„Magyar Gömbmotor”
A találmány tárgya térfogat változtató forgó gép, amelynek belső gömbfelületű, részekből álló, beömlőnyílással és kiömlőnyílással, továbbá átömlő csatornával ellátott háza van. A házban gömb burkolófelületű forgórész van a ház belső gömbfelületének középpontja körül elforgathatóan elrendezve, ahol a forgórész burkolófelülete a ház belső gömbfelületéhez tömítetten illeszkedve a beömlőnyílás, valamint a kiömlőnyílás és az átömlő csatorna nyitását és zárását vezérli. A forgórésznek a ház belső terét egymástól elszigetelt két térfélre osztó központi tárcsája és a központi tárcsához elfordíthatóan szerelt két szárnya van, amelyek a ház belső tereit egymástól elszigetelt, forgás közben térfogat változtató tér-negyedekre osztják. A forgórész szárnyaihoz a házban egymással tompaszöget bezáróan csapágyazott tengelyek vannak nyomatékátadó módon csatlakoztatva.
Gömbcsuklós hajtómű (mechanizmus) belsőégésű
motorként alkalmazva
Gömbhajtómő - egy olyan hajtómű, amelynek a mozgó
elemei csak forgó mozgást végeznek. Kialakításuk olyan,
hogy forgástengelyükre nézve szimmetrikusak. Ugyanakkor
az egymáshoz viszonyított elmozdulásuk következtében
biztosítják a térfogat változtatást. Mőködése
leginkább a kardáncsukló mőködésével szemléltethető. A
kardáncsukló fő elemeit lappá alakítva, vagyis a kardánkeresztet
egy körlappá, a két kardánvillát pedig félkör
lapokká. A kör, illetve félkör lapoknak a sugara azonos.
Ezt a három alkatrészt körülveszi egy velük megegyező
sugarú gömb. A félkör lapok tengelybe csatlakoznak, és
ezek a tengelyek egymással szöget zárnak be. Így a gömbön
belül négy, egymástól elzárt teret kapunk. Ezek a
terek a tengelyek forgása következtében elfordulnak,
miközben nagyságuk is (térfogatuk) változik.
A külső gömbhéjat alkalmas helyeken megfelelő méretű
és alakú nyílásokkal ellátva biztosítható a levegő beáramlása
a bal oldali 1-es, illetve 4-es térbe. Az elősűrítő
(kék) és a munkavégző (piros) oldal a gömbhéjakon kívül
egy átömlő csatornával van összekötve. Az itt elősűrített
levegő az átömlő csatornán keresztül jut be a 2., illetve 3.
munkaterekbe. A 2. illetve 3. munkaterek legkisebb térfogatértékeinél
történik a szikragyújtás, majd az expanzió
(munkavégzés), legvégül pedig a kipufogás a Kp nyíláson
keresztül.
A keverékképzés közvetlen befecskendezéssel az átömlés
befejeződésének közelében történik időben, miután
megfelelően megtörtént az öblítés a kipufogás végeztével
(záródik a kipufogó nyílás).
Technikai áttekintés, összehasonlítás
Térfogat változtatás alapján mőködő gépek a technika
állásából jól ismertek. Ezek egyik csoportját a belsőégésű
robbanómotorként, folyadék- vagy légszállító gépként,
hidro-, illetve légmotorként alkalmazott, alternáló mozgást
végző dugattyúval felszerelt gépek alkotják.
A mindennapi életben sok olyan eszköz, berendezés
használatos, amely térfogat változtatás elvén működik.
Ezek nagyrészt egy hengerben mozgó dugattyúval biztosítják
a zárt, változtatható teret. Ezt az elvet alkalmazzák
a fent felsorolt mechanikus berendezések.
A belsőégésű robbanómotorok közül a gyakorlatban a
kétütemű és a négyütemű, alternáló mozgást végző dugattyúval
felszerelt robbanómotorok terjedtek el a leginkább.
Ezek, az alternáló mozgás következtében a dugattyúk,
illetve a hozzájuk csatlakozó egységek nagy mechanikai
igénybevételnek vannak kitéve, miközben a járásuk
egyenetlen.
A kétütemű motorok a nagy káros anyag kibocsátás és a
nagy fajlagos üzemanyag fogyasztás miatt háttérbe szorultak.
Viszont a dinamikusabb működés és a nagyobb
fajlagos teljesítmény miatt ezek a motorok használata
jelentős előnyökkel jár.
A kétütemű robbanómotor ugyanis egy főtengely fordulat
alatt hajtja végre azt a munkaciklust (szívás, sűrítés,
munkavégzés, kipufogás), amelyet a négyütemű motor
két fordulat alatt, vagyis minden fordulatra esik egy
munkaütem, szemben a négyütemű motorral, ahol csak
minden második fordulatra esik egy munkaütem.
A dugattyús motoroknál az alternáló mozgás következtében
a dugattyú és a henger fala között súrlódás keletkezik,
mely a fékező hatás mellett koptatja az alkatrészeket.
A dugattyú alternáló mozgásából adódó hátrányok kiküszöbölésére
többféle, pl. forgódugattyús, bolygódugattyús
(Wankel), térfogat kiszorítás elvén mőködő gépeket
fejlesztettek ki, ezek azonban nem terjedtek el
(tömítési, kenési stb. problémák ).
Legyen a gömbhéj sugara R= 10 cm.
A gömb térfogata:
V=(4 * R3 * π) / 3 = 4 186 cm3
Mivel a gömb egyik felében van csak munkavégzés:
Vm = V/2 = 2 093 cm3
A belsı félgömbök a térfogatot tovább csökkentik:
Vkm= 1 600 cm3.
A fıtengely egy körülfordulása alatt tehát beáramlik
1 600 cm3 levegő.
Ezt a levegımennyiséget jelenleg egy több mint 3 000
cm3-es négyütemő dugattyús motor szívja be egy fordulat
alatt. Megfelelı mennyiségő üzemanyag bejuttatásával
elérhetı legalább 180 – 200 kW teljesítmény is csupán
4 000 – 5 000 percenkénti fordulatszámon. Mivel a fordulatszám
elérheti a 15 000–20 000-et is, a valós teljesítmények
jóval nagyobbak lehetnek.
A fenti adatok termodinamikai számításokkal igazolhatók.
A gömbmotor szerkezeti mérete szintén kedvezően alakul
a jelenlegi 3 literes négyütemű dugattyús motor méretei
mellett a legfeljebb 35 cm-es külső átmérőjével.