Parný motor s rotujúcim piestom a spôsob jeho chladenia a mazania

Číslo patentu: U 6624

Dátum: 02.12.2013

Autori: Vavruš Vladimír, Tuna Ján

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Technické riešenie sa týka pamého motora s rotujúcim piestom, určeného na premenu energie, najmä vodnej pary na mechanickú energiu a spôsobu jeho chladenia a mazania, Doterajši stav technikyNa premenu tepelnej energie vodnej pary, prípadne energie iných pár a plynov na mechanickú energiu sú známe motory, ktoré používajú tvar piesta a princip pohybu piesta z Wankelovho motora. Na pohon motora,rozdeľovanim a dávkovaním pracovného média, ako aj chladením a mazanim pamého motora s rotujúcim piestom existuje niekoľko riešení. Známym riešením z dokumentu DE l 9940088 A 1 je riešenie, ktoré opisuje a rieši ventily motora s rotujúcim piestom len všeobecne - ako elektromagnetické. Nedostatkom tohto riešenia je nízka životnosť a zložitá konštrukcia, čo spôsobuje vysokú nákladovosť V praxi a technicky nerieši konkrétne zloženie ventilu. Ďalším známym riešením opísaným v dokumente US 54 l 0998 je konštrukčné riešenie prívodu a dávkovanía pracovného média cez elektromagnetický ventil. Nevýhodou je komplíkovanosť a problematické mazanie, ako aj nizka životnosť posuvného mechanizmu. V dokumente W 02009/005480 Al sú riešené ventily ako rotačné telesá, ale nieje riešené konkrétne zloženie ventilov. Zároveň je riešený spôsob chladenia a mazanía motora, ktorý je ale veľmi komplikovaný tým, že pozostáva z viacerých ramien potrubí,z pohyblivého usmerňovacieho člena a premiešanie médií v potrubnom systéme je nedostatočné, čo v praxi mamená vyššie výrobné náklady a cenu výrobku, čo sa prejaví vo vysokej cene výrobku. Ďalšie známe riešenie je oplsané v dokumente W 0/2011/005228 Al, kde sú riešené ventily a ich pohon pre parný motor s rotujúcim piestom, ale tieto ventily rieši ako samostatné diely, ktoré sú pripevnené k motoru z vonkajšej strany. Tento spôsob je vhodný pre väčšie motory a väčšie výkony motorov. Pre menšie výkony motorov je toto riešenie konštrukčne zložité a predražuje ho.Uvedené nedostatky do značnej miery odstraňuje pamý motor s rotujúcim piestom, využívajúci spôsob chladenia a mazania, ktorý pozostáva zo skrine s otvormi na vstupné a výstupné potrubie a na vyvedenie hriadeľa, v ktorej je na hriadeli uložený minimálne jeden piest a sú vytvorené kanály chladiaceho a mazacieho systému a kde regulačné procesy zabezpečuje riadiaca jednotka, najmä cez regulačný ventil, ktorého podstata spočíva v tom, že skriňa sa skladá z minimálne jedného stredového dielu s vnútomým profilom tvaru skrátenej epitrochoidy, v ktorom je vytvorená minimálne jedna dvojica protiľahlých prvých vstupných otvorov a minimálne jedna dvojica protiľahlých prvých výstupných otvorov. Ďalej sa skladá z predného dielu, v ktorom je vytvorená priliehajúca dvojica protiľahlých druhých vstupných otvorov a zo zadného dielu, V ktorom je vytvorená príliehajúca dvojica protiľahlých druhých výstupných otvorov. Ďalej sa skladá z predného krytu, v ktorom je vytvorený predný komorový otvor a zo zadného krytu, v ktorom je vytvorený zadný komorový otvor. Diely a kryty skrine sú vzájomne spojené rozoberateľnými spojmi v usporiadaní zabezpečujúcom, že vstupné otvory a výstupné otvory sú vzájomne prepojené. Prepojeniami predného dielu a predného krytu vznikne vnútri skrine vstupná komora a spojením zadného dielu a zadného krytu vznikne výstupná komora. V prednom a zadnom diele a v zadnom kryte sú v strede vytvorené hriadeľové otvory na ložiská na uloženie hriadeľa. V prednom a zadnom diele je vytvorený minimálne jeden kanálový otvor na skriňové kanály chladiaceho a mazacieho okruhu.Hriadeľ je uložený v skrini a má jeden zo svojich koncov vyvedený cez hriadeľový otvor zadného krytu mimo skrine a druhý jeho koniec voľne zasahuje do oblasti vstupnej komory.V hriadeli je vytvorená sústava hriadeľových kanálov chladiaceho a mazacieho okruhu, ktorá vyúsťuje v ložiskách. Minimálne jeden vyvažovací a časovací člen, ktorý pozostáva z jedného časovacieho elementu,alebo doplneného minimálne o zaisťovaci element a/alebo o vyvažovací element, je uložený na tej časti hriadeľa, ktorá sa nachádza v oblasti minimálne jednej zo vstupnej alebo výstupnej komory.Chladiaci a mazací okruh má svoj zberaci kanál napojený na vstupné potrubie cez injektor.Do zberacieho kanálu chladiaceho a mazacieho okruhu je výhodne zaradená škrtiaca klapka.Časovaci element vyvažovacieho a časovacieho člena má výhodne na hociktorej zo svojich stien vytvorený minimálne jeden Výrez na striedavé dávkovanie pohonného média minimálne medzi vstupnou komorou a pracovnou komorou stredného dielu alebo aj medzi pracovnou komorou stredného dielu a výstupnou komorou a podobne.Chladenie a mazanie pamého motora s rotujúcim piestom je riešené spôsobom, pri ktorom chladiace a mazacie médium je zhodné s pohonným médiom, ktorého podstata spočíva v tom, že vstupné médium sa vytvorí v injektore premiešanim pohonného média privedeného zo vstupného potrubia s chladiacim a mazacírnmédíom, privedeným zo zberacieho kanálu chladiaceho a mazacieho okruhu. Takto premiešaným médíom sa naplní vstupná komora vytvorená v okrajovej mimopiestovej časti skrine. V tejto vstupnej komore sa časť média odlúči a putuje cez sústavu hriadeľových kanálov, vytvorených v hriadeli a vyúsťujúcich v ložiskách,čim ich schladzuje a premazáva. Následne takto čiastočne zohriate médium prejde cez sústavu skriňových kanálov vytvorených v okolí piestovej časti skrine. Následne ohriate médium prechádza do zberacieho kanálu, chladiaceho a mazacieho okruhu a do injektora na ďalšie použitie.Prehľad obrázkov na výkresochRiešenie je bližšie ozrejmené na priložených výkresoch, kde obr. 1- znázorňuje pamý motor v zloženom stave obr. 2 - znázorňuje pamý motor v rozloženom stave s dvomi vyvažovacími a časovacími členmi umiestnenými na hriadeli v oblasti obidvoch komôr a každý z nich obsahuje všetky tri elementyobr. 3 - znázorňuje rez parným motorom, z ktorého je zrejmé konštrukčné usporiadanie chladiaceho a mazacieho okruhu.Parný motor (obr. l až 3) je vyhotovený zo skrine g, ktorá sa skladá zo stredového dielu gg s vnútomým profilom tvaru epitrochoidy, v ktorom je vytvorená dvojica protiľahlých prvých vstupných otvorov 2 ll a dvojica protiľahlých prvých výstupných otvorov gg. Vedľa tohto stredového dielu 2 l je umiestnený predný diel Ľ, v ktorom je vytvorená dvojica druhých protiľahlých vstupných otvorov za a zadný diel Li, v ktorom je vytvorená dvojica druhých protiľahlých výstupných otvorov äl a vedľa nich je skriňa g zakončená predným krytom 24, v ktorom je vytvorený predný komorový otvor E a zadným krytom 25, v ktorom je vytvorený zadný komorový otvor 25 l a hriadeľový otvor ě. V prednom a zadnom diele Q, gg sú taktiež vytvorené kanálové otvory Ql na skriňové kanály g 2.Všetky tri diely Q, gg, Q a kryty a, ě skrine g sú spojené rozoberateľnými spojmi, spoje sú usporiadané tak, že vstupné otvory Al a E sú navzájom prepojené a výstupné otvory Q a 2 l sú tiež navzájom prepojené a vytvárajú tak kanály. Spojením predného dielu skrine 22 a predného krytu Ľ vznikla vnútri vstupná komora E. Spojením zadného dielu Q a zadného krytu 25 vznikla vnútri zasa výstupná komora 252.V prednom diele Q, v zadnom diele Ľ, ako aj v zadnom kryte Ä sú v strede vytvorené otvory, v ktorých je prostredníctvom ložísk uložený hriadeľ g. Jeden koniec hriadeľa g je voľne uložený vo vstupnej komore 23 g a druhý koniec hriadeľa g je cez hriadeľový otvor ě zadného krytu ggg vyvedený mimo skrine g. V strednej častí hriadeľa g je vytvorený výstrednik, na ktorom je prostredníctvom ďalšieho ložiska voľne nasadený piest 4. V skrini g je prostredníctvom hriadeľa g uložený piest i, ktorý rotuje v stredovom diele A a dva Vyvažovacie a časovacie členy g, ktoré sú prichytené na hriadeli g po oboch stranách piesta i. Jeden vyvažovací a časovací člen g rotuje spoločne s hriadeľom g vo vstupnej komore m. Druhý vyvažovací a časovací člen g rotuje spoločne s hriadeľom g vo výstupnej komore É. Vyvažovacie a časovacie členy g sa zhodne skladajú z časovacieho elementu g, zo zaisťovacieho elementu g a z vyvažovacieho elementu gg. V obidvoch časovacích elementoch g je na oblúkovej stene vytvorený jeden výrez E na striedavé dávkovanie pohonného média.Na vonkajšej strane predného krytu a je upevnené vstupné potrubie g s regulačným ventilom Q, pričom injektor 61, ktorý je súčasťou vstupného potrubia g, je prepojený s predným krytom a cez predný komorový otvor 241.Na vonkajšej strane zadného krytu gg je cez zadný komorový otvor Q upevnené výstupné potrubie 1. Chladiaci a mazací okmh g je vyvedený zo vstupnej komory í do sústavy hríadeľových kanálov Q v hriadeli g, ktoré ústia do ložísk hriadeľa g a odtiaľ je vyvedený do sústavy skriňových kanálov Q v skrini g, ktoré ústia do zberacieho kanálu Q so škrtiacou klapkou g a do injektora Q.Do vstupnej komory Q je zo vstupného potrubia g a cez injektor g privádzané pohonné médium, ktoré je zhodné s chladiacim a mazacím médíom v chladiacom a mazacom okruhu g. Ako médium je v tomto prípade použitá para. Dávkovanie a časovanie pary ako pohonného média zabezpečuje V tomto prípade vyvažovací a časovaci člen g vo vstupnej komore 2442. Para, ktorá je vstupným potrubím g privedená, sa dostáva do vstupnej komory gcg, prúdi cez dvojice druhých a prvých vstupných otvorov 224, gu pod piest 4. Tam pohonné médium - para, expanduje a núti piest g k pohybu. Pohybujúci sa piest A otáča hriadeľ g, na ktorom sú pevne prichytené Vyvažovacie a časovacie členy g. Vyvažovacie a časovacie členy g rotujú spolu s hriadeľom g a výrez na časovacom elemente i vo vstupnej komore E striedavo otvára a zatvára dvojicudruhých vstupných otvorov Q. Výrez ł na časovacom elemente Q vo výstupnej komore Ě striedavo otvára a zatvára dvojicu druhých výstupných otvorov Q. Striedavé otváranie a zatváranie dvojice druhých vstupných otvorov 24 a dvojice druhých výstupných otvorov z 31 pomocou výrezov i na časovacích elementoch 5 l zabezpečuje presné dávkovanie pary a plynulú rotáciu piesta g, hriadeľa 3 a tým aj plynulé prúdenie pohonného média - pary, zo vstupného potrubia Q cez injektor §l do vstupnej komory m. Prúd pary,ktorý prúdi cez injektor Q, strháva (vyťahuje) zo zberacieho kanálu 83 mazacie a chladiace médium, čo je v tomto prípade tiež para. Dochádza tak k usmemeniu toku chladiaceho a mazacieho média a návratu časti tepelnej energie, ktorá sa vytvorila trením v ložiskách motora.Príklad 2 obsahuje všetky prvky opisané v príklade l s tým rozdielom, že zberací kanál 83 chladiaceho a mazacieho okruhu g nie je vedený ako samostatné potrubie mimo skrine 2, ale je vyhotovený ako pokračovanie skriňových kanálov Q v telese skrine 2 (nenachádza sa na obrázkoch). Opis činnosti je taktiež zhodný.Príklad 3 obsahuje všetky prvky opísané v príklade l alebo v príklade 2, s tým rozdielom, že vyvažovací a časovací člen 5 nie je tvorený tromi prvkami g, 2, 2, ale lenjedným prvkom a to časovacim elementom g (nenachádza sa na obrázkoch). Opis činnosti je taktiež zhodný.l. Spôsob chladenia a mazania pamého motora s rotujúcim piestom, pri ktorom chladiace a mazacie médium je zhodné s pohonným médiom, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že vstupné médium sa vytvorí v injektore (61) premiešaním pohonného média privedeného zo vstupného potrubia (6) s chladiacim a mazacím médiom, privedeným zo zberacieho kanálu (83) chladiaceho a mazacieho okruhu (8), takto premiešaným médiom sa naplní vstupná komora (242) vytvorená v okrajovej mimopiestovej časti skrine (2), v ktorej sa časť média odlúči a putuje cez sústavu hriadeľových kanálov (81), vytvorených v hriadeli (3) a vyúsťujúcich v ložiskách, schladzuje a premazáva ich, následne takto čiastočne zohriate médium prechádza cez sústavu skriňových kanálov (82) vytvorených v okolí piestovej časti skrine (2), a ďalej toto zohriate médium prechádza do zberacieho kanálu (83), chladiaceho a mazacieho okruhu (81), a do injektora (61) na ďalšie použitie.2. Pamý motor s rotujúcim piestom, využívajúci spôsob chladenia a mazania opisaný v nároku l, ktorý pozostáva zo skrine s otvormi na vstupné a výstupné potrubie a na vyvedenie hriadeľa, v ktorej je na hriadeli uložený minimálne jeden piest a sú vytvorené kanály chladiaceho a mazacieho systému a kde regulačné procesy zabezpečuje riadiaca jednotka, najmä cez regulačný ventil, v y z n a č u j ú c i s a tý m , že skriňa(2) sa skladá z minimálne jedného stredového dielu (21) s vnútomým profilom tvaru skrátenej epitrochoidy,v ktorom je vytvorená minimálne jedna dvojica protiľahlých prvých vstupných otvorov (21 l) a minimálne jedna dvojica protiľahlých prvých výstupných otvorov (212), z predného dielu (22), v ktorom je vytvorená priliehajúca dvojica protiľahlých druhých vstupných otvorov (221) a zo zadného dielu (23), v ktorom je vytvorená priliehajúca dvoj íca protiľahlých druhých výstupných otvorov (23 l), ďalej z predného krytu (24), v ktorom je vytvorený predný komorový otvor (241) a zo zadného krytu (25), v ktorom je vytvorený zadný komorový otvor (25 l), kde diely (21, 22, 23) a kryty (24, 25) skrine (2) sú vzájomne spojené rozoberateľnmi spojmi v usporiadaní zabezpečujúcom, že vstupné otvory (211, 221) sú vzájomne prepojené a taktiež výstupné otvory (212, 23 l) sú navzájom prepojené a týmito prepojeniami predného dielu (22) a predného krytu(24) vmikne vo vnútri skrine (2) vstupná komora (242) a spojením zadného dielu (23) a zadného krytu (25) vznikne výstupná komora (252), pričom v prednom a zadnom diele (22, 23) a v zadnom kryte (25) sú v strede vytvorené hriadeľové otvory (26) na ložiská na uloženie hriadeľa (3) a v prednom a zadnom diele (22, 23) je vytvorený minimálne jeden kanálový otvor (821) na skriňové kanály (82) chladiaceho a mazacieho okruhu3. Pamý motor podľa nároku 2, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že hriadeľ (3)je uložený v skrini (2) a má jeden zo svojich koncov vyvedený cez hriadeľový otvor (26) zadného krytu (25) mimo skrine (2) a druhý jeho koniec voľne zasahuje do oblasti vstupnej komory (242) a v hriadeli (3) je vytvorená sústava hriadeľových kanálov (81) chladiaceho a mazacieho okruhu (8), vyúsťujúca v ložiskách, pričom minimálne jeden vyvažovací a časovací člen (5), ktorý pozostáva z jedného časovacieho elementu (Sl), alebo doplneného minimálne o zaisťovací element (52) a/alebo o vyvažovací element (53), je uložený na tej časti hriadeľa (3), ktorá sa nachádza v oblasti minimálne jednej z komôr (242, 252).4. Pamý motor podľa nárokov 2 a 3, v y z n a č uj ú c i s a t ý m , že chladiaci a mazací okruh (8) má svoj zberací kanál (83) napojený na vstupné potrubie (6) cez injektor (61).5. Parný motor podľa nárokov 2 až 4, v y z n a č uj ú c i s a t ý m , že do zberacieho kanálu (83) chladiaceho a mazacieho okruhu (8) je zaradená škrtiaca klapka (84).6. Pamý motor podľa nárokov 2 až 4 alebo 2 až 5, v y z n a č uj ú ci s a tý m , že časovací element (51) vyvažovacíeho a časovacieho člena (S) má na hociktorej zo svojich stien vytvorený minimálne jeden výrez (51 l) na stríedavé dávkovanie pohonného média minimálne medzi vstupnou komorou (242) a pracovnou komorou (213) stredného dielu (2 l).

MPK / Značky

MPK: F01C 1/00, F01C 21/06, F01C 21/04

Značky: mazania, chladenia, piestom, spôsob, rotujúcim, parný, motor

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/8-u6624-parny-motor-s-rotujucim-piestom-a-sposob-jeho-chladenia-a-mazania.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Parný motor s rotujúcim piestom a spôsob jeho chladenia a mazania</a>

Podobne patenty