PL B1. LINKA SYLWESTER, Wyszków, PL BUP 20/10. SYLWESTER LINKA, Wyszków, PL WUP 04/14. rzecz. pat.

Transkrypt

1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. F02B 69/02 ( ) F02B 75/24 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Silnik spalinowy (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 20/10 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 04/14 (73) Uprawniony z patentu: LINKA SYLWESTER, Wyszków, PL (72) Twórca(y) wynalazku: SYLWESTER LINKA, Wyszków, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Zofia Zatorska

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest silnik spalinowy, jednosuwowy, bezpośredniego spalania paliwa gazowego, płynnego lub stałego zwłaszcza biomasy lub innych odpadowych materiałów palnych takich jak odpady przemysłowe i organiczne np. suszony plankton morski lub rzeczny. Silnik przeznaczony jest do napędu różnych urządzeń i środków transportu, zwłaszcza agregatów prądotwórczych, okrętów, barek, maszyn roboczych, kombajnów rolniczych. Znany ze zgłoszenia patentowego P silnik spalinowy dwutaktowy z regulowanymi zaworami składa się z obudowy, cylindra i tłoków układu korbowego. Części wewnętrzne przeciwległych tłoków są zaopatrzone w płyty ślizgowe, pomiędzy którymi przemieszcza się po obwodzie kostka przesuwna, współpracująca z wałem korbowym. Płyty ślizgowe są przymocowane do środkowej części tłoka i pokryte materiałem zmniejszającym tarcie. Z kolei ze zgłoszenia patentowego z Monaco nr MC490 znany jest silnik spalinowy na różne rodzaje paliwa. Silnik zawiera dwie pary cylindrów. W każdej parze cylindry różnią się budową i pojemnością. Jeden z cylindrów ma większą średnicę wewnętrzną i/lub wysokość niż drugi. Tłoki w obu parach cylindrów są sprzężone ze sobą i poruszają się jednocześnie w górę lub w dół. Przy ruchu w dół następuje zasysanie paliwa, a przy ruchu w górę następuje ściskanie gazów i ich przekazywanie do komory spalania wstępnego, w położeniu gdy jeden z tłoków dotyka dna cylindra a drugi znajduje się w pobliżu dna cylindra. W opisanym silniku na dwa suwy tłoka przypada jeden obrót wału. Zgodnie z wynalazkiem silnik spalinowy, bezpośredniego spalania paliwa stałego, płynnego lub gazowego zwłaszcza biomasy lub innych materiałów odpadowych palnych, ma obudowę składającą się z dwu półkorpusów połączonych ze sobą symetrycznie, w których ułożyskowany jest wał korbowy z osadzonymi na nim korbowodami połączonymi z tłokami. Każdy z półkorpusów ma komorę rozprężno-sprężającą połączoną kanałem przepompowania z komorą wtórnego rozprężania (rozprężną drugiego stopnia), ograniczoną od zewnątrz denkiem i oddzieloną od komory sprężania pomocniczego tłokiem. Każdy z tłoków jest zaopatrzony w komplet pierścieni uszczelniających komorę sprężania pomocniczego połączoną poprzez zaworki samoczynne z komorą pośrednią i z kanałem zasilania. W obszarze połączenia obu półkorpusów jest ułożyskowany wał korbowy z osadzonymi na nim dwiema parami korbowodów, połączonych poprzez parę wodzików z tłokiem osadzonym suwliwie na zamocowanej w denku tulei prowadzącej. Każdy z półkorpusów jest zaopatrzony w co najmniej dwa zawory samoczynne oraz korzystnie w dwa komplety pierścieni uszczelniających wodziki tłoka i komplet pierścieni uszczelniających komorę sprężania pomocniczego i komorę rozprężno-sprężającą. W tulei prowadzącej znajduje się komora ssawna połączona z komorą pomocniczą poprzez zawór samoczynny. Z kolei komora pomocnicza jest połączona z komorą rozprężno-sprężającą poprzez zawór samoczynny tłoka. Każda z tulei prowadzącej na powierzchni bocznej ma dwa komplety pierścieni uszczelniających, rozmieszczonych w środkowej części i na końcu. Każdy z tłoków jest zaopatrzony w zespół zaworów samoczynnych, z których co najmniej dwa zawory znajdują się w dolnej części tłoka, oddzielające komorę pośrednią od komory sprężania pomocniczego, i co najmniej cztery zawory w części środkowej, oddzielające komorę pośrednią od komory rozprężno-sprężającej. Z kolei wał korbowy ma w środkowej części czop rozrządu, który na zewnętrznej powierzchni jest zaopatrzony w rowki na pierścienie separacyjne, a wewnątrz ma korzystnie zatopioną w masie ceramicznej żaroodporną tuleję. Czop rozrządu ma trzy przelotowe poprzeczne okna, których wyloty są rozmieszczone kątowo na jego zewnętrznej powierzchni. Jedno okno cyklicznie prowadzi do otworu wydechowego, umieszczonego symetrycznie w obu półkorpusach, środkowe okno cyklicznie łączy się z komorą rozprężno-sprężającą, a trzecie okno jest połączone z kanałem obwodowym. Silnik zaopatrzony jest w zewnętrzną komorę spalania, wymienną dla danego rodzaju paliwa i połączoną z dozownikiem paliwa, oraz poprzez żaroodporny zawór obrotowy i kanał z komorą rozprężno-sprężającą. Ścianki komory spalania są termoizolacyjne i zawierają warstwę ceramiczną z zatopioną w niej elektryczną spiralą grzejną dużej mocy. Najczęściej stosuje się rozwiązanie, w którym ścianki komory sprężania pomocniczego, komory wtórnego rozprężania oraz komory rozprężno-sprężającej są wyposażone w warstwy ceramiczne. Istotną zaletą silnika spalinowego według wynalazku jest możliwość stosowania różnych rodzajów paliw, zarówno paliwa gazowego, płynnego lub stałego, zwłaszcza biomasy lub odpadowych materiałów palnych takich jak odpady przemysłowe i organiczne np. suszony plankton morski lub

3 PL B1 3 rzeczny. Tak duża różnorodność rodzajów paliw daje szerokie możliwości stosowania silnika zarówno w wielu typach maszyn, pojazdów i innych środków transportu jak i w różnych warunkach klimatycznych i geograficznych. Ponadto wykorzystanie biomasy i odpadów przemysłowych jako paliwa do silnika według wynalazku ma istotne znaczenie dla ochrony środowiska oraz ekologicznej gospodarki odpadami. Silnik według wynalazku charakteryzuje bardzo wysoka sprawność ogólna, wynosząca około 65% dla jednostek trakcyjnych oraz 70% dla jednostek stacjonarnych bez względu na rodzaj użytego paliwa. Przy zastosowaniu paliwa węglowodorowego spaliny nie zawierają węglowodorów ani tlenku węgla. Występuje natomiast tlenek azotu w zwiększonej ilości. Dzięki wysokiej sprawności emisja dwutlenku węgla jest mniejsza o około 35% do 40% niż przy stosowaniu tradycyjnych silników. Konstrukcja silnika według wynalazku jest prosta, niezawodna i nie wymaga układu chłodzenia, co jest istotne ze względów eksploatacyjnych i ekonomicznych. Zastosowanie łatwej do demontażu, wymiennej komory spalania pozwala na szerokie możliwości wykorzystania silnika. Przedmiot wynalazku jest bliżej wyjaśniony w przykładzie wykonania i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia silnik w przekroju poziomym, fig. 2 - silnik w przekroju pionowym A-A przez okno środkowe czopa rozrządu, fig. 3 - silnik w przekroju pionowym B-B przez trzecie okno czopa rozrządu, fig. 4 - fragment silnika w częściowym przekroju pionowym C-C przez pierwsze okno czopa rozrządu. Zgodnie z rysunkiem silnik spalinowy, bezpośredniego spalania paliwa stałego lub gazowego ma obudowę składającą się z dwu półkorpusów 1 połączonych ze sobą symetrycznie, w których ułożyskowany jest wał 2 korbowy z osadzonymi na nim korbowodami 3 połączonymi z tłokami 4. Każdy z półkorpusów 1 ma komorę 5 rozprężno-sprężającą sprężania zasadniczego połączoną kanałem 6 przepompowania z komorą 7 wtórnego rozprężania - rozprężną drugiego stopnia, ograniczoną od zewnątrz denkiem 8 i oddzieloną od komory 9 sprężania pomocniczego tłokiem 4. Każdy z tłoków 4 jest zaopatrzony w komplet pierścieni 10 uszczelniających komorę 9 sprężania pomocniczego połączoną poprzez zaworki 24 samoczynne z komorą 12 pośrednią i poprzez zaworki 16 z kanałem 13 zasilania. W obszarze połączenia obu półkorpusów 1 jest ułożyskowany wał 2 korbowy z osadzonymi na nim dwiema parami korbowodów 3, połączonych poprzez parę wodzików 14 z tłokiem 4 osadzonym suwliwie na zamocowanej w denku 8 tulei 15 prowadzącej. Każdy z półkorpusów 1 jest zaopatrzony w dwa zawory 16 samoczynne oraz w dwa komplety pierścieni 17 uszczelniających wodziki 14 tłoka 4 i komplet pierścieni 18 uszczelniających komorę 9 sprężania pomocniczego i komorę 5 rozprężno-sprężającą. W tulei 15 prowadzącej znajduje się komora 19 ssawna połączona z komorą 20 pomocniczą poprzez zawór 21 samoczynny. Z kolei komora 20 pomocnicza jest połączona z komorą 5 rozprężno- -sprężającą poprzez zawór 22 samoczynny tłoka 4. Każda z tulei 15 prowadzącej na powierzchni bocznej ma dwa komplety pierścieni 23 uszczelniających, rozmieszczonych w środkowej części i na końcu. Każdy z tłoków 4 jest zaopatrzony w zespół zaworów 24, 11 samoczynnych, z których dwa zawory 24 znajdują się w dolnej części tłoka 4, oddzielające komorę 12 pośrednią od komory 9 sprężania pomocniczego, i cztery zawory 11 w części środkowej, oddzielające komorę 12 pośrednią od komory 5 rozprężno-sprężającej. Z kolei wał 2 korbowy ma w środkowej części czop 25 rozrządu, który na zewnętrznej powierzchni jest zaopatrzony w rowki na pierścienie 26 separacyjne, a wewnątrz ma zatopioną w masię 27 ceramicznej żaroodporną tuleję 28. Czop 25 rozrządu ma trzy przelotowe poprzeczne okna 29, 30, 31, których wyloty są rozmieszczone kątowo na zewnętrznej powierzchni czopa 25 rozrządu. Jedno okno 31 cyklicznie prowadzi do otworu 32 wydechowego, umieszczonego symetrycznie w obu półkorpusach 1, środkowe okno 30 cyklicznie łączy się z komorą 5 rozprężną, z kolei trzecie okno 29 jest połączone z kanałem obwodowym 33. Silnik zaopatrzony jest w zewnętrzną wymienną komorę 34 spalania na paliwo stałe lub gazowe i połączoną z dozownikiem 35 paliwa, oraz poprzez żaroodporny zawór 36 obrotowy i kanał 37 z komorą 5 rozprężno-sprężającą. Ścianki komory 34 spalania są termoizolacyjne i zawierają warstwę 38 ceramiczną z zatopioną w niej elektryczną spiralą grzejną dużej mocy. Ścianki komory 5 rozprężno-sprężającej, komory 7 wtórnego rozprężania oraz komory 9 sprężania pomocniczego są wyposażone w warstwy ceramiczne 39, 40. Opis pracy silnika rozpoczyna cykl od położenia tłoków 4 w pozycji krańcowej w pobliżu denka 8 przy usuniętych spalinach poprzez kanał 6 przepompowujący z komory 7 rozprężnej, komora 9 sprężania pomocniczego jest napełniona.

4 4 PL B1 W komorze 12 pośredniej panuje ciśnienie rzędu 1-2 barów. W komorze 5 rozprężno- -sprężającej kończy się rozprężanie wstępne połączone z płukaniem komory 20 pomocniczej. Zawór 36 komory 34 spalania jest otwarty. Przy ruchu tłoków 4 do wewnątrz okno 30 środkowe czopa 25 rozrządu zamyka się. W komorze 7 wtórnego rozprężania panuje nadciśnienie spalin z powietrzem płuczącym z komory 12 pośredniej i z komory 20 pomocniczej, w której zaczyna się sprężanie. W komorze 9 sprężania pomocniczego zachodzi faza sprężania, zamyka się zawór 36 komory 34 spalania i rozpoczyna pracę dozownik 35. Tłoki 4 osiągają położenie wewnętrzne graniczne i wracają. Następuje otwarcie zaworu 36, który wpuszcza gorące powietrze do komory spalania 34. Powietrze miesza się z gazami palnymi rozgrzanymi do 900 C i błyskawicznie zapala. Gorące gazy kanałami 37 przechodzą do tłoków 4. W komorze 7 wtórnego rozprężania kończy się rozprężanie drugiego stopnia. W komorze 12 pośredniej kończy się ładowanie świeżego powietrza, a w komorze 19 ssawnej kończy się zasysanie świeżego powietrza. Środkowe okno 30 uchyla się do kanału 32 wydechowego. Następuje przepływ spalin z komory 7 wtórnego rozprężania kanałem 6 w kierunku wylotu kanału 32 wydechowego. Tłoki 4 osiągają połowę skoku powrotnego. Z komory 34 spalania nadal wydobywają się gazy palne i dopalają się w komorze 5 rozprężno-sprężającej rozgrzanej do 700 C C. W komorze 5 rozprężno-sprężającej jest wykonywana praca. W komorze 20 pomocniczej następuje sprężanie, a w komorze 9 sprężania pomocniczego zasysanie. W komorze 12 pośredniej ogrzewa się sprężone powietrze i poprzez zawory 11 samoczynne przechodzi do komory 5 rozprężno-sprężającej. Komora 7 wtórnego rozprężania jest opróżniana ze spalin do kanału 32 wydechowego. W przypadku spalania paliw płynnych obrotowy zawór 36 komory spalania jest unieruchomiony. Zastrzeżenia patentowe 1. Silnik spalinowy, bezpośredniego spalania paliwa stałego, płynnego lub gazowego zwłaszcza biomasy lub innych materiałów odpadowych palnych, w obudowie składającej się z dwu półkorpusów symetrycznie połączonych ze sobą, w których ułożyskowany jest wał korbowy z osadzonymi na nim korbowodami połączonymi z tłokami, zaopatrzony w zewnętrzną komorę spalania połączoną z dozownikiem paliwa, znamienny tym, że każdy z półkorpusów (1) ma komorę (5) rozprężno-sprężającą połączoną kanałem (6) przepompowania z komorą (7) wtórnego rozprężania, ograniczoną od zewnątrz denkiem (8) i oddzieloną od komory (9) sprężania pomocniczego tłokiem (4) zaopatrzonym w komplet pierścieni (10) uszczelniających komorę (9) sprężania pomocniczego połączoną poprzez zaworki (24) samoczynne z komorą (12) pośrednią oraz poprzez zaworki (16) samoczynne z kanałem (13) zasilania, a w obszarze połączenia obu półkorpusów (1) jest ułożyskowany wał (2) korbowy z osadzonymi na nim dwiema parami korbowodów (3), połączonych poprzez parę wodzików (14) z tłokiem (4) osadzonym suwliwie na zamocowanej w denku (8) tulei (15) prowadzącej, w której znajduje się komora (19) ssawna, połączona z komorą (20) pomocniczą poprzez zawór (21) samoczynny, z kolei komora (20) pomocnicza jest połączona z komorą (5) rozprężno-sprężającą poprzez zawór (22) samoczynny tłoka (4), a każda z tulei (15) prowadzącej na powierzchni bocznej ma dwa komplety pierścieni (23) uszczelniających, rozmieszczonych w środkowej części i na końcu, przy czym każdy z tłoków (4) jest zaopatrzony w zespół zaworów (24, 11) samoczynnych, z których co najmniej dwa zawory (24) znajdują się w dolnej części tłoka (4), oddzielające komorę (12) pośrednią od komory (9) sprężania pomocniczego, i co najmniej cztery zawory (11) w części środkowej, oddzielające komorę (12) pośrednią od komory (5) rozprężno-sprężającej, ponadto wał (2) korbowy ma w środkowej części czop (25) rozrządu, który jest zaopatrzony w rowki na pierścienie (26) separacyjne na zewnętrznej powierzchni, a wewnątrz w żaroodporną tuleję (28) korzystnie zatopioną w masie (27) ceramicznej oraz ma trzy przelotowe poprzeczne okna (29, 30, 31), których wyloty są rozmieszczone kątowo na zewnętrznej powierzchni czopa (25) rozrządu, z tym, że jedno okno (31) cyklicznie prowadzi do otworu (32) wydechowego, umieszczonego symetrycznie w obu półkorpusach (1), środkowe okno (30) cyklicznie łączy się z komorą (5) rozprężno-sprężającą, z kolei trzecie okno (29) jest połączone z kanałem obwodowym (33), a zewnętrzna komora (34) spalania jest wymienna dla danego rodzaju paliwa i jest połączona z dozownikiem (35) paliwa, oraz poprzez żaroodporny zawór (36) obrotowy i kanał (37) z komorą (5) rozprężno-sprężającą.

5 PL B Silnik spalinowy według zastrz. 1, znamienny tym, że komora (34) spalania ma ścianki termoizolacyjne zawierające warstwę (38) ceramiczną z zatopioną w niej elektryczną spiralą grzejną dużej mocy. 3. Silnik spalinowy według zastrz. 1, znamienny tym, że każdy z półkorpusów (1) jest zaopatrzony w co najmniej dwa zawory (16) samoczynne oraz korzystnie w dwa komplety pierścieni (17) uszczelniających wodziki (14) tłoka (4) oraz komplet pierścieni (18) uszczelniających komorę (9) sprężania pomocniczego i komorę (5) rozprężno-sprężającą. 4. Silnik spalinowy według zastrz. 1, znamienny tym, że ścianki komory (5) rozprężno- -sprężającej, komory (7) wtórnego rozprężania oraz komory (9) sprężania pomocniczego są wyposażone w warstwy ceramiczne (39, 40). Rysunki

6 6 PL B1

7 PL B1 7

8 8 PL B1 Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)