Motor RKM - RKM engine

Jednoduchý rotační motor RKM

The Rotační pístový stroj (Němec: Rotationskolbenmaschine (RKM)) je navrhovaná (stále ve vývoji) forma stroj. Může být použit buď k transformaci tlaku na rotační pohyb (an motor ), nebo inverzní - rotační pohyb na tlak (čerpadlo ). Je stále ve vývoji, ale má možné aplikace v oblastech vyžadujících olejová, palivová nebo vodní čerpadla, stejně jako čerpadla pro neabrazivní kapaliny, když je vyžadován střední nebo vysoký tlak. Například: Hydraulika, systémy pro přepravu tekutin a plynů, lisy, vstřikování paliva, zavlažování, topné systémy, hydraulické výtahy, vodní tryskové motory, hydro- a pneumatické motory a lékařská čerpadla.[1] Vynálezce stroje je Boris I. Schapiro, spolu se spoluautory Lev B. Levitin a Naum Kruk.

Design

Všechny verze RKM obsahují pracovní komoru tvořenou hladce konjugovanými kruhovými oblouky. Píst, tvarovaný tak, aby odpovídal stěnám komory, „skáče“ ze stěny na stěnu a provádí tak rotační pohyb. Píst má vhodně tvarovaný otvor opatřený převodovou konstrukcí, který pohání hnací hřídel (u některých modelů dva hřídele).

Píst, jeho otvor a pracovní komora RKM představují ve svých průřezech multiválné obrazce, které matematicky souvisí s třídou postavy stejné šířky. Tyto multi-ovály jsou neanalytické postavy s diskontinuální druhou derivací vrstevnice (zakřivení). Obecně tedy trajektorie jejich středů zakřivení jsou také neanalytické a v rámci geometrie RKM musí mít singulární body.

Ve vztahu k pístu má trajektorie osy hnacího hřídele rohové body, které odpovídají extrémním polohám pístu ve vztahu k pracovní komoře. Ty rohy, které představují singulární body trajektorie hnacího hřídele, nelze vyhnout nebo zaokrouhlit, aby se zajistila kinematicky uzavřená funkce ozubeného kola.

Důvod, proč dosud geometrie křivky konstantní šířky nelze prakticky použít při konstrukci převodovky je to, že žádná konvenční konstrukce převodů s pravidelným odvalováním převodů by neumožňovala přesné navinutí singularit. RKMs tento problém vyřešit zavedením inverzně sdružený převodový systém, což umožňuje mít singulární trajektorie os valivých ozubených kol a tím umožňuje přenos momentu hybnosti během průchodu pístu jeho dorazovými polohami.[2]

Jednoduše řečeno, převodový mechanismus zavádí korekce pohybu pístu a opravuje osu otáčení při opouštění koncových poloh, aby se vytvořil plynulý pohyb.

Možné konfigurace

Teoreticky neexistuje žádné omezení počtu „stran“, které může mít pracovní komora. V praxi je však pravděpodobné, že budou použity konfigurace zahrnující ne více než sedm oblouků.

Kromě toho může být v otvoru ve středu pístu jeden nebo dva silové hřídele.

Přesná konfigurace každého modelu samozřejmě závisí na jeho použití. Například spalovací motory zahrnují vstřikovací ventily a komory pro spalování. Ty však nejsou součástí konceptu RKM.

Aplikace

Mezi potenciální oblasti použití motorů RKM patří:[3]

  • Čerpadla: středotlaká, vysokotlaká a předvakuová čerpadla pro použití v energetických strojích, ledničkách, výtazích, výtazích, jeřábech, strojích pro stavbu silnic, v automobilech, letadlech a dalších aplikacích, včetně čerpadel pro užitkovou vodu a topení a vědecký výzkum.
  • Kompresory: středotlaké a vysokotlaké kompresory pro širokou škálu průmyslových a spotřebitelských aplikací.
  • „Studené“ motory: hydraulické a pneumatické motory pro použití v automobilech, ve vzduchu, ve vesmíru a v námořních plavidlech a v řadě dalších aplikací v průmyslových a spotřebních výrobcích.
  • Elektrické nářadí: nová třída elektrického nářadí pro vrtání, řezání a povrchovou úpravu materiálů v různých rozsazích (od velmi velkých po mikrometry).
  • Motory s vnitřním a vnějším spalováním, včetně naftových, pro všechny typy kolových nebo pásových motorových vozidel (od motorek po automobily a nákladní automobily, průzkumníky Marsu), námořní plavidla všech velikostí (od výletních lodí po supertankery), vrtulníky a vrtulová letadla (včetně superlehkých platforem).
  • Elektrické generátory pro zemědělství a průmysl, včetně těžby ropy a zemního plynu, leteckého a kosmického průmyslu, velké stacionární a automobilové generátory, kompaktní nouzové generátory atd.
  • Kompaktní zdroje elektrické energie pro přenosné počítače a jiná elektronická zařízení atd.

Jednou z oblastí, kde RKM nabízejí velmi vysoký potenciál, je trh s čerpadly. Čerpadla RKM mohou být stejná nebo účinnější než dnešní upřednostňované technologie čerpadel a zároveň nabízejí celkové výhody v oblasti cen, velikosti, spolehlivosti a energetické účinnosti.[4]

Srovnání s Wankelovým motorem

Navzdory jejich zjevné geometrické podobnosti RKM a Wankelův motor jsou docela odlišné v designu.[1] Hlavní podobnost mezi nimi je tvar pracovní komory a použití rotačního pohybu.

Mezi těmito dvěma je však mnoho rozdílů. Wankelova pracovní komora motoru je mobilní, zatímco komora RKM stojí. Osa otáčení ve Wankelově motoru se pohybuje v kruhu, zatímco osa RKM je pevná (ve verzi s jednoduchým hnacím hřídelem, dočasně se dvěma možnými polohami). U motoru RKM probíhá zapalování v kompaktním vybrání, zatímco Wankel je v samotné pracovní komoře. Těsnicí prvky RKM jsou v povrchovém kontaktu s pracovní komorou a písty, na rozdíl od Wankelova liniového kontaktu. To má oproti motoru Wankel řadu výhod motoru RKM:[4]

  1. Snadnější přizpůsobení naftě.[Citace je zapotřebí ]
  2. Podpora vynucených dodatečné spalování plynů, což u Wankelovy geometrie není možné.[Citace je zapotřebí ]
  3. Delší životnost, nižší spotřeba paliva a vyšší účinnost.[Citace je zapotřebí ]

Jednou z aplikací, které mohou mít oba společné, je miniaturizace. Miniaturní Wankelův motor byl úspěšně sestrojen,[5] a je logické, že totéž lze udělat pro RKM.[1]

Ačkoli byl vyvinut v šedesátých letech, dnes není prokázán žádný spustitelný motor RKM.

Viz také

Reference

  1. ^ A b C Schapiro, B., „The RKM Rotary Piston Maschines“ In: Vernetzte Wissenschaften, Eds: Peter Jörg Plath und Ernst-Christoph Haß, Logos Verlag, Berlin 2008
  2. ^ RKM's - Rotating Piston Machines - Scientific and Technical Comments Archivováno 2008-10-11 na Wayback Machine
  3. ^ RKM's - Rotating Piston Machines - Project Summary
  4. ^ A b Schapiro, B. a Terlitsky, L., „Rotační pístové stroje RKM (RKM) s osou Jumping Momentously Axis“, sborník z mezinárodní konference o udržitelných automobilových technologiích 2008 (ICSAT2008), 4. až 9. listopadu 2008 v australském Melbourne
  5. ^ Fu, K., Knobloch, A., Cooley, B., Walther, D., Fernandez-Pello, A. C., Liepmann, D. a Miyasaka, K., Microscale Combustion Research for Applications to MEMS Rotary IC Engine, Proc. 2001 Národní konference o přenosu tepla, Anaheim, CA, 10. – 12. Června 2001.

externí odkazy