Parný motor s rotujúcim piestom

Číslo patentu: 287872

Dátum: 16.01.2012

Autori: Tuna Ján, Vavruš Vladimír

Je ešte 3 strany.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Parný motor s rotujúcim piestom slúžiaci na premenu energie pary na mechanickú energiu pozostáva zo skrine (2) s vnútorným profilom tvaru skrátenej epitrochoidy, v ktorej je uložený minimálne jeden piest (3) na hriadeli (4). Na vonkajšej strane skrine (2) sú upevnené vstupné ventily (5) so vstupným potrubím (7) a výstupné ventily (6). Vnútri skrine (2) je pripevnený chladiaci a mazací okruh (8), cez ktorý prechádza chladiace a mazacie médium (89) zhodné s pohonným médiom (11) prúdiacim cez vstupné potrubie (7). Ovládacia jednotka (9) prepojená so vstupnými ventilmi (5) a výstupnými ventilmi (6) je umiestnená mimo skrine (2).

Text

Pozerať všetko

Vynález sa týka parného motora s rotujúcim piestom určeného na premenu energie pary na mechanickú energiu.Premena energie vodnej pary, prípadne iných pár a plynov na mechanickú energiu sa využíva najmä V piestových motoroch s lineámym pohybom piesta, alebo V lopatkových turbínach. Nevýhody motorov s lineárnym (kmitavým) pohybom piesta sú tie, že rýchlosť a smer pohybu piesta sa neustále mení. Preto sa časť energie privádzanej parou neustále spotrebúva na rozbeh piesta, na prekonanie zotrvačnosti piesta a na pohyb ostatných, periodicky sa pohybujúcich častí stroja. Učinnosť takýchto motorov je pomeme nízka. Pamé turbíny, konajúce rotačný pohyb majú účinnosť oveľa vyššiu ako piestove motory s lineámym pohybom piesta. lch nevýhodou je to, že efektívne pracujú len pri vysokých otáčkach turbíny a s parou, prípadne plynmi, ktoré majú vysoké teploty - nad 300 stupňov Celzia a viac. Ich nevýhodou je tiež problematickà regulácia. Na premenu energie vodnej pary, prípadne iných pár a plynov na mechanickú energiu sú tiež známe motory, ktoré používajú tvar piesta a princíp pohybu piesta z Wankelovho motora, ktorého piest koná rotačný pohyb,Wankelov motor je motor s vnútomým spaľovaním, ktorý sa osvedčil aj v praxi. Ďalej sú uvedené niektoré patenty, ktoré sa zaoberajú prepracovaním Wankelovho motora s vnútomým spaľovaním na pamý motor s vonkajším spaľovaním. Patent US 4047856 sa zaoberá opísom jednotlivých súčiastok parného motora s rotačným piestom, pričom nerieši chladenie a mazanie motoru, ktoré by neznehodnocovalo paru v motore. Nevýhodou tohto riešenia je tiež to, že umíestňuje vstupné otvory na paru do veka skrine motoru, čím znižuje účinnosť využitia energie pary. Patent DE 4 l 19242 sa zaoberá všeobecným opísom a blokovou schémou motora a jeho príslušenstva, ako sú ventily a rozvod pary, kondenzačná nádoba, čerpadlá, zdroj pary. Nedostatkom je, že nerieši chladenie a mazania motora, rovnako nerieši ani problematiku zvýšenia účinnosti motora. Úžitkový vzor DE 200 l 2430 U rieši len všeobecne vstupné ventily motoru a pracovné cykly motoru. Patent DE 20110553 U a patent US 6508060 B 2 sú svojím obsahom totožné a zaoberajú sa hlavne kompaktnosťou motorovej jednotky, vysokou účinnosťou výroby pary s veľmi vysokou teplotou, jej dopravením do motora a z motora naspäť do vyvíjača pary. Nedostatkom tohto riešenia je to, že motor pracuje s rovnakými pracovnými cyklami ako Wankelov motor, pracuje s veľmi vysokými teplotami, čo má vplyv na životnosť a cenu použitých materiálov.Uvedené nedostatky do značnej miery odstraňuje pamý motor s rotuj úcim piestom, podľa tohto vynálezu,ktorého podstata spočíva v tom, že je umiestnený v tepelne izolovanom obale a skladá sa zo skrine, v ktorej je uložený minimálne jeden piest na hriadelí. Na vonkajšej strane skrine sú upevnené minimálne dva vstupné ventily a minimálne dva výstupné ventily, pričom cez vstupné ventily je pripojené vstupné potrubie na prívod pohonného média. Motor sa ďalej skladá z ovládacej jednotky prepojenej so vstupnými ventilmi a výstupnými ventilmi, ktorá je umiestnená mimo skrine.Skriňa sa skladá z minimálne jedného stredového dielu s vnútomým profilom tvaru skrátenej epitrochoidy, predného krytu a zadného krytu, ktoré sú vzájomne spojené rozoberateľným spojom. V prednom kryte a zadnom kryte sú V strede vytvorené otvory na uloženie hriadeľa a vytvorená minimálne jedna dvojica vstupných otvorov a minimálne jedna dvojica protiľahlých výstupných otvorov.Hriadeľ motora je uložený v prednom kryte prostredníctvom predného ložiska a v zadnom kryte prostredníctvom zadného ložiska. Na hriadeli je vytvorený minimálne jeden výstredník na voľné uloženie rotujúceho piesta a na minimálne jednom z koncov hriadeľa je prichytený vyvažovací element.Na vnútomej stene skrine je napevno umiestnený minimálne jeden pastorok, ktorý slúži na vedenie piesta,ktorého os je súosovo uložená s osou hriadeľa.Na minimálne jednom pieste je jeho teleso z vonkajšej strany ohraníčene troma oblúkovými bokmi bez prepojovacieho vybrania, ktoré sa spájajú vo vrcholoch a dvoma rovinnými rovnobežnými čelami.Vo vnútomej strednej časti piestu je z jednej strany vytvorené vnútomé ozubenie na odvaľovanie okolo pastorku a z druhej strany súosovo uložené piestové ložisko, prostredníctvom ktorého je piest uložený na výstredníku.Skriňa motora je výhodne vybavená minimálne jedným odvodňovacím ventilom a jej vnútorný priestor je v miestach otvorov na umiestnenie hriadeľa vybavený tesneniami.V skrini umiestnené predne ložisko, zadne ložisko a piestové ložisko sú naplnené plastickým mazivom.Na hriadeli sú pritom výhodne bočné steny výstredníka vybavené opomými lôžkami na aretáciu jeho axiálneho posuvu.Hriadeľ motora je výhodne prepojený so vstupnými ventilmi a výstupnými ventilmi minimálne jedným remeňom alebo minimálne jednou reťazou alebo minimálne jedným ozubeným kolesom.Výhodou toho vynálezu je, že pri premene energie pary na mechanickú energiu sa využíva kinetická energia aj tlaková energia pary. Výhodou velkého počtu výstupných otvorov v skrini motora je nízky protitlak pary na výstupe a zároveň možnosť odstránenia kvapiek vody z pracovných komôr v každej polohe motoru. Výhodou úpravy povrchu plochy boku piesta pomocou rôznych súborov nerovnosti s rôznymi profilmi nerovnosti je zväčšenie povrchu plochy bokov piesta, zlepšenie odovzdania kinetickej a tlakovej energie pary do piesta a tým aj zvýšenie účinnosti pamého motora. Výhodou toho, že motor obsahuje chladiaci a mazací okruh je zvýšenie životnosti motora. Výhodou toho, že chladiaci a mazací okruh používa ako chladiace a mazacie médiumjeho pohonné médium je neustála dostupnosť tohto média, pričom tepelná energia, ktorá vzniká trenim je vrátená naspäť do motora.Prehľad obrázkov na výkresochRiešenie je bližšie ozrejmené na priložených výkresoch, kdeobr. 1 znázorňuje pamý motor v zloženom staveobr. 2 znázorňuje všetky súčasti pamého motora v rozloženom staveobr. 3 znázorňuje chladiaci a mazací okruh vyvedený zo vstupného potrubiaobr. 4 znázorňuje chladiaci a mazací okruh vyvedený z vnútomého priestoru skrine obr. 5 znázorňuje rôzne vyhotovenia súborov nerovnosti a profilov nerovnostiobr. 6 znázorňuje jednotlivé pracovné cykly pamého motora.Skriňa g motora 1 (obr. 2) sa skladá zo stredového dielu Ä s vnútomým profilom tvaru epitrochoidy, v ktorom je vytvorená dvojica protiľahlých vstupných otvorov Q a dvojica protiľahlých stredových výstupných otvorov í a predného krytu gg, v ktorom je vytvorená dvojica predných výstupných otvorov 2 a zadného krytu 23, V ktorom je vytvorená dvojica zadných výstupných otvorov Q, ktoré sú vzájomne spojené rozoberateľným spojom. Na vonkajšej strane skrine g sú upevnené dva vstupné ventily 5, pričom každý z nich je prepojený s jedným vstupným otvorom g 11 a dva výstupné ventily 5, pričom každý z nich je prepojený s jedným stredovým výstupným otvorom glg, jedným predným výstupným otvorom ggl a jedným zadným výstupným otvorom g 31. Na vstupné ventily 5 je pripojené vstupné potrubie Z s regulačným elementom 71 privádzajúce pohonné médium 11. Vstupné ventily 5 a výstupné ventily Q sú prepojené s ovládacou jednotkou 2 umiestnenou mimo skrine g. V prednom kryte 22 a zadnom kryte Q sú V strede vytvorené otvory, v ktorých je prostrednictvom predného ložiska 222 a zadného ložiska g uložený hriadeľ g. V strednej časti hriadeľa 5 je vytvorený výstredník g a na jeho jednom konci je prichytený vyvažovací element 42. Na vnútomej strane predného krytu Q je napevno uložený pastorok ą, slúžiaci na vedenie piesta 5, ktorého os je súosovo uložená s osou hriadeľa i. V skrini g je prostredníctvom hriadeľa i uložený rotujúci piest 5. Teleso 31 piesta 5 je z vonkajšej strany ohraničené troma oblúkovými bokmi § 51, bez prepojovacieho vybrania, spájajúcimi sa vo vrcholoch àä a dvoma rovinnými rovnobežnými čelami i. V drážkach vrcholov § sú vložené radiálne pružiny 37 spolu s radiálnymi tesneniami x a v drážkach čela 3 L sú vložené axiálne pružiny 53 spolu s axiálnymi tesneniami g. Vo vnútomej strednej časti telesa g je z jednej strany napevno uložený veniec Q s vnútomým ozubením na odvaľovanie okolo pastorku 223 a z druhej strany súosovo uložené piestové ložisko s Prostredníctvom piestového ložiska Q je uložený piest 5 na výstredníku il hriadeľa ž. Vnútri skrine g je zo vstupného potrubia Z privedený chladiaci a mazací okruh 5, privádzajúci chladiace a mazacie médium 32 zhodné s pohonným médiom ll. Chladiaci a mazací okruh § pozostáva zo vstupného chladiaceho a mazacieho potrubia Q so škrtiacou klapkou 32, ktoré je vyvedené zo vstupného potrubia Z a privedené do vstupnej krytky Q umiestnenej na vonkajšej strane zadného krytu g súosovo s hriadeľom A, zo sústavy chladiacich a mazacích kanálov g v hriadeli 5, ktoré sú vyvedené z vnútomého priestoru vstupnej krytky Q a ústia v miestach styku hriadeľa A so zadným ložiskom 232, predným ložiskom Q a v mieste styku výstredníka 11 hriadeľa g s piestovým ložiskom s a vo vnútomom priestore výstupnej krytky Q umiestnenej na vonkajšej strane predného krytu gg súosovo s hriadeľom g, z ventilátora predstavujúceho usmerňovač prúdenia 86 umiestneného na hriadeli i vo vnútomom priestore výstupnej krytky 55 a z výstupného chladiaceho a mazacieho potrubia 87, ktoré je vyvedené z vnútomého priestoru výstupnej krytky 85 a privedené do vstupného potrubia Z.Ako pohonné médium aj chladiace a mazacie medium Q je v tomto príklade použitá para. Piest j V jeho rôznych polohách otočenia rozdeľuje vnútorný priestor skrine g na ľavú komoru skrine a pravú komoru skrine, ktorých Vnútomý priestor nie je navzájom prepojený. Taktiež každú z týchto komôr piest j V určitých polohách otočenia predeľuje na hornú a spodnú časť. V spodnej časti ľavej komory a V hornej časti pravej komory pri predelení komôr prebiehajú cyklicky procesy vstupu a expanzie pary a v homej časti ľavej komory a spodnej časti pravej komory a v každej komore V okamihu, keď nie je predelená prebieha proces výstupu pary. Pri procese vstupu pary je vstupný ventil j prislúchajúci konkrétnej časti komory, v ktorej prebieha tento proces otvorený a do tejto časti komory cez neho prúdi vstupný prúd pary, ktorý zároveň naráža na bok m telesa g piesta j a odovzdáva mu svoju kinetickú energiu. Pri procese expanzie pary je vstupný ventil j prislúchajúci konkrétnej časti komory, v ktorej prebieha tento proces zatvorený. Para sa v tejto uzavretej časti komory rozpína a odovzdáva svoju tlakovú energiu boku ł telesa Q piesta j. Pri procese vstupu pary a expanzie pary energia prenesená na bok i telesa j 1 piesta j núti piest j vykonávať rotačný pohyb v skrini g prenášaný na hriadeľ i, pomocou ktorého je tento pohyb vyvedený von zo skrine. Pri procese výstupu pary rotačný pohyb píestu spôsobuje zmenšovanie vnútomého priestoru prislúchaj úcej časti komory a tým núti paru vystúpiť z tejto častí komory cez prislúchajúci Výstupný ventil j. Na obr. 6 a je znázomená poloha piesta,pri ktorej je ľavá aj pravá komora predelená na spodnú a homú časť. V tejto fáze v ľavej spodnej časti prebieha vstup pary cez otvorený ľavý vstupný ventil j, v ľavej homej časti prebieha výstup pary a zároveň v pravej homej časti prebieha expanzia pary s uzavretým pravým vstupným ventilom j a v pravej spodnej časti prebieha výstup pary. Pri ďalšom pootočeni piesta j (obr. 6 b) v smere hodinových ručičiek sa piest dostane do polohy, ked ľavá komora zostáva stále predelená a prebiehajú V nej rovnaké procesy ako V predošlej fáze,ale pravá komora zostane teraz nepredelená a prebieha v nej už len výstup pary so stále uzavretým pravým vstupným ventilom j. Pri ďalšom pootočeni piesta j (obr. 6 c) v smere hodinových ručičiek sa piest dostane do polohy, ked ľavá komora zostáva stále predelená, pričom V ľavej spodnej časti prebieha teraz už expanzia pary s uzavretým ľavým vstupným ventilom j a v ľavej hornej časti prebieha stále výstup pary a pravá komora je opäť predelená, pričom V pravej hornej časti prebieha zase vstup pary s otvoreným pravým vstupným ventilom j a v pravej spodnej časti prebieha výstup pary. Pri ďalšom pootočeni piesta j (obr. 6 d) v smere hodinových ručičiek sa piest dostane do polohy, keď pravá komora zostáva stále predelená a prebiehajú V nej rovnake procesy ako v predošlej fáze, ale ľavá. komora zostane teraz nepredelená a prebieha V nej už len výstup pary so stále uzavretým ľavým vstupným ventilom j. Pri ďalšom pootočeni piesta j V smere hodinových ručičiek sa piest dostane do polohy znázornenej na obr. 6 a, do príslušnej fázy, ktorá bola už opísaná na začiatku a celý proces sa opakuje. Para prúdi aj cez chladiaci a mazací okruh j pomocou usmerňovača prúdenia ü, ktorý je realizovaný ventilátorom, zo vstupného potrubia Z cez vstupné chladiace a mazacie potrubie Q a škrtiacu klapku § 2 do vnútorného priestoru vstupnej krytky Q, odtiaľ cez chladiace a mazacie kanály g ku zadnému ložisku Q, piestovému ložisku g a prednému ložisku 22, ďalej do vnútomého priestoru výstupnej krytky g a následne cez výstupné chladiace a mazacie potrubie j naspať do vstupného potrubia 1.Príklad 2 obsahuje všetky prvky ako príklad l okrem prvkov chladiaceho a mazacieho okruhu § uvedených V príklade 1. Chladiaci a mazací okruh j v toto príklade (obr. 4) pozostáva z troch chladiacich a mazacích otvorov Q V telese 31 piesta j, ktoré sú vyvedené z každého bokou 3 L a privedené do piestového ložiska 32.Para prúdi cez chladiaci a mazací okruh j, v tomto príklade na rozdiel od príkladu l cez chladiace a mazacie otvory ji. Cez chladiace a mazacie otvory jj, ktore v danom momente susedia s časťou komory, v ktorej prebieha vstup alebo expanzia pary prúdi para z vnútomého priestoru časti komory k piestovému ložisku 32 a následne cez štrbiny aj ku zadnému ložisku L 2 a prednému ložisku ZĽ. Súčasne cez chladiace a mazacie otvory 88, ktoré V danom momente susedia s časťou komory, V ktorej prebieha výstup pary prúdi para od piestového ložiska j do vnútorného priestoru časti komory.Pňklad 3 obsahuje všetky prvky ako príklad 1 s tým rozdielom, že plocha každého oblúkového boku 311 je vybavená (obr. 5) súborom nerovnosti 34, ktorý pozostáva z vyhlbených drážok rovnobežných s kratším okrajom boku j 11 V tvare hranatých Vlnoviek s profilom nerovnosti jj tvaru zapusteného písmena V.Pri procese vstupu pary prúdiaci vstupný prúd pary naráža na súbor nerovnosti a boku 3 l 1 s profilom nerovnosti Q, pomocou ktorého lepšie odovzdáva svoju kinetickú energiu piesta j.Príklad 4 obsahuje všetky prvky ako príklad l s tým rozdielom, že na hriadeľoch vstupných ventilov j a na hriadeľoch výstupných ventilov j, ako aj na hríadeli motora i sú nasadená ozubené kolesá. Tieto ozubené kolesá sú pospájane reťazou, ktorá zabezpečuje prenesenie rotačného pohybu z hriadeľa motora A na hríadelevstupných aj výstupných ventilov 5 a Q, ktoré rotujú a ich rýchlosť otáčania je závislá od rýchlosti otáčania hriadeľa motora 4.Príklad 5 obsahuje všetky prvky ako priklad 1 s tým rozdielom, že na hriadeľoch vstupných ventilov j a na hriadeľoch výstupných ventilov Q, ako aj na hriadeli motora 4 sú nasadené remenice /kruhové disky/. Tieto remenice sú pospájané remeňom, ktorý zabezpečuje prenesenie rotačného pohybu z hriadeľa motora 3 na hriadele vstupných aj výstupných ventilov j a Q, ktore rotujú a ich rýchlosť otáčania je závislá od rýchlosti otáčania hriadeľa motora 4 l.1. Pamý motor s rotujúcim piestom v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že je umiestnený v tepelne izolovanom obale a skladá sa so skrine (2), v ktorej je uložený minimálne jeden piest (3) na hriadeli (4) a na vonkajšej strane skrine (2) sú upevnené minimálne dva vstupné ventily (5) a minimálne dva výstupné ventily(6), pričom na vstupné ventily (5) je pripojené vstupné potrubie (7) na prívod pohonného média (1 1), ako aj z ovládacej jednotky (9) prepojenej so vstupnými ventilmi (5) a výstupnýmí ventilmi (6), umiestnenej mimo skrine (2).2. Pamý motor s rotujúcim piestom podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že skriňa (2) sa skladá z minimálne jedného stredového dielu (21) s vnútomým profilom tvaru skrátenej epítrochoidy, predného krytu (22) a zadného krytu (23), ktoré sú vzájomne spojené rozoberateľným spojom, pričom v prednom kryte (22) a zadnom kryte (23) sú v strede vytvorené otvory na uloženie hriadeľa (4) a vytvorená minimálne jedna dvojica vstupných otvorov (211) a minimálne jedna dvojica protiľahlých výstupných otvorov (212,221,231)3. Pamý motor s rotujúcim piestom podľa nároku la 2, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že hriadeľ(4) je uložený V prednom kryte (22) prostredníctvom predného ložiska (222), v zadnom kryte (23) prostredníctvom zadného ložiska (232) a na hriadeli (4) je vytvorený minimálne jeden výstredník (41) na voľné uloženie rotujúceho piesta (3) a na minimálne jednom z koncov hriadeľa (4) je prichytený vyvažovací element(42), pričom na vnútomej stene skrine (2) je napevno umiestnený minimálne jeden pastorok (223), slúžiaci na vedenie piesta (3), ktorého os je súosovo uložená s osou hriadeľa (4).4. Pamý motor s rotujúcim piestom podľa nárokov l až 3, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že na minimálne jednom pieste (3) je jeho teleso (31) z vonkajšej strany ohraničené troma oblúkovými bokmi(311) bez prepojovacieho vybrania, ktoré sa spájajú vo vrcholoch (313) a dvoma rovinnými rovnobežnými čelami (312), kde V jeho vnútomej strednej časti je zjednej strany vytvorené vnútome ozubenie na odvaľovanie okolo pastorku (223) a z druhej strany súosovo uložené piestové ložisko (32), prostredníctvom ktorého je piest (3) uložený na výstredniku (41).5. Pamý motor s rotujúcim piestom podľa hociktorého z nárokov 1 až 4, v y z n a č uj ú c i s a t ý m , že skriňa (2) je vybavená minimálne jedným odvodňovacím ventilom.6. Pamý motor s rotujúcim piestom podľa hociktorého z nárokov 1 až 5, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že vnútomý priestor skrine (2) je v miestach otvorov na umiestnenie hriadeľa (4) vybavený tesnemami.7. Pamý motor s rotujúcim piestom podľa hociktorého z nárokov 1 až 6, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že v skrini (2) umiestnené predné ložisko (221), zadné ložisko (232) a piestové ložisko (32) sú plnené plastickým mazivom.8. Parný motor s rotujúcim piestom podľa hociktorého z nárokov l až 7, v y z n a č u j ú c i s a tý m , že na hriadeli (4) sú bočné steny výstredníka (41) vybavené opomými plôškami na aretáciu jeho axiálneho posuvu.9. Pamý motor s rotujúcim piestom podľa hociktorého z nárokov 1 až 8, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že hriadeľ (4) motora (l) je prepojený so vstupnými ventilmi (S) a výstupnýmí ventilmi (6) minimálne jedným remeňom alebo minimálne jednou reťazou alebo minimálnejedným ozubeným kolesom.

MPK / Značky

MPK: F01C 1/10

Značky: piestom, parný, rotujúcim, motor

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/11-287872-parny-motor-s-rotujucim-piestom.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Parný motor s rotujúcim piestom</a>

Podobne patenty