SK286927B6

SK286927B6 - Rotačný nosový prstencový motor s vnútorným spaľovaním

Info

Publication number: SK286927B6
Application number: SK5018-2007A
Authority: SK
Inventors: Peter Varga
Original assignee: Peter Varga
Priority date: 2007-03-02
Filing date: 2007-03-02
Publication date: 2009-07-06
Also published as: EP2122126A1; JP2010520402A; WO2008108743A1; US20100018490A1; SK50182007A3

Abstract

Rotačný nosový prstencový motor s vnútorným spaľovaním pracuje na princípe dvojice prvého rotora (1) a druhého rotora (2), výhodne ďalšieho rotora (9), a s využitím bloku (3), v ktorom sú rotory uložené a synchrónne rotujú. Blok (3) vymedzuje spolu s obvodovou plochou (1.9), nosom (1.2), (1.3) rotora (1) a rotorom (2), výhodne s ďalším rotorom (9), pracovnú komoru (4.1), (4.2) v tvare toru, v ktorej rotuje rotor (1) aspoň s jedným nosom (1.2). Druhý rotor (2), výhodne ďalší druhý rotor (9), má na vonkajšej ploche (2.9) výrezy (2.7), (2.8), výhodne na vonkajšej obvodovej ploche (9.9) výrezy (9.7), (9.8) ďalšieho rotora (9), na prechod nosa (1,2). Prekrytím otvoru (2.2) rotora (2), výhodne otvoru (9.2) ďalšieho rotora (9), s otvorom (3.2) bloku (3) a rotáciou nosa (1.2), (1.3) rotora (1) sa nasáva médium (7) do pracovnej komory (4.1), (4.2), kde sa vymedzením rotorom (2), výhodne ďalším rotorom (9), a rotáciou rotora (1) stlačí. Počas prechodu nosa (1.2) cez výrez (2.7) rotora (2), výhodne výrez (9.7) rotora (9), sa komprimované médium (7) presunie cez skladovací systém (2.5) rotora (2), výhodne skladovací systém (9.5) rotora (9), jeho vstupný otvor (2.4) rotora (2), výhodne ďalší vstupný otvor (9.4) rotora (9), a výstupný otvor (2.6) rotora (2), výhodne ďalší vstupný otvor (9.6) rotora (9), do pracovnej komory (4.2). Pri vzduchu alebo kyslíku tu dôjde ku vstreku paliva a následne k iniciovaniu výbuchu palivovej zmesi a k rozpínaniu a k rotácii rotora (1). Rotáciou rotora (1) a vymedzením rotorom (2), výhodne ďalším rotorom (9), sa presunú spaliny v pracovnej komore (4.2) a prekrytím otvoru (2.3) rotora (2), výhodne otvoru (9.3) rotora

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spaľovacích motorov s vnútorným spaľovaním a je orientovaný na koncepčnú zmenu v zabezpečovaní a uskutočňovaní dejov v činnosti piestového spaľovacieho motora.

Doterajší stav techniky

Piestové zážihové motory a vznetové motory, ako druh spaľovacích motorov, predstavujú tepelné motory, ktoré premieňajú energiu paliva uvoľneného výbuchom a horením na mechanickú energiu. V tomto procese je hnacím médiom priamo premena chemickej energie na mechanickú a tepelnú spaľovaním. Premena sa uskutočňuje postupnosťou dejov, ktorá spočíva v príprave a v doprave paliva, palivovej zmesi alebo vzduchu, v jeho kompresii, v iniciovaní podnetu na zapálenie, v expanzii produktov horenia, na ktoré nadväzuje využitie časti vzniknutej energie na pohon mechanizmov a odvedenie splodín. Táto postupnosť dejov je pomenovaná ako pracovný obeh zážihového a vznetového motora. Pracovný obeh sa zabezpečuje zážihovými a vznetovými spaľovacími motormi, ktoré fungujú s využitím rôznych konštrukčných princípov. Všeobecne známym druhom zážihových a vznetových motorov so statickým pôsobením splodín spaľovania sú motory s priamočiarym pohybom piestov. Z týchto motorov napr. benzínový štvordobý motor pracuje v štyroch fázach, konkrétne v prvej fáze sa uskutočňuje nasávanie palivovej zmesi, ktoré je zmesou vzduchu a benzínu, v druhej fáze jeho kompresia, v tretej fáze pomocou elektrickej iskry exploduje stlačená palivová zmes a v štvrtej fáze sa odvádzajú splodiny horenia. Benzínový štvordobý motor s priamym vstrekovaním pracuje tiež v štyroch fázach, konkrétne v prvej fáze sa uskutočňuje nasávanie vzduchu, v druhej fáze jeho kompresia a následne vstreknutie paliva, v tretej fáze pomocou elektrickej iskry exploduje stlačená palivová zmes a dochádza k expanzii a v štvrtej fáze sa odvádzajú splodiny horenia. V prípade naftového spaľovacieho motora sa vo fáze kompresie stláča vzduch na výbušnú teplotu, ktorý sa v závere stláčania obohatí naftou jej vstreknutím do spaľovacieho priestoru valca, čím dôjde k výbuchu samovznietením palivovej zmesi.

Tlak premeny energie na piest zabezpečuje prenos priamočiareho pohybu piesta cez ojnicu a v spojení s excentrický uloženým kľukovým hriadeľom transformuje priamočiary pohyb na pohyb rotačný. Všeobecne k činnosti valcového motora sú potrebné aj ďalšie pohyblivé prvky: vačkový hriadeľ, ventily a rozvody k vačkovému hriadeľu.

Progresívnejšiu koncepciu zabezpečovania a uskutočňovania dejov v činnosti piestového spaľovacieho motora predstavuje motor s krúživým piestom (Wankelov motor). Jeho účinnosť v porovnaní so vznetovými a zážihovými motormi je zvýšená v dôsledku použitia len minimálneho počtu rotujúcich súčiastok a absenciou súčiastok vykonávajúcich posuvný vratný pohyb. Jeho princíp spočíva v tom, že takty procesu prípravy, zapálenia paliva a využitia vzniknutej tepelnej energie vzniknutej pri explózii paliva sa uskutočňujú s využitím krúživého piesta, ktorý má tvar trojbokého sférického hranola. Krúživý trojboký piest a hriadeľ s výstredníkom sa otáčajú okolo svojich osí, ale súčasne piest sa pohybuje po obežnej dráhe danej dráhou stredu excentra hriadeľa, teda pohyb piesta je excentrický. Skriňa má vnútri valcovú plochu tvaru epitrochoidy. Bočné steny piesta sú neustále pritláčané k stenám skrine. Utesnenie krúživého piesta je zabezpečené kovovými tesniacimi lištami a piest je vybavený zaoblenými lištami. Typ motora, tvar spaľovacieho priestoru a vrchné mazanie sa prejavuje najmä vo zvýšenej spotrebe paliva a mazacích olejov Wankelovho motora.

Snaha zdokonaliť parametre krúživého piesta Wankelovho motora je cieľom viacerých riešení, ktoré je možné zahrnúť do súčasného stavu techniky, ale ani jedno nepredstavovalo principiálnu koncepčnú zmenu.

Podstata vynálezu

Rotačný nosový prstencový motor s vnútorným spaľovaním rieši uvedené problémy hlavne tým, že obsahuje dva (výhodne tri a viac) rotačné prvky uložené v bloku, ale aj spôsobom prípravy palivovej zmesi, jej dopravy, expanzie, využitia uvoľnenej energie v spaľovacom priestore, dopravy spalín a ich výfuku mimo motor. Rotačný nosový prstencový motor s vnútorným spaľovaním je ekvivalentný piestovému štvorvalcovému štvortaktnému motoru, ktorého mechanizmus pozostáva až z 35 pohyblivých základných častí motora (kľukový hriadeľ, zotrvačník, 4 ojnice, 4 piestne čapy, 4 piesty a 4 súpravy piestnych krúžkov, vačkový hriadeľ, 4 zdvíhadlá, 8 ventilových pružín + prvky na prichytenie pružín, 4 nasávacie ventily, 4 výfukové ventily, nerátajúc mechanizmus pohonu vačkového hriadeľa (remeňové kolesá, ozubený remeň, kladky), oproti dvom

SK 286927 Β6 (výhodne trom, prípadne viacerým) pohyblivým základným častiam pri rotačnom nosovom prstencovom motore s vnútorným spaľovaním.

Rotačný nosový prstencový motor s vnútorným spaľovaním neobsahuje kľukový hriadeľ, vačkový hriadeľ, ventily, piesty, ojnice, zdvíhadlá, vahadlá, ventily a rozvody k nim, ďalej neobsahuje excentrický rotujúce prvky (kľukový hriadeľ, rotor Wankelovho motora). Podstata rotačného nosového prstencového motora s vnútorným spaľovaním spočíva v tom, že má len dve (výhodne tri a viac) základné rotujúce súčiastky - rotory, v porovnaní s 35-imi pohyblivými základnými časťami adekvátneho štvorvalcového piestového motora. Rotory rotačného nosového prstencového motora s vnútorným spaľovaním sú uložené v bloku a deje, ako je príprava paliva, iniciovanie horenia média, premena a využitie energie a výfuk sa uskutočňujú sledom konštrukčných a s nimi súvisiacich parametrických a funkčných kombinácií procesov príznačných pre činnosť spaľovacieho motora.

Tieto procesy sa iniciujú a uskutočňujú s využitím aspoň jednej dvojice prvého rotora a druhého rotora (výhodne dvoch a viac druhých rotorov) a s využitím bloku, v ktorom sú rotory uložené a vzájomne synchrónne rotujú a udržiavajú čiastočný konštrukčný a funkčný dotyk, ktorý je priebežný, tesniaci a netesniaci. Osi otáčania rotorov sú mimobežky, vzájomne výhodne kolmé alebo nie kolmé. Rotory sa priebežne konštrukčne a funkčne dopĺňajú. Blok okrem funkcie plášťa ohraničujúceho priestor, v ktorom sú uložené rotory, priebežne vymedzuje spolu s rotormi utesnené alebo neutesnené časti pracovnej komory, ktorá má výhodne tvar toru. Prvý rotor je výhodne valcového - tanierovitého tvaru aspoň s jedným výstupkom - nosom na svojej obvodovej stene, ktorý sa pohybuje v pracovnej komore, ktorá je ohraničená vnútornou stenou bloku a obvodovou plochou prvého rotora, ako aj rotujúcim druhým rotorom (výhodne viac druhých rotorov). Druhý rotor (výhodne viac druhých rotorov) môže byť prstencového tvaru aspoň s dvoma konštrukčnými úpravami ako výrezmi na jeho vnútornom obvode. Prvý rotor obsahuje rotačný výstup - hriadeľ, totožný s osou, na prenos náhonu hnaného systému. Druhý rotor (výhodne dva a viac druhých rotorov) má ako rotačný výstup napr. po obvode ozubený prevod, je ním synchrónne prepojený s prvým rotorom, ktorý ho poháňa. Pri rotácii dochádza výhodne k tesnému a netesnému kontaktu rotorov medzi sebou a medzi rotormi a blokom. Samotné kontaktné úseky ako aj konštrukčné úpravy oboch rotorov a bloku vytvárajú v komorovom priestore podmienky na uskutočňovanie dejov príznačných pre spaľovacie motory.

V ďalšom opise týchto dejov sú princípy dejov rotačného nosového prstencového motora s vnútorným spaľovaním totožné s dejmi rotačného nosového motora s vnútorným spaľovaním, prihláseným na Úrade priemyselného vlastníctva SR, pod zn. spisu PP 5068-2006 z 8. 8. 2006.

Vhodnou polohou druhého rotora (výhodne viac druhých rotorov) a bloku a cez otvory v nich, ako aj rotáciou prvého rotora sa zabezpečí nasávanie média (vzduch, kyslík, prípadne palivová zmes) do pracovnej komory. Nasaté médium sa rotáciou prvého rotora presunie pred nosom a komprimuje sa a pri kontaktnej oblasti druhého rotora (výhodne dvoch a viac druhých rotorov) sa presunie cez prechodový systém v druhom rotore (výhodne viac druhých rotorov) do pracovnej komory za nos prvého rotora. Do komprimovaného vzduchu alebo kyslíka v pracovnej komore dochádza ku vstreku paliva (palivová zmes sa môže rotáciou druhého rotora výhodne stlačiť - výhodne dvoch a viac druhých rotorov) a iniciuje sa zapálenie palivovej zmesi. Výbuchom dochádza k rozpínaniu a k iniciácii rotácie prvého rotora. Následne rotáciou prvého rotora a vymedzením druhým rotorom (výhodne dvoch a viac druhých rotorov) a bloku a cez otvory v nich ako aj ďalej vymedzením druhým rotorom (výhodne dvoch a viac druhých rotorov) a rotáciou prvého rotora sa zabezpečí odvedenie spalín. Následne prejde nos prvého rotora kontaktnou oblasťou s využitím vybratia na druhom rotore a začne sa opäť nasávanie.

Pri rotačnom nosovom prstencovom motore s vnútorným spaľovaním, ktorý je predmetom ochrany, sú zrejmé odlišnosti, ale najmä výhody oproti piestovému motoru, a to: podstatné zjednodušenie a zmenšenie konštrukcie spaľovacích motorov, zníženie nákladov na výrobu motorov, vysoká spoľahlivosť a bezporuchovosť, z toho vyplývajúce zníženie nákladov na opravy a údržbu, ďalej zníženie spotreby pohonných hmôt, zvýšenie výkonu, významne menšie mechanické straty, vyššia celková (efektívna) účinnosť oproti piestovým motorom, najmä z dôvodu lepšej mechanickej účinnosti, pri rotácii rotačného motora nevzniká kmitanie, ako pri posuvnom pohybe piestového motora, teda vibrácie sa neprenášajú do rámu napr. vozidla, z toho vyplýva menší hluk, menšie namáhame pražiacich prvkov, maximálny spaľovací tlak v pracovnej komore rotačného motora je pravdepodobne o viac ako 30 % nižší ako pri uvažovanom ekvivalentnom piestovom motore, nižšie krátkodobé mechanické zaťaženie nosa rotora a komory, predpokladá sa nižšia maximálna teplota v komore pri spaľovaní, nižšia produkcia emisií CO a nespálených uhľovodíkov (HC), pri motore neexistuje torzné kmitanie, na krut má namáhaný v podstate iba výstupný hriadeľ, ďalej dokonalá vyvážiteľnosť motora, motor by mohol pracovať pri podstatne vyšších otáčkach ako piestové motory alebo i Wankelov motor (vyššie otáčky - vyšší výkon), pri aplikácii napr. v športových automobiloch, je predpoklad, že motor sa môže z dôvodu výbornej vyváženosti prevádzkovať aj pri otáčkach rádovo okolo 20 000 min’¹, rotačný motor môže byť konštruovaný ako zážihový alebo ako vznetový, je vhodný aj na použitie iných konvenčných, ale aj alternatívnych palív, môže mať prirodzené nasávanie, alebo môže byť preplňovaný, rotory plnia aj funkciu zotrvačníkov. Pri expanzii pri motore vzniká priamo krútiaci moment na hriadeli, na rozdiel od piestových mo

SK 286927 Β6 torov s kľukovým mechanizmom, kde výsledná sila na piest sa prenáša z piesta cez ložiská piestneho čapu, ojnicu a ojničné ložisko na kľuku hriadeľa, pričom pri tomto prenose vznikajú mechanické straty a zaťažené sú viaceré súčiastky. Rotačný nosový prstencový motor s vnútorným spaľovaním využíva mimoriadne efektívne priestor, ktorý zaberá, má približne tretinovú výšku a tretinovú dĺžku oproti ekvivalentnému štvorvalcovému piestovému motoru pri rovnakom efektívnom výkone, pri rovnakých rozmeroch sa predpokladá výkon viackrát vyšší, ďalšou výhodou je predpoklad, že bude dosahovať pod 70 % z hodnoty výkonovej hmotnosti piestového vznetového motora, maximálna piestová rýchlosť oproti piestovému motoru sa predpokladá o viac ako 8 % nižšia. Montáž rotačného nosového prstencového motora by mohla predstavovať asi o 35 % kratší čas ako montáž ekvivalentného štvorvalcového piestového motora.

V porovnaní s Wankelovým motorom sa výhody prejavujú najmä: pri Wankelových motoroch sú komplikácie s tesnením rohov, ktoré sa v rotačnom nosovom prstencovom motore nevyskytujú, pomer plochy povrchu k objemu pracovnej komory je v porovnaní s Wankelovým výrazne menší ako pri pretiahnutom štrbinovom spaľovacom priestore Wankelovho motora, takisto emisie CO a nespálených uhľovodíkov (HC) vznikajúcich pri stenách spaľovacieho priestoru v rotačnom nosovom prstencovom motore budú nižšie ako pri Wankelovom motore a porovnateľné s hodnotami piestových motorov, je možné použiť napr. vrchné mazanie, ale predpokladá sa nižšia spotreba mazív ako pri Wankelovom motore.

Rotačný nosový prstencový motor s vnútorným spaľovaním využíva v porovnaní s rotačným nosovým motorom s vnútorným spaľovaním ešte efektívnejšie priestor, ktorý zaberá, má dvojnásobný výkon oproti rotačnému nosovému motoru a je v procesoch prebiehajúcich v motore ekvivalentný štvorvalcovému štvortaktnému piestovému motoru.

Pracovnú dvojicu (výhodne trojicu a viac) rotorov rotačného nosového prstencového motora s vnútorným spaľovaním spolu s blokom, ako jeden súbor možno na tej istej osi - hriadeli umiestniť súčasne s ďalšími výhodne podobnými súbormi, čo je výhoda oproti rotačnému nosovému motoru s vnútorným spaľovaním, kde sú osi oboch rotorov mimobežky.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Princíp rotačného nosového prstencového motora s vnútorným spaľovaním a spôsob prípravy spaľovacej zmesi, jej zapálenia a využitia uvoľnenej energie na využitie uvedeného spôsobuje schematicky znázornený na obrázkoch. Vzhľadom na to, že riešenie, ktoré je predmetom ochrany, vytvára predpoklady pre množstvo variantov konkrétnej konštrukčnej aplikácie a jeho podstatu je možné vyjadriť len zobrazením viacerých stavov, je potrebné jednotlivé obrázky chápať len ako ilustračné na vysvetlenie podstaty vynálezu.

Na obr. č. 1 - 13 je v pozdĺžnom reze rotorom 1 a priečnom reze rotorom 2 zobrazený pracovný priebeh rotačného nosového motora s vnútorným spaľovaním s dvoma nosmi na rotore 1 a je tu vysvetlený princíp spôsobu prípravy spaľovacej zmesi, jej zapálenia a využitia uvoľnenej energie.

Na obr. č. 14 je zobrazený stav v priečnom reze rotorom 1 a pozdĺžnom reze rotorom 2 totožný s obr. č. 1 pracovného priebehu rotačného motora s vnútorným spaľovaním s dvoma nosmi na rotore 1, ako príklad polovičnej rýchlosti rotácie rotora 2 oproti rotácii rotora 1.

Na obr. č. 15 je v pozdĺžnom reze rotorom 1 a priečnom reze rotormi 2 a 9 zobrazený stav podľa obr. č. 1 pracovného priebehu rotačného nosového prstencového motora s vnútorným spaľovaním s dvoma nosmi na rotore 1.

Na obr. č. 16 je v pozdĺžnom reze rotorom 1 a priečnom reze rotorom 2 zobrazený stav podľa obr. č. 1 pracovného priebehu rotačného nosového motora s vnútorným spaľovaním so štyrmi nosmi na rotore 1.

Jednotlivé obrázky 1-13:

Obr. 1 a 2 znázorňujú nasávanie média za nos 1.3 rotora 1 do pracovnej komory 4.1 cez prvý úsek 3.2 nasávacieho kanála v bloku 3, druhý úsek 2.2 v druhom rotore 2 a stláčanie média pred nosom 1.2 prvého rotora 1 v pracovnej komore 4.1, ďalej výfuk spalín nosom 1.3 prvého rotora 1 z pracovnej komory 4.2 cez prvý úsek 2.3 výfukového kanála v druhom rotore 2 a druhý úsek 3.2 v bloku 3 a rozpínanie za nosom 1.2 v pracovnej komore 4.2.

Obr. 3 znázorňuje ukončenie nasávania média a naplnenie týmto médiom komory 4.1 a presun média nosom 1.2 rotora 1 do skladovacieho systému 2.5 v rotore 2 cez otvor 2.4, ďalej ukončenie výfuku, ako aj rozpínania v pracovnej komore 4.2.

Obr. 4 a 5 znázorňuje prechod nosa 1.2 prvého rotora 1 vhodne tvarovaným výrezom 2.7 na druhom rotore 2 a prechod nosa 1.3 prvého rotora 1 vhodne tvarovaným výrezom 2.8 na druhom rotore 2, ako aj presun stlačeného média zo zásobníka 2.5 v rotore 2 otvorom 2.6 do vymedzeného priestoru pracovnej komory 4.2 za nos 1.2 rotora 1 a rotor 2 a výfuk spalín z komory 4.2 pred nosom 1.3 cez prvý úsek 2.3 výfukového kanála v druhom rotore 2 a druhý úsek 3.2 v bloku 3, ďalej začiatok stláčania média v pracovne komore 4.1 pred nosom 1.2 prvého rotora 1 a nasávame média za nos 1.3 rotora 1 do pracovnej komory 4.1, cez prvý úsek 3.2 nasávacieho kanála v bloku 3, druhý úsek 2.2 v druhom rotore 2.

SK 286927 Β6

Obr. 6 znázorňuje vstrek paliva za nosom 1.2 v pracovnej komore 4.2 (ak médium nebolo o palivo obohatené už pri vstupe cez otvory nasávania 3.2 bloku 3) a výfuk spalín z komory 4.2 pred nosom 1.3, ďalej stláčanie média v pracovne komore 4.1 pred nosom 1.2 prvého rotora 1 a nasávanie média za nos 1.3 rotora 1 do pracovnej komory 4.1.

Obr. 7 znázorňuje zapálenie média za nosom 1.2 rotora 1 v pracovnej komore 4.2 a výfuk spalín z komory 4.2 pred nosom 1.3, ďalej stláčanie média v pracovne komore 4.1 pred nosom 1.2 prvého rotora 1 a nasávanie média za nos 1.3 rotora 1 do pracovnej komory 4.1.

Obr. 8 znázorňuje rozpínanie plynov - premena z tepelnej energie na mechanickú v komore 4.2 a výfuk spalín z komory 4.2 pred nosom 1.3, ďalej stláčanie média v pracovne komore 4.1 pred nosom 1.2 prvého rotora 1 a nasávanie média za nos 1.3 rotora 1 do pracovnej komory 4.1.

Obr. 9 znázorňuje rozpínanie plynov v komore 4.2 a ukončenie výfuku spalín z komory 4.2 pred nosom

1.3, ďalej presun média z pracovnej komory 4.1 nosom 1.2 rotora 1 do skladovacieho systému 2.5 v rotore 2 cez otvor 2.4 a ukončenie nasávania média za nos 1.3 rotora 1 do pracovnej komory 4.1.

Obr. 10,11 znázorňujú prechod nosa 1.2 prvého rotora 1 vhodne tvarovaným výrezom 2.7 na druhom rotore 2 a prechod nosa 1.3 prvého rotora 1 vhodne tvarovaným výrezom 2.8 na druhom rotore 2, ako aj začiatok nasávania média za nos 1.3 rotora 1 do pracovnej komory 4.1 a stláčanie média v pracovnej komore 4.1 pred nosom 1.2 prvého rotora 1, ďalej presun stlačeného média zo zásobníka 2.5 v rotore 2 otvorom 2.6 do vymedzeného priestoru pracovnej komory 4.2 za nos 1.2 rotora 1 a výfuk spalín z komory 4.2 pred nosom

1.3.

Obr. 12 znázorňuje nasávanie média za nos 1.3 rotora 1 do pracovnej komory 4.1 a stláčanie média v pracovnej komore 4.1 pred nosom 1.2 prvého rotora 1, ďalej výfuk spalín z komory 4.2 pred nosom 1.3 a vstrek paliva za nosom 1.2 v pracovnej komore 4.2 (ak médium nebolo o palivo obohatené už pri vstupe cez otvory nasávania 3.2 bloku 3).

Obr. 13 znázorňuje nasávanie média za nos 1.3 rotora 1 do pracovnej komory 4.1 a stláčanie média v pracovne komore 4.1 pred nosom 1.2 prvého rotora 1, ďalej výfuk spalín z komory 4.2 pred nosom 1.3 a zapálenie média za nosom 1.2 rotora 1 v pracovnej komore 4.2.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Rotačný nosový motor s vnútorným spaľovaním je originálny svojou konštrukciou tým, že obsahuje len dva (výhodne viac) rotačné prvky - rotory 1 a 2 (výhodne ďalšie druhé rotory 9) uložené v bloku 3, ale aj v procesoch príznačných pre činnosť spaľovacieho motora.

Rotačný nosový prstencový motor s vnútorným spaľovaním pracuje na rovnakom princípe ako rotačný nosový motor s vnútorným spaľovaním, prihláseným na Úrade priemyselného vlastníctva SR, pod zn. spisu PP 5068-2006 z 8. 8. 2006.

Rotačný nosový prstencový motor s vnútorným spaľovaním pracuje na princípe aspoň jednej dvojice prvého rotora 1 a druhého rotora 2 (výhodne ďalší druhý rotor 9) a s využitím bloku 3, v ktorom sú prvý rotor 1 a druhý rotor 2 (výhodne ďalší rotor 9) uložené a rotujú. Rotory 1 a 2 (výhodne ďalší rotor 9) sa vzájomne synchrónne otáčajú a priebežne udržiavajú čiastočný konštrukčný a funkčný dotyk, ktorý je medzi rotormi 1 a 2 (výhodne ďalší rotor 9) a blokom 3 tesniaci a netesniaci. Osi otáčania rotorov 1 a 2 (výhodne ďalší rotor 9) sú výhodne rovnobežky, alebo vhodne odklonené od rovnobežného smeru. Druhý rotor 2 (výhodne ďalší rotor 9) výhodne prstencového tvaru, prechádza pracovnou komorou 4.1, (4.2) a rozdeľuje ju na minimálne dvoch miestach, oproti rotačnému nosovému motoru s vnútorným spaľovaním, kde druhý rotor 2 prechádza pracovnou komorou 4.1, (4.2) a rozdeľuje ju na jednom mieste. Druhý rotor 2 (výhodne viac druhých rotorov 9) má ako rotačný výstup napr. po obvode ozubený prevod 2.10, je ním synchrónne prepojený prevodovým mechanizmom 8, s prvým rotorom 1, ktorý ho poháňa.

Prvý rotor 1 a druhý rotor 2 (výhodne ďalší rotor 9) sa priebežne konštrukčne a funkčne dopĺňajú. Blok 3 okrem funkcie plášťa ohraničujúceho priestor, v ktorom je uložený prvý rotor 1 a druhý rotor 2 (výhodne ďalší rotor 9), priebežne vymedzuje spolu s rotormi 1 a 2 (výhodne ďalší rotor 9) utesnené alebo neutesnené časti pracovnej komory 4.1, (4.2). Pracovná komora 4.1., (4.2) má výhodne tvar toru a je ohraničená vnútornou stenou 3.1 bloku 3 a obvodovou stenou 1.9 prvého rotora 1, ako aj rotujúcim druhým rotorom 2 (výhodne ďalší rotor 9). Výhodné je, ak prvý rotor 1 je valcového - tanierovitého tvaru, aspoň s jedným výstupkom nosom 1.2,1.3, na svojom obvode 1.9, ktorý rotuje v pracovnej komore 4.1, (4.2). Druhý rotor 2 (výhodne ďalší rotor 9) je výhodne prstencového tvaru, s výrezmi 2.7, 2.8 (výhodne s výrezmi 9.7, 9.8 ďalšieho rotora 9), na vnútornom obvode 2.11 druhého rotora 2 (výhodne na obvode 9.11 ďalšieho rotora 9). Prvý rotor 1 obsahuje rotačný výstup - hriadeľ 1.1 na osi otáčania na prenos pohonu k hnanému systému. Druhý rotor 2 má po vonkajšom obvode ozubený prevod 2.10 (výhodne ozubený prevod 9.10 na ďalšom rotore 9) a je ním synchrónne prepojený prevodovým mechanizmom 8 s rotačným výstupom -hriadeľom 1.1 prvého rotora 1. Kontaktná oblasť prvého rotora 1 a druhého rotora 2 (výhodne ďalší rotor 9) je vybavená aspoň dvoma výrezmi

2.7, 2.8 (výhodne s výrezmi 9.7, 9.8) na jeho vnútornom obvode 2.11 (výhodne na obvode 9.11 na rotore 9) a aspoň jedným výstupkom - nosom 1.2, (1.3), ktorého obvod 1.8 kopíruje objem pracovnej komory 4.1, (4.2), a tento výstupok - nos 1.2,. (1.3) sa nachádza na obvode 1.9 prvého rotora 1. Výrezy 2.7, 2.8 (výhodne výrezy 9.7, 9.8) na vnútornom obvode 2.11 (výhodne na obvode 9.11 na ďalšom rotore 9) sú vybavené takými konštrukčnými úpravami, ktoré umožňujú tesniaci a netesniaci prechod nosa 1.2, (1.3) týmito výrezmi 2.7,

2.8 rotora 2 (výhodne výrezmi 9.7,9.8 rotora 9). Vzájomne vhodnou polohou druhého rotora 2 s otvorom 2.2 v ňom (výhodne otvorom 9.2 na ďalšom rotore 9) proti bloku 3 s otvorom 3.2 v ňom, ďalej vymedzením druhého rotora 2 (výhodne ďalšieho rotora 9), ako aj rotáciou prvého rotora 1 sa zabezpečuje nasávanie média 7 (vzduch alebo kyslík, prípadne palivová zmes) do pracovnej komory 4.1, za nos 1.3. Nasaté médium sa rotáciou prvého rotora 1 a vymedzením druhým rotorom 2 (výhodne ďalším rotorom 9) stláča v pracovnej komore 4.1 pred nosom 1.2. Komprimované médium sa presúva spred nosa 1.2 prvého rotora 1 pracovnej komory

4.1 cez prechodový systém 2.4, 2.5, 2.6 (výhodne ďalší prechodový systém 9.4, 9.5, 9.6 rotora 9), jeho vstupný otvor 2.4 (výhodne ďalší vstupný otvor 9.4 na rotore 9) a výstupný otvor 2.6 (výhodne ďalší výstupný otvor 9.6 na rotore 9), ktoré sa nachádzajú v druhom rotore 2 (výhodne na ďalšom rotore 9) do pracovnej komory 4.2, za nos 1.2 prvého rotora 1 potom, čo nos 1.2 prvého rotora 1 prechádza kontaktnou oblasťou prvého výrezu 2.7 druhého rotora 2 (výhodne výrezu 9.7 na ďalšom rotore 9). Tu sa médium 7 (vzduch alebo kyslík, pripadne palivová zmes) rotáciou druhého rotora 2 (výhodne ďalšieho rotora 9) a jeho vhodným tvarom môže ešte stlačiť (pri presune len vzduchu alebo kyslíka sa iniciuje následne vstrek paliva 5.1) a iniciuje sa výbuch palivovej zmesi 7 v pracovnej komore 4.2 buď samotným stláčaním zmesi a samovznietením, alebo zapálením iskrou 5.2. Výbuchom a rozpínaním a vyvolaným tlakom na nos 1.2 rotora 1 sa iniciuje rotácia prvého rotora 1. Následne, rotáciou prvého rotora 1 a vzájomne vhodnou polohou druhého rotora 2 (výhodne ďalšieho rotora 9) s otvorom 2.3 v ňom, (výhodne otvorom 9.3 ďalšieho rotora 9), proti bloku 3 s otvorom

3.3 v ňom, ďalej vymedzením druhým rotorom 2, sa zabezpečuje odvedenie spalín 6 z pracovnej komory 4.2. Následne sa premiestňuje nos 1.3 prvého rotora 1 kontaktnou oblasťou druhého výrezu 2.8 (výhodne ďalšieho výrezu 9.8) druhého rotora 2 (výhodne ďalšieho rotora 9) a iniciuje sa opäť nasávanie.

Priemyselná využiteľnosť

Rotačný nosový prstencový motor s vnútorným spaľovaním má predpoklady využitia tam, kde sa dnes používajú klasické piestové spaľovacie motory, a to statické, tak aj dynamické, ako malé, stredné motory, v automobiloch, cez letecké až po veľké, od rýchlobežných po pomalobežné. Rotačný nosový prstencový motor s vnútorným spaľovaním môže byť konštruovaný ako zážihový alebo ako vznetový, je vhodný na použitie aj iných konvenčných, ale aj alternatívnych palív, môže mať prirodzené nasávanie, alebo môže byť preplňovaný. Pri premene chemickej energie na mechanickú je rotačný nosový prstencový motor s vnútorným spaľovaním v otáčavom pohybe, nie je v priamočiarom pohybe, nemá výkyvný pohyb, teda ani vratnú fázu a excentrické rotácie. Počet pohyblivých častí je extrémne nízky - 2 až 3, čo predpokladá malú poruchovosť a tým vysokú spoľahlivosť. Pracovnú dvojicu (výhodne trojicu a viac) rotorov spolu s blokom možno kombinovať súčasne vo viacerých kombináciách, podľa opisu v podstate technického riešenia a v nárokoch na ochranu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Rotačný nosový prstencový motor s vnútorným spaľovaním, vyznačujúci sa tým, že ho tvorí blok (3), v ktorom je usporiadaná konštrukčná, funkčne synchronizovaná kombinácia aspoň jedného prvého rotora (1) s aspoň jedným druhým rotorom (2), výhodne ďalším rotorom (9), vo vzájomne čiastočnom kontakte, ktorý je priebežný a tesniaci a netesniaci, pričom - os otáčania prvého rotora (1) a os otáčania druhého rotora (2), výhodne ďalšieho rotora (9), sú rovnobežky alebo mimobežky, - prvý rotor (1) obsahuje rotačný výstup (1.1) - totožný s osou otáčania prvého rotora (1) na prepojenie prevodovým mechanizmom (8) k hnanému systému (2.1) - výhodný k osi otáčania druhého rotora (2), výhodne ďalšieho rotora (9), - obvod (1.9) prvého rotora (1) je vybavený aspoň jedným nosom (1.2), s kontaktnou plochou (1.8) prispôsobenou na tesniaci a netesniaci kontakt s vnútornou stenou (3.1) bloku (3), s obvodom (2.9) a výrezmi (2.7), (2.8) druhého rotora (2), výhodne obvodom (9.9) a výrezmi (9.7), (9.8) ďalšieho rotora (9), - obvod (1.9) prvého rotora (1), kontaktná plocha (1.8) aspoň jedného nosa (1.2) prvého rotora (1), vnútorná stena (3.1) bloku (3) vymedzujú komoru (4.1), (4.2), vnútorný obvod druhého rotora (2), výhodne ďalšieho rotora (9), výhodne v tvare toru, - kontaktná časť obvodu (2.11) druhého rotora (2), výhodne ďalšieho obvodu (9.11) rotora (9), je vybavená aspoň jedným dotykovým úsekom, ktorý zasahuje do komorového priestoru (4.1), (4.2) alebo ho aspoň vymedzuje a je vybavený výrezmi (2.7), (2.8), výhodne výrezmi (9.7), (9.8) ďalšieho druhého rotora (9) a tento obvod (2.11) druhého rotora (2), výhodne obvod (9.11) ďalšieho druhého rotora (9), ako aj kon

SK 286927 Β6 štrukčné výrezy (2.7), (2.8), druhého rotora (2), výhodne výrezy (9.7), (9.8) ďalšieho rotora (9), v koordinácii s prvým rotorom (1) a s blokom (3) vytvárajú v komorovom priestore (4.1), (4.2) podmienky na uskutočňovanie dejov príznačných pre spaľovacie motory, - prvý rotor (1), kontaktné časti obvodu (2.11) druhého rotora (2), výhodne kontaktné časti obvodu (9.11) ďalšieho rotora (9) a vnútorná stena (3.1) bloku (3) priebežne vymedzujú komorové časti (4.1), (4.2), - je vybavený systémom na vstrek paliva (5.1), prípadne na prípravu palivovej zmesi (7) a jej dopravu do komorovej časti (4.2) pracovného priestoru, - blok (3) je vybavený aspoň jedným prvým úsekom nasávacieho kanála - otvorom (3.2) v bloku (3), ktorý nadväzuje na zodpovedajúci východiskový systém s nasávaním média (7) (palivová zmes, vzduch alebo kyslík) a druhý rotor (2), výhodne ďalší rotor (9), je vybavený druhým úsekom nasávacieho kanála otvorom (2.2), v druhom rotore (2), výhodne ďalšieho nasávacieho kanála s otvorom (9.2) v rotore (9) a ten nadväzuje na komorový priestor (4.1), pričom prvý úsek (3.2) a komorový priestor (4.1) sú vzájomne prepojené druhým úsekom nasávacieho kanála (2.2) druhého rotora (2), výhodne ďalším druhým úsekom nasávacieho kanála (9.2) ďalšieho rotora (9), a rotáciou druhého rotora (2), výhodne ďalšieho rotora (9), iba počas nasávania média (7) (palivovej zmesi, vzduchu alebo kyslíka), - aspoň v jednom kontaktnom výreze (2.7) druhého rotora (2) je vytvorený prechodový systém (2.4), (2.5), (2.6), výhodne ďalší prechodový systém (9.4), (9.5), (9.6) v ďalšom kontaktnom výreze (9.7) rotora (9), pozostávajúci zo zásobníka (2.5) druhého rotora (2), výhodne ďalšieho zásobníka (9.5) rotora (9), so vstupom (2.4) druhého rotora (2), výhodne ďalším vstupom (9.4) rotora (9) z komorového priestoru (4.1) a s výstupom (2.6) druhého rotora (2), výhodne ďalším výstupom (9.6) rotora (9), do komorového priestoru (4.2), a to pre médium (7) - palivovú zmes, vzduch alebo kyslík, - blok (3) je vybavený aspoň jedným druhým úsekom s otvorom (3.3) výstupného kanála, ktorý nadväzuje na zodpovedajúci odvod spalín (6) a druhý rotor (2) je vybavený prvým úsekom (2.3), výhodne ďalším prvým úsekom (9.3) ďalšieho rotora (9), a ten nadväzuje na komorový priestor (4.2), pričom prvý úsek s otvorom (3.3) a komorový priestor (4.2) sú vzájomne prepojené druhým úsekom s otvorom výstupného kanála (2.3) druhého rotora (2), výhodne s ďalším otvorom výstupného kanála (9.3) ďalšieho rotora (9), rotáciou druhého rotora (2), výhodne rotora (9), iba počas odvádzania spalín (6), - prvý rotor (1) a druhý rotor (2), výhodne ďalší rotor (9), sú prispôsobené na synchronizovanú rotáciu v rovnakom smere.
2. Rotačný nosový prstencový motor s vnútorným spaľovaním podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že jeden základný pracovný súbor motora má prvý rotor (1) a druhý rotor (2), výhodne ďalší rotor (9), kde - na tej istej osi - hriadeli sú umiestnené súčasne ďalšie súbory, pričom všetky tieto súbory rotorov (1), (2) výhodne ďalšie rotory (9), sú synchrónne prepojené.
3. Spôsob práce rotačného nosového prstencového motora s vnútorným spaľovaním, kde sa uskutočňuje nasávanie a stláčanie, jeho zapálenie a využitie uvoľnenej energie - expanzia a výfuk spalín v rotačnom nosovom motore s vnútorným spaľovaním podľa nárokov la 2, vyznačujúci sa tým, že s využitím plynulého sledu konštrukčných a s nimi súvisiacich parametrických a funkčných kombinácií v časových úsekoch sa uskutočňuje plynulé iniciovanie a priebeh aspoň jedného sledu procesov alebo dvoch a viac sledov procesov súčasne, ktoré procesy sú príznačné hlavne pre činnosť spaľovacieho motora a iniciujú a uskutočňujú sa v utesnených alebo neutesnených komorových priestorov (4.1), (4.2), pričom tieto sa plynulo vymedzujú z priestoru komory, v ktorých sa uskutočňujú:- nasávanie média (7) ako palivovej zmesi, vzduchu alebo kyslíka, cez prvý úsek nasávacieho kanála - otvoru (3.2) v bloku (3), a druhý úsek nasávacieho kanála otvorom (2.2) v druhom rotore (2), výhodne ďalším úsekom nasávacieho kanála otvorom (9.2) rotora (9), do komorového priestoru (4.1), - stláčanie nasatého média (7) ako palivovej zmesi, vzduchu alebo kyslíka, - presun stlačeného média (7) ako palivovej zmesi, vzduchu alebo kyslíka z komorového priestoru (4.1), cez prechodový systém, jeho vstupný otvor (2.4) rotora (2), výhodne ďalší vstupný otvor (9.4) rotora (9), zásobník (2.5), rotora (2), výhodne ďalší zásobník (9.5) rotora (9) a výstupný otvor (2.6), rotora (2), výhodne ďalší výstupný otvor (9.6) rotora (9), do komorového priestoru (4.2), - iniciovanie výbuchu a následná expanzia, presun spalín (6) z komorového priestoru (4.2), cez výstupný úsek, jeho prvý úsek (2.3) rotora (2), výhodne ďalší vstupný otvor (9.3) rotora (9), ďalším úsekom (3.3) bloku (3) do výfiíku.
4. Spôsob práce rotačného nosového prstencového motora s vnútorným spaľovaním, kde sa uskutočňuje nasávanie a stláčanie, jeho zapálenie a využitie uvoľnenej energie - expanzia a výfuk spalín v rotačnom nosovom motore s vnútorným spaľovaním podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že druhý rotor (2), výhodne ďalší rotor (9), výhodne prstencového tvaru, prechádza pracovnou komorou (4.1), (4.2) a rozdeľuje ju minimálne v dvoch miestach, - druhý rotor (2), výhodne ďalší rotor (9), má ako rotačný výstup výhodne po obvode ozubený prevod (2.10) rotora (2), výhodne po obvode ozubený prevod (9.10) ďalšieho rotora (9), je ním synchrónne prepojený prevodovým mechanizmom (8), s prvým rotorom (1), ktorý ho poháňa.