 135°, tłoki jednego z wirników osiągaj ąmaksymalną prędkość kątową natomiast tłoki drugiego wirnika - równocześnie minimalną prędkość kątową. Ruch tłoka w cylindrze toroidalnym odbywa się przy tym samym położeniu zespołu wirnika w korpusie cylindra, co oznacza, że położenie otworów wlotowych i wylotowych oraz świec zapłonowych - są stałe.

Prędkość obrotowa każdego z dwóch zespołów wirników zmienia się sinusoidalnie od wartości minimalnej do maksymalnej i odwrotnie, przy czym obydwa zespoły obracają się w silniku ośmiotłokowym, przesunięte w fazie o 90°. W trakcie obrotu tłoki akty wne jednego zbiornika poruszają się szybko w cyklu ssanie/sprężanie i rozprężanie/wydech, a więc pełnią funkcję konwencjonalnych tłoków, natomiast równocześnie reaktywne tłoki drugiego wirnika poruszają się odpowiednio wolniej, działając jedynie jako zamknięcia cylindrą a więc pełniąc funkcję,

180 814 którą w silniku konwencjonalnym pełni głowica silnika. Również odmiennie w stosunku do silnika konwencjonalnego, w którym tłok zatrzymuje się, gdy pojemność komory spalania jest mniejsza - tłoki w silniku według wynalazku poruszają się w położeniu najmniejszej pojemności komory spalania, a ich prędkość kątowa jest wówczas równa średniej prędkości wirnika, albo 1/3 prędkości kątowej wału korbowego, lecz z przeciwnym znakiem.

Siły bezwładności wywierane przez obracające się wirniki i spowodowane ich przyspieszaniem i zwalnianiem mają kierunek przeciwny do kierunku sił wywieranych przez gazy spalinowe. Jednakże siły bezwładności wirników mają zawsze tę samą wielkość i są odwrotnie skierowane, dzięki czemu kompensują się wzajemnie.

Moment obrotowy wirnika jest skutkiem parcia gazów spalinowych w komorach spalania (działających tak samo na obydwa zespoły wirnika) i przenosi się równocześnie przez sworznie napędowe i klocki ślizgowe na powierzchnię prowadnic członów obiegowych. Siły wywierane przez sworznie napędowe obydwu wirników, powodujące powstanie momentu obrotowego wału korbowego, są sobie równe, lecz podczas obrotu tego wału ich punkt przyłożenia zmienia się wraz z obrotem czopa mimośrodowego, powodując odpowiednią zmianę ramienia siły. W położeniu (TDC), w którym promieniowa prowadnica członu obiegowego j est prostopadła do czopa mimośrodowego (co odpowiada górnemu martwemu położeniu tłoka w silniku konwencjonalnym) - sworznie napędowe tworzą takie samo ramię sił, nie powodując powstania momentu obrotowego wału korbowego.

Po przejściu przez to położenie (TDC), powstająca różnica ramienia sił (na przykład w położeniu odpowiadającym obrotowi o kąt 33,75° ramię siły oddziaływania sworznia napędowego A jest większe od ramienia siły oddziaływania sworznia napędowego B) powoduje oddziaływanie z wypadkową siłą nacisku na człon obiegowy, który obraca się wokół czopa mimośrodowego.

Człon obiegowy jest połączony z planetarnym kołem zębatym zazębiającym się z pierścieniowym, słonecznym kołem zębatym przekładni obiegowej, wskutek czego powoduje on obrót wału korbowego i powstanie na nim momentu obrotowego.

Każdy wirnik, po zakończeniu cyklu roboczego, zmienia swą funkcję z aktywnej na reaktywną lub odwrotnie, przy czym siła jego oddziaływania na promieniową prowadnicę członu obiegowego ma kierunek przeciwny niż poprzednio. Jednakże siła reakcji wywieranej na pierścieniowe, słoneczne koło zębate nie zmienia swego kierunku, gdyż prowadnica kontynuuje obrót w tym samym kierunku.

Wielkość przełożenia koła planetarnego i słonecznego koła pierścieniowego j est zależna od liczby tłoków silnika, zaś średnice podziałowe tych kół zębatych są zależne od mimośrodu czopa mimośrodowego. Promieniowy kierunek sworzni napędowych w wirnikach i mimośród czopa mimośrodowego określają wartość wzajemnego, kątowego przesunięcia obydwu wirników.

Olej smarujący jest dostarczany do silnika za pomocą pompy olejowej umieszczonej na czołowej, przedniej części korpusu silnika, po czym po swym obiegu wokół pracujących części silnika powraca do miski olejowej przez wewnętrzne kanały w tym korpusie. Czas, po którym po uruchomieniu silnika olej osiąga temperaturę eksploatacyjną, jest odpowiednio skrócony, ponieważ miska olejowa styka się z dolnączęściąpłaszcza wodnego, dzięki czemu wzrost temperatury wody podczas rozruchu silnika jest wykorzystany do podgrzewania oleju i utrzymania jego temperatury na stałym poziomie.

Zaletą silnika według wynalazku jest prawie całkowite zrównoważenie mas, osiągnięte wskutek braku części przesuwających się ruchem posuwisto-zwrotnym, zaś zespoły wirników i człony obiegowe sąparami zrównoważone statycznie i dynamicznie, a suma mas członu obiegowego i wału korbowego jest zrównoważona dynamicznie za pomocąprzeciwwagi umieszczonej na przedniej lub tylnej czołowej części korpusu silnika.

Silnik według wynalazku, w którym następuje szesnaście cykli spalania na trzy obroty wału korbowego jest wyposażony tylko w dwa czopy łożysk głównych, w dwa czopy mimośrodowe i w dwa czopy łożysk wirnika, dzięki czemu występujące w nim tarcie łożyskowe jest

180 814 mniejsze od tarcia w silniku konwencjonalnym. Cykle ssania i sprężania są dokonywane w „zimnych” komorach roboczych cylindra toroidalnego, zaś cykle spalania i wydechu odpowiednio - w „gorących” komorach roboczych tego cylindra. Takie fizyczne rozdzielenie „zimnych” i „gorących” komór roboczych cylindra toroidalnego powoduje wzrost sprawności procesów ssania i rozprężania, a tym samym ogólnej sprawności działania silnika.

Konstrukcja silnika według wynalazku i jego montaż sąbardzo proste, bowiem montaż polega na kolejnym mocowaniu ułożonych na sobie zespołów, nie wymagając stosowania skomplikowanych przyrządów mocujących. Silnik może zostać przystosowany do chłodzenia powietrzem, wodą lub olejem, a oś jego wału napędowego może mieć dowolne położenie kątowe w przestrzeni, również poziome lub pionowe.

Zapłon silnika czterotaktowego z ośmioma tłokami odbywa się w położeniu wirnika odpowiadającym najmniejszej objętości komory roboczej, przy czym następuje on równocześnie w dwóch przeciwległych komorach, po uprzednim sprężeniu mieszanki paliwa z powietrzem, zawartej między czterema z ośmiu poruszających się w cylindrze toroidalnym tłoków. Gwałtowny wzrost ciśnienia gazów w komorze roboczej po zapłonie powoduje powstanie sił parcia działających również na cylinder toroidalny, na zewnętrzną powierzchnię umieszczonych obok siebie wirników i na powierzchnię tłoków. Te ostatnie niezrównoważone siły parcia powodują odpowiednie przyspieszenie tłoków aktywnych, a równocześnie odpowiednie zwolnienie tłoków reaktywnych.

Patrząc na silnik od przodu, obydwa zespoły wirników obracają się w kierunku przeciwnym do kierunku obrotu wskazówek zegara, natomiast wał korbowy obraca się w kierunku zgodnym z kierunkiem obrotu wskazówek zegara. Dwa sworznie napędowe, umieszczone w odpowiednich zespołach wirnika, wywierają przy tym jednakowe, ale przeciwnie skierowane siły na powierzchnie boczne promieniowych prowadnic znajdujących się po obydwu stronach czopa mimośrodowego. W chwili gdy powierzchnie tych prowadnic przyjmują położenie prostopadłe do płaszczyzny przechodzącej przez oś czopa mimośrodowego i wału korbowego, odległość sworzni napędowych od czopa mimośrodowego jest dla obydwu wirników taka sama, wskutek czego wypadkowa sił, wywieranych przez sworznie napędowe na powierzchnię prowadnic, staje się równa zeru. W innych położeniach wału korbowego odległość ta jest różna i wytwarzany wypadkowy moment obrotowy obraca człon obiegowy wokół czopa mimośrodowego. Ponieważ każda promieniowa prowadnica obraca się wraz z członem obiegowym i połączonym z nim planetarnym kołem zębatym, zazębiającym się z nieruchomym, pierścieniowym, słonecznym kołem zębatym, oddziałujący na ten człon obiegowy wypadkowy moment obrotowy powoduje powstanie momentu obrotowego wału korbowego, co przedstawia tabela 2.

Jak z powyższego wynika, silnik według wynalazku ma konstrukcję umożliwiającą korzystne przejmowanie sił przez jego części składowe. W przypadku gdy wymagana jest większa prędkość obrotowa napędu, podobny silnik, w którym planetarne koła zębate zazębiają się z zewnętrznym kołem słonecznym przekładni obiegowej, umożliwi uzyskanie obrotów wału korbowego pięciokrotnie wyższych od obrotów zespołów wirnika.

Wynalazek przedstawiony w omówionym przykładzie konstrukcyjnym rozwiązania może być oczywiście modyfikowany, nie wykraczając jednak poza jego ideę i zakres zastrzeżeń patentowych.

180 814

: kątowa |

wirnikB

pól zwal. |

|MIN |

1 dsAzjd jpd

|MAX |

1 pól zwal. |

1 NIW

-i

[ΜΑΧ |

(pól zwal. |

MIN |

| pól przysp. |

ΜΑΧ |

pól zwal. |

MIN 1

I 'dsAzid jod

MAK |

pól zwal. |

o -σ 4>

wirnik A

| pól przysp. |

|MAX |

| pół zwal. |

|MIN

pól przysp.

| MAK

1 pól zwal, 1

|MIN |

1 dsAzid jod I

|MAX |

1 pól zwal. 1

Γμιν 1

pól przysp. |

ΜΑΧ |

pól zwal |

MIN |

pół przysp |

8 B4A1

\ SSAN |

[SPR 1

i SPR

i: ί

(ROZPR |

[ROZPR ]

[ROZPR

[WYD

| WYD

| NVSS/0AM)

[SSAN |

[SSAN 1

| SSAN [

| SSAN |

[SPR |

[SPR

|SPR ___

ROZPR |

ROZPR [

ROZPR |

WYD 1

WYD |

WYD/SSAN |

SSAN |

SSAN 1

tłoków

Wt?V L

i

ROZP |

IROZP |

IROZP _____I

[WYD |

[WYD/SSAN [

| SSAN [

[SSAN |

|SSAN______

1 SPR 1

SPR 1

| SPR___________I

$

| ROZPR 1

| ROZPR |

I ROZPR 1

1 WYD |

| WYD ______]

WYD |

WYD/SSAN |

SSAN______I

SSAN |

SPR 1

SPR___ ___|

wierzchniami

6 B3:A4

[WYD __1

I WYD _____I

1 WYD |

I WYD !

I WYD/SSAN |

I SSAN !

I SSAN i

1 SSAN [

[ SSAN J

| SPR _________[

[ SPR __________|

| SPR ____[

& 8

| ROZPR_____1

| ROZPR_____I

[ ROZPR 1

1

i

1

| WYD/SSAN 1

| SSAN [

SSAN J

| SSAN I

SSAN I

SPR I

SPR 1

B

ROZPR |

ROZPR I

ROZPR |

f

•aniczonej po'

5 A3:B3

I WYD/SSAN I

I SSAN 1

I SSAN

1 SSAN

| SPR

ISPR

| SPR

§ %

| ROZPR

ROZPR

| ROZPR I

| WYD

|WYD

| WYD [

| WYD

[WYD/SSAN

[SSAN

| SSAN

SSAN

ISPR |

SPR

SPR |

ś N

ROZPR |

ROZPR 1

ROZPR |

WYD |

WYD I

WYD |

WYD/SSAN |

' roboczej ogi

4 B2A3

I SSAN I

I SPR I

1 SPR

ai (Z

& %

| ROZPR

[ ROZPR |

ROZPR

ΟΛΜ

| WYD ]

| WYD |

1 WYD I

[WYD/SSAN |

| SSAN )

SSAN [

SSAN |

SSAN

|SPR

SPR

¢4 % N-

ROZPR |

WYD |

WYD [

WYD

WYD i

WYD/SSAN |

SSAN I

SSAN |

zenie komory

£

8

1ROZPR I

1 ROZPR I

WYD

| WYD [

WYD

i

| NYSS/GAM |

SSAN

SSAN [

Z < co co

1 SSAN |

SPR

| SPR i

| SPR [

§ 64

| ROZPR |

ROZPR i

ROZPR |

WYD

WYD |

WYD/SSAN I

SSAN |

SSAN

SSAN I

SSAN |

SPR

SPR I

SPR

U CU

ogranie

2 B1.A2

WYD

i

1

WYD/SSAN

| SSAN [

SSAN

5 co co

SSAN

SPR

□C co

& ¢3 %

[ ROZPR [

ROZPR

| ROZPR |

i

| GAM |

i

WYD

| NVSS/OAM

SSAN

SSAN |

SSAN

SPR

SPR I

$ tsr

ROZPR I

ROZPR 1

i WYD 1

1 Al BI

WYD/SSAN

SSAN

l C/2

\ SSAN

SPR

ai GO

% 64

ROZPR

ού CU N O c*

i

WYD

WYD/SSAN

[ SSAN

SSAN

SPR

| HdS

SPR

•li & Ϊ 64

ROZPR

ROZPR |

WYD |

WYD

WYD I

WYD

WYD/SSAN |

członu obieg w stopniach.

O

-11.25

•22.5

£

N3

00

O

-101.25

-112.5

ΓΝ

1-135

-146.25

IT)

-168.75

-180

-19125

-202 5

-213 75

-225

-236 25

-247 5

oc

1 067-1

-281.25

-292 5

1-303.75

-326.25

-337 5

-348.75

O o

o

wału korb, w stopniach

33.75

67.5

£

168.75

5707

236.25

o

303.75

£

SOF |

438.75

gtzr |

506.25

540

573.75

607.5

641.25

S£91

708.75 i

742.5

776.25

810

843.75

877.5

911.25

945

978 75

1012.5

1046.25

| 1080 (3obr.)

•roty

180 814

TABLICA 2

SCHEMAT DROGI PRZENOSZENIA SIŁ

η

Itłok 1| Itłok 5|

I i wirnik A | |sworzeii nap.A[ η___

Itłok 2l Itłok 6| 1________________________________ 1

p--1--------moment obr. wynikający z | różnicy ramienia sworzni napęd, naciskających na I pow. boczne członów obieg.

| człon obiegowy ,_____________i_______

I człon obiegowy |czop mimośrodowy |

[przekładnia obiegowa]

---1 czop wirnika (czop mimośrodowy koło zębate słoń, pierścieniowe moment obrotowy a---| wał korbowy | na wale korbowym I _____i_______ czop łożyska głównego podział sił I w przekł. zęb.

- 1—' “ --_______i__________ korpus cylindra toroidalnego

Ciśnienie gazu----*

Siła -------Moment obrotowy ----- -b» Siła reakcji---16

180 814

Wykaz oznaczeń silnik spalinowy według wynalazku korpus silnika przednia część czołowa korpusu 21 tylna część czołowa korpusu otwór wlotowy części 22 świeca zapłonowa gniazdo świecy zapłonowej w części 22 żebro usztywniające pokrywa części 22 śruba złączna pompa olejowa koło klinowe pasowe wału korbowego pasek zębaty kanał olejowy miska olejowa korek miski olejowej korek spustu chłodziwa otwór wylotowy otwór montażowy koło zamachowe koniec wału korbowego cylinder toroidalny płaszcz wodny otwór spustowy oleju czopy łożyska głównego zespół wirnika

45B wirniki kołnierz zewnętrzny wirnika tłoki wirnika 45A i 45B piasta łożyskowa wirnika środkowy czop łożyskowy wału korbowego 70 człon obiegowy czop mimośrodowy wału korbowego 70 koło zębate planetarne przekładki obiegowej pierścieniowe, słoneczne koło zębate przekładki obiegowej

180 814 promieniowa prowadnica członu 50 powierzchnia ślizgowa prowadnicy 54 sworzeń napędowy klocek ślizgowy sworznia 56 szczelina obwodowa wnętrze korpusu oś lub płaszczyzna symetrii toroidalnego cylindra wewnętrzne pierścieniowe powierzchnie części przedniej 22 i tylnej 23 otwory części czołowej przedniej i tylnej do osadzenia łożysk głównych oporowa powierzchnia boczna otworu 62 oporowa powierzchnia boczna szczeliny obwodowej 58 uszczelka komory spalania uszczelka płaszcza wodnego 42 uszczelka płaszcza wodnego 42 wylot wody z płaszcza wodnego 42 wał korbowy koło pasowe przeciwwaga koła 71 koło zamachowe z przeciwwagą otwór stożkowy czopa 44 czop stożkowy wału korbowego 70 klin śruba mocująca powierzchnia oporowa czopa 44 powierzchnia oporowa czopa 44 środkowy kanał wału korbowego 70 piasta sworznia napędowego 56 wycięcie łukowe wirnika 45A i 45B linia średnicowa powierzchnia łożyskowa wirnika 45A, 45B piasta wirnika 45A, 45B otwór wirnika zmniejszający jego moment bezwładności powierzchnia zewnętrzna klocka ślizgowego

180 814 podłużna płaszczyzna osiowa wirnika 45A, 45B roboczy zespół wirnika 45A, 45B obrzeże członu obiegowego 50 piasta członu obiegowego 50 otwarty koniec prowadnicy 54 powierzchnia oporowa piasty 91 członu obiegowego 50 pierścień tłokowy rowek do osadzenia pierścienia tłokowego 94 na obwodzie tłoka 47 96A, 96B zewnętrzny kołnierz wirnika 45A i 45B uszczelka ślizgowa poszerzenie rowka dla pierścienia tłokowego zewnętrzna powierzchnia wirnika stanowiąca przedłużenie powierzchni cylindra 41

100 sprężyna dociskowa

101 stożkowa, sprężysta uszczelka pierścieniowa

102 powierzchnia odsądzenia korpusu 21

104 spłaszczona końcówka uszczelki 101

105 uszczelka olejowa

106 kanał olejowy

108 powierzchnia oporowa wirnika

110 sworzeń napędowy

111 łożysko kuliste

112 klocek ślizgowy

113 dzielona tuleja łożyskowa

114 silnik przemysłowy małej mocy

115 człon obiegowy

116 sworzeń napędowy

118A, 118B wirniki

119 klocek ślizgowy

120 sprzęgło

121 kołnierz oporowy wału korbowego

122 łożysko główne

124 pierścień centrujący

130 otwór wlotowy

131 otwór wylotowy

133 przednia część czołowa korpusu

140 silnik

141 wał korbowy

142 czołowa część tylna korpusu

143 czołowa część przednia korpusu

180 814

140

FIG

180 814

114

FIG

180 814

FIG

180 814

FIG 15

FIG 16

180 814

FIG

180 814

FIG

180 814

FIG 9

180 814

FIG 7

klocka silnika _oś naciskowego- klocka naciskowego

FIG 8

180 814

FIG 6

180 814

FIG. 3

180 814

FIG. 2

180 814

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 6,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Urządzenie robocze lub silnik, zwłaszcza spalinowy, z wirującymi tłokami, wyposażone w nieruchomy cylinder toroidalny, znajdujący się wewnątrz korpusu i zaopatrzony w szczelinę obrotową przedłużającą ten cylinder promieniowo w kierunku osi uderzenia oraz w przylegające do siebie przynajmniej dwa wirniki, usytuowane częściowo w tej szczelinie obwodowej i zaopatrzone na swym obwodzie w tłoki, wyposażone w uszczelki i poruszające się w cylindrze toroidalnym ruchem przyspieszanym i zwalnianym, tworząc wewnątrz cylindra toroidalnego ograniczone tymi tłokami komory robocze o zmieniającej się objętości, przy czym korpus urządzenia jest ponadto zaopatrzony w otwory wlotowe i wylotowe połączone kanałami z wnętrzem cylindra toroidalnego i doprowadzaj ącymi czynnik, na przykład mieszankę paliwową, do - oraz odprowadzającymi inny czynnik, na przykład spaliny z tych komór roboczych, jak również jest wyposażone w osadzony obrotowo i współosiowy względem obydwu wirników wał napędowy, znamienne tym, że wał napędowy ma postać wału obrotowego (70) i jest zaopatrzony w mimośrodowe czopy (51), znajdujące się między łożyskami głównymi urządzenia i jego wirnikami (45A i 45B) oraz w osadzone obrotowo na tych czopach mimośrodowych (51) człony obiegowe (50), połączone z kołami planetarnymi (52) przekładni obiegowej, zazębiającymi się z pierścieniowymi kołami słonecznymi (53) połączonymi z korpusem urządzenia, przy czym każdy z wirników (45A i 45B) jest wyposażony w sworzeń napędowy (56), połączony za pośrednictwem klocków ślizgowych (57) z odpowiednim członem obiegowym (50), mimośrodowo w stosunku do osi wału korbowego (70).
2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że sworzeń napędowy (56) ma oś równoległą do osi wału korbowego (70), na którym jest zaklinowany jeden z wirników (45A i 45B) i jest osadzony przesuwnie w promieniowych prowadnicach (54) przeciwległych członów obiegowych (50).
3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że każdy sworzeń napędowy (56) jest osadzony nieruchomo w jednym z wirników (45A lub 45B), natomiast na przeciwległych, współosiowych czopach mimośrodowych (51) wału korbowego (70) są osadzone obrotowo, po zewnętrznej stronie wirników (45A i 45B) - dwa człony obiegowe (50), przy czym sworzeń napędowy (56) każdego z wirników (45A lub 45B) jest osadzony przesuwnie swym jednym końcem w promieniowej prowadnicy (54) odpowiedniego członu obiegowego (50), a równocześnie przechodząc przez wycięcie łukowe (82) sąsiedniego wirnika (45B lub 45A) jest również osadzony przesuwnie w promieniowej prowadnicy (54) przeciwległego członu obiegowego (50).
4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że obydwie promieniowe prowadnice (54) sąusytuowane symetrycznie w członie obiegowym (50) wzdłuż średnicy tego członu (50).
5. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że sworzeń napędowy (56) jest zaopatrzony na swych obydwu końcach w klocki ślizgowe (57), osadzone przesuwnie w promieniowych prowadnicach (54) obydwu członów obiegowych (50).
6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że klocki ślizgowe (57) sąosadzone obrotowo na sworzniu napędowym (56).
7. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że promieniowa prowadnica (54) członu obiegowego (50) ma w przekroju poprzecznym łukową powierzchnię ślizgową (55), po której przesuwa się klocek ślizgowy (57) sworznia napędowego (56).
8. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wał korbowy (70) jest zaopatrzony w środkowy, współśrodkowy z tym wałem korbowym (70), czop łożyskowy (49), na którym są obrotowo osadzone wirniki (45A i 45B), przy czym ten czop (49) znajduje się między czopami (44) wału korbowego (70), osadzonymi w łożyskach głównych urządzenia.

180 814
9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że środkowy czop łożyskowy (49) wału korbowego (70) jest usytuowany między jego czopami mimośrodowymi (51).
10. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że czop mimośrodowy (51) i środkowy czop łożyskowy (49) wału korbowego (70) stanowiąjedną całość, przy czym osie czopów (44) wału korbowego osadzone w łożyskach głównych sąprzesunięte w stosunku do osi czopa mimośrodowego (51).
11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że środkowy czop łożyskowy (49) wału korbowego (70) jest w urządzeniu zamontowany symetrycznie względem płaszczyzny symetrii cylindra toroidalnego (41).
12. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że szczelina obwodowa (58) cylindra toroidalnego (41) jest symetryczna względem płaszczyzny symetrii tego cylindra (41).
13. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że stanowiąca promieniowe przedłużenie cylindra toroidalnego (41) w kierunku do osi urządzeniaszczelina obwodowa (58) jest węższa od średnicy cylindra toroidalnego (41).
14. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zewnętrzne powierzchnie obwodowe wirników (45A i 45B) mają postać walca o takiej samej średnicy i są połączone z pierścieniowym zewnętrznym kołnierzem (46) wirnika (45A, 45B), znajdującym się w szczelinie obwodowej (58) przedłużenia cylindra toroidalnego (41).
15. Urządzenie według zastrz. 14, znamienne tym, że obydwa wirniki (45A, 45B) przylegają do siebie ślizgowo w płaszczyźnie symetrii cylindra toroidalnego (41), przy czym tłoki (47) są przymocowane wzdłuż obwodowych powierzchni wirników (45A i 45B) z obydwu stron płaszczyzny symetrii cylindra toroidalnego (41).
16. Urządzenie według zastrz. 15, znamienne tym, że obydwa wirniki (45A, 45B) sąidentyczne i zamontowane w urządzeniu w położeniu obróconym o 180° względem płaszczyzny symetrii cylindra toroidalnego (41).
17. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zespół korpusu (21) składa się przynajmniej z dwóch czołowych części: przedniej (22) i tylnej (23), przylegających do siebie wzdłuż płaszczyzny symetrii cylindra toroidalnego (47).
18. Urządzenie według zastrz. 17, znamienne tym, że otwór wlotowy (24) i otwór wylotowy (37) znajdują się w określonej odległości od płaszczyzny przylegania do siebie obydwu czołowych części (22,23) korpusu (21) urządzenia.
19. Urządzenie według zastrz. 17, znamienne tym, że zespół (40) wału korbowego (70) znajduje się między częściami czołowymi (22 i 23) korpusu (21) urządzenia, przy czym końce wału korbowego (70) sąosadzone obrotowo w łożyskach głównych, umieszczonych w otworach (62) tych części (22 i 23) korpusu (21) urządzenia.
20. Urządzenie według zastrz. 19, znamienne tym, że końce wału korbowego (70) wystają z obydwu stron korpusu (21) urządzenia.
21. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że koło zębate planetarne (52) każdego członu obiegowego (50) jest współosiowe z czopem mimośrodowym (51) wału korbowego (70), zaś zazębiające się z nim słoneczne koło zębate pierścieniowe (53), osadzone w korpusie (21) urządzenia, jest współosiowe z osią wału korbowego (70).
22. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że cylinder toroidalny (41) ma przekrój kołowy.
23. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że stanowi go silnik spalinowy czterosuwowy, zaopatrzony w dwa, osadzone na wale korbowym (70), wirniki (45A i 45B) oraz przynajmniej w dwa, znajdujące się przeciwległe wzdłuż średnicy cylindra toroidalnego (41), otwory wlotowe (24) oraz w dwa, również znajdujące się przeciwległe wzdłuż średnicy cylindra (41), otwory wylotowe (37).
24. Urządzenie według zastrz. 23, znamienne tym, że każdy z przylegających do siebie wirników (45A i 45B) jest zaopatrzony w liczbę tłoków (47) równą ilości cykli pracy silnika.
25. Urządzenie według zastrz. 23, znamienne tym, że liczba tłoków (47) na każdym z dwóch przylegających do siebie wirników (45A i 45B) jest taka sama, zaś łączna liczba

180 814 tłoków (47) na obydwu wirnikach stanowi wielokrotność liczby cztery, przy czym tłoki (47) są rozmieszczone równomiernie na obwodzie każdego wirnika (45A i 45B), zaś liczba otworów wlotowych (24) i otworów wylotowych (37) wynosi przynajmniej 1/4 liczby tłoków (47).
26. Urządzenie według zastrz. 23, znamienne tym, że tłoki (47) mają w płaszczyźnie symetrii wirnika (45) przechodzącej przez oś silnika, zarys kołowy, a każdy z nich jest wyposażony w wystający z jego powierzchni uszczelniający pierścień tłokowy (94), przylegający do ścianki cylindra toroidalnego (41).
27. Urządzenie według zastrz. 23, znamienne tym, że jego wirniki (45A i 45B) są wyposażone w uszczelki pierścieniowe (101), przylegające do sąsiedniego wirnika (45B i 45A) i znajdujące się w zmontowanym silniku wewnątrz szczeliny obwodowej (58).
28. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że stanowi go silnik spalinowy dwusuwowy, zaopatrzony w dwa otwory wlotowe (24) i w dwa otwory wylotowe (37) na każde cztery tłoki (47) silnika.

* * *