Поршневая машина
Использование: в машиностроении, в частности в двигателестроении и насосокомпрессоростроении. Сущность изобретения: машина содержит цилиндр 2, поршень 1, ползун 3 и распределительный механизм, выполненный в виде отверстий, каналов и перепускных камер. В боковых стенках поршня 1 поршневой машины двуступенчатого расширения с внешним источником рабочего тела выполнены два .впускных отверстия 12 и 13 и два выпускных 18 и 19 с возможностью поочередного сообщения с одноименными отверстиями 10и11,20и21 цилиндра 2 при перемещении поршня 1. По периметру в стенках поршня 1 выполнен впускной канал а с входами 14 и 15 с возможностью сообщения посредством перепускных ка2 мер 16 и 17, выполненных в цилиндре 2, с одноименными отверстиями 12 и 13 поршня 1 при его перемещении. Таким образом впускные отверстия 12 и 13 поршня 1 будут являться впускными, а также и выпускными отверстиями рабочих камер А и В поршня 1. По периметру в стенках поршня 1 выполнен выпускной канал б с выходами 18 и 19 с возможностью сообщения с одноименными отверстиями 20 и 21 цилиндра 2 при перемещении поршня 1. В рабочих стенках поршня 1 выполнены два сквозных отверстия 26 и 27, сообщенные с рабочими камерами С и D цилиндра 2. На боковых поверхностях ползуна 3 выполнены попарно расположенные перепускные камеры 24 и 30, 25 и 31. Выходы 22 и 23 впускного канала а сообщены посредством перепускных камер 24 и 25 ползуна 3 с отверстиями 26 и 27 поршня 1. Входы 28 и 29 выпускного канала б сообщены посредством перепускных камер 30 и 31 ползуна 3 с отверстиями 26 и 27 поршня 1. Кроме того, машина может быть выполнена с распределительным механизмом одноступенчатого расширения. 8 ил. -А А, со с со О VJ го ч
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 F 01 В 7/20
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4725404/29 (22) 04,08.89 (46) 07.04.93. Бюл. ¹ 13 (75) В,В.Прибылов и Д.В.Прибылов (56) Патент Франции ¹ 2109099, кл. F 02 В 75/00, опублик. 1973, (54) ПОРШНЕВАЯ МАШИНА (57) Использование: в машиностроении, в частности в двигателестроении и насосокомпрессоростроении. Сущность изобретения: машина содержит цилиндр 2, поршень
1, ползун 3 и распределительный механизм, выполненный в виде отверстий, каналов и перепускных камер. В боковых стенках поршня 1 поршневой машины двуступенчатого расширения с внешним источником рабочего тела выполнены два впускных отверстия l2 и 13 и два выпускных 18 и 19 с возможностью поочередного сообщения с одноименными отверстиями 10 и 11, 20 и 21 цилиндра
2 при перемещении поршня 1. По периметру в стенках поршйя 1 выполнен впускной канал "а" с входами 14 и 15 с возможностью сообщения посредством перепускных ка„„ Ц „„1807217 А1 мер 16 и 17, выполненных в цилиндре 2, с одноименными отверстиями 12 и 13 поршня
1 при его перемещении. Таким образом впускные отверстия 12 и 13 поршня 1 будут являться впускными, а также и выпускными отверстиями рабочих камер А и В поршня 1, По периметру в стенках поршня 1 выполнен выпускной канал "б" с выходами 18 и 19 с возможностью сообщения с одноименными отверстиями 20 и 21 цилиндра 2 при перемещении поршня 1. В рабочих стенках поршня 1 выполнены два сквозных отверстия
26 и 27, сообщенные с рабочими камерами
С и 0 цилиндра 2, На боковых поверхностях ползуна 3 выполнены попарно расположенные перепускные камеры 24 и 30, 25 и 31.
Выходы 22 и 23 впускного канала "а" сообщены посредством перепускных камер 24 и б
25 ползуна 3 с отверстиями 26 и 27 поршня С
1. Входы 28 и 29 выпускного канала "б" сообщены посредством перепускных камер
30 и 31 ползуна 3 с отверстиями 26 и 27 поршня 1. Кроме того, машина может быть выполнена с распределительным механизмом одноступенчатого расширения. 8 ил, À
1807217
Кзобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может быть использовано в насосокомпрессоростроении.
Цель изобретения — уменьшение габаритов поршневой машины эа счет использования нерабочих объемов, а также за счет выполнения распределительного механизма в рабочих органах поршневой машины.
На фиг. 1 изображен продольный разрез поршневой машины двуступенчатого расширения с внешним источником рабочего тела; на фиг, 2, 3, 4 изображен поперечный разрез поршневой машины двуступенчатого расширения с внешним источникам рабочего тела; на фиг, 5, 6, 7 изображен поперечный разрез. поршневой машины одноступенчатого расширения с внешним источником рабочего тела; на фиг.
8 изображен в аксонометрии общий вид поршневой машины двуступенчатого расширения с внешним источником рабочего тела.
Поршневая машина содержит цилиндр
2 с впускными и выпускными отверстиями, полый поршень 1, размещенный в цилиндре
2 с образованием рабочих камер С и 0 и с возможностью возвратно-поступательного перемещения, приводной вал 5 с торцовыми дисками 6 и зксцентриковым пальцем 4, ползун 3, установленный на последнем и расположенный в полости поршня 1 с возможностью возвратно-поступательного перемещения,, в направлении, перпендикулярном направлению перемещения поршня 1, и с образованием рабочих камер А и В. Поверхности дисков 6 включены во внутренние поверхности плоскопараллельных стенок цилиндра 2 так, что указанные поверхности образуют общие боковые стенки для поршня 1 и ползуна 3.
Распределительный механизм выполнен в цилиндре 2, поршне 1 и ползуне 3 в виде отверстий, каналов и перепускных камер, Распределительный механизм обеспечивает работоспособность поршневой машины при двуступенчатом или одноступенчатом расширении рабочего тела,а также в качестве компрессора. При упрощении распределительного механизма поршневая машина может работать.в качестве двутактxoro двигателя внутреннего сгорания, а также может осуществлена работа двух оппозитных цилиндров. Выполнение распределительного механизма в рабочих органах поршневой машины уменьшает габариты поршневой машины.
Распределительный механизм поршневой машины двуступенчатого расширения с внешним источником рабочего тела показан на фиг. 1, 2, 3, 4 и 8. Цилиндр 2 имеет два впускных отверстия 10 и 11 и два выпускных отверстия 20 и 21. B боковых стенках поршня 1 выполнены два впускных отверстия 12 и 13 и два выпускных отверстия 18 и 19 с возможностью поочередного сообщения с одноименными отверстиями 10 и 11, 20 и 21 цилиндра 2 при перемещении поршня 1. По периметру в стенках поршня 1 выполнен
"0 впускной канал "а" с входами 14 и 15 с возможностью сообщения посредством перепускных камер 16 и 17, выполненных в цилиндре 2, с одноименными отверстиями
12 и 13 поршня 1 при его перемещении.
Таким образом впускные отверстия 12 и
13 поршня 1 будут являться впускными, а также и выпускными отверстиями рабочих камер А и В поршня 1.
По периметру в стенках поршня 1 вы20 полнен выпускной канал "б" с выходами 18 и 19 с возможностью. сообщения с одноименными отверстиями 20 и 21 цилиндра 2 при перемещении поршня 1. B рабочих стенках поршня 1 выполнены два сквозных
25 отверстия 26 и 27, сообщенные с рабочими камерами С и Dцилиндра 2,,На боковых поверхностях ползуна 3 выполнены попарно расположенные перепускные камеры 24 и 30, 25 и 31. Выходы 22 и 23 впускного
30 канала "а" сообщены посредством перепускных камер 24 и 25 ползуна 3 с отверстиями
26 и 27 поршня 1. Входы 28 и 29 выпускного канала "б" сообщены посредством перепускных камер 30 и 31 ползуна 3 с отверстиями
35 26 и 27 поршня 1.
Распределительный механизм поршневой машины одноступенчатого расширения с внешним источником рабочего тела изображен на фиг. 5, 6, 7, причем фиг. 5 анало40 гична фиг. 2, 6 аналогична. фиг. 3, 7 аналогична фиг. 4 (аналогичность по линиям разреза на фиг. 1).
Цилиндр 2 имеет два впускных отвер45 стия 10 и 11 и два выпускных отверстия 14 и
15. В боковых стенках поршня 1 выполнены два впускных отверстия 12 и 13 и два выпускных отверстия 16 и 17 с возможностью поочередного сообщения с одноименными
50 отверстиями 10 и 11, 14 и 15 цилиндра 2 при перемещении поршня 1. По периметру в стенках поршня 1 выполнен впускной канала "а" с входами 12 и 13 с возможностью сообщения с одноименными отверстиями
10 и 11 цилиндра 2 при перемещении поршня 1. По периметру в стенках поршня 1 выполнен выпускной канал "б" с выходами 16 . и 17 с возможностью сообщения с одноименными отверстиями 14 и 15 цилиндра 2 при перемещении поршня 1.
1807217
Таким образом отверстия 12 и 13 поре- впускного канала "а" посредством пперепуня 1 являются впускными отверстиями соот- скной камеры 24 ползунэ 3 сообща цен с nr вер ветственно рабочих камер А и В поршня 1 и стием 26 поршня 1 и рабочее тело из входами впускного канала "а", отверстия 16 впускного канала "а" поступэе1 в камеру С и 17 поршня 1 являются выпускными отвер- 5 цилиндра 2, где, вторично расширяясь, возстиями соответственно рабочих камер А и В действует на поршень 1 и соогветствeннn нл поршня 1 и выходами выпускного канала зксцентриковый палец 4 приводного вала 5
"б". В рабочихстенкахпоршня1 выполнены (фиг. 2, 3). Вход 28 выпускного канала "б" два сквозных отверстия 22 и 23. сообщен- перекрыт боковой поверхностью ползуна 3. ные с рабочими камерами С и Д цилиндра 2. 10 что предотвращает поступление рабочего
На боковых поверхностях ползуна 3 выпал- тела из камеры С цилиндра 2 в выпускной нены попарно расположенные перепуск- канал "б" (фиг.4). Вход 29 выпускного кэнэные камеры 20 и 26. 21 и 27. Выходы 18 и 19 ла "б" посредством перепускной камеры 31 впускного канала "а" сообщены посредст- ползуна 3 сообщен с отверстием 27 поршня вом перепускных камер 20 и 21 ползуна 3 с 15 1, и отработанное рабочее тело из камеры /Т, отверстиями 22 и 23 поршня 1. Входы 24 и цилиндра 2 поступает в выпускной канал "б"
25выпускного канала "б" сообщеныпосред- (фиг, 2, 4). Выход 23 впускного канала "а" ством перепускных камер 26 и 27 ползуна 3 перекрыт боковой поверхностью ползунэ 3. с отверстиями 22 и 23 поршня 1. что предотвращает поступление рабоче о
Выполнение распределительного меха- 20 тела из впускного канала "а" в камеру Д низма поршневой машиныодноступенчато- цилиндра 2 (фиг. 3), Выход 19 выпускного го расширения с внешним источником канала "б" сообщен с выпускным отверстирабочего тела аналогично выполнению рас- ем 21 цилиндра 2, и происходит выхлоп отпределительного механизма поршневой работанного рабочего тела (фиг. 4). машины двуступенчатого расширения с 25 После поворота приводного нала 5 на внешним источником рабочего тела, На об- 90 поступление рабочего тела в камеру А ращенных друг к другу поверхностях дисков поршня 1, поступление рабочего тела из кэ
6 вала5 выполнены пазы и зксцентриковый меры В поршня 1 в впускной канал "а" и палец 4 установлен в этих пазах. Диски 6 выхлоп отработанного рабочего тела из вывала 5 крепятся к цилиндру 2 фланцами 7. 30 пускного канала "б" происходит также, кэк
Между цилиндром 2 и дисками 6. а также и при первоначальном положении приводмежду фланцами 7 и дисками 6 в кольцевых ного вала 5. проточках установлены стальные шары 8, Отверстие 27 поршня 1 посредством nеобразующие подшипники. Между дисками репускной камеры 25 ползуна 3 сообщается
6 вала 5 и стенками цилиндра 2 установлено 35 с выходом 23 впускного канала "а", э вход уплотнительное кольцо 9, 29 выпускного канала "б" перекрывзется боПоршневая машина двуступенчатого ковой поверхностью ползуна 3, что обесперасширений с внешним источником рабоче- чивает поступление рабочего тела из. го тела работает следующим образом, впускного клапана "а" в камеру Д цилиндра
Ползун 3 находится в крайнем верхнем 40 2 и предотвращает поступление рабочего положении, поршень 1 в среднем положе- тела из камеры Д цилиндра 2 в выпускной нии. Впускное отверстие 12 поршня 1 сооб- канал "б". Вторично расширяясь в камере Д щено с впускным отверстием 10 цилиндра 2 цилиндра 2, рабочего тело воздействует нэ ирабочеетелопоступаетвкамеруАпоршня поршень 1 и соответственно на эксцентри1, где расширяясь, воздействует на ползун ковый палец 4 приводного вала 5. Отверстие
3 и соответственно на зксцентриковый па- 45 26 поршня 1 посредством перепускной калец 4 приводного вала 5 (фиг. 2, вращение меры 30 ползуна 3 сообщается с входом 28
Ilo часовой стрелке). Вход 14 впускного ка- выпускного канала "б", а выход 22 впускного нала "а" перекрыт стенкой цилиндра 2, что канала "а" перекрывается боковой поверхпредртвращает поступление рабочего тела ностью ползуна 3, что обеспечивает поступизкамерыАпоршня1 во впускнойкана"а" 50 ление отработанного рабочего тела из (фиг, 3). Впускное отверстие 13 поршня 1 камеры С цилиндра 2 в выпускной канал "б" посредством перепускной камеры 17 ци- и предотвращает поступление рабочего телиндра 2 сообщено с входом 15 впускного ла из впускного канала "а" в камеру С цилинканала "а" и рабочее тело из камеры В пор- дра 2.
loHR 1 поступает в впускной канал "а" (фиг. 55 После поворота приводного вала 5 на
2, 3). Впускное отверстие 11 цилиндра 2 180 от первоначального положения поперекрыто боковой стенкой поршня 1, что ступление рабочего тела в камеру Д цилинпредотвращает поступление рабочего тела дра 2 из впускного канала э" и поступление в камеру В поршня 1 (фиг, 2). Выход 22 отработанного рабочего тела vJ камеры С
i 807217 цилиндра 2 в выпускной канал "б" происходит также, как после поворота приводного вала 5 на 90О, Впускное отверстие 13 поршня 1 сообщается с впускным отверстием 11 цилиндра 2, и рабочее тело поступает в камеру B поршня 1, где. расширяясь, воздействует на ползун 3 и соответственно на эксцентриковый палец 4 приводного вала 5.
Вход 15 впускного канала "а" перекрывается стенкой цилиндра 2, что предотвращает поступление рабочего тела из камеры В поршня 1 во впускной канал "а", Впускное отверстие 12 поршня 1 посредством . перепускной камеры 16 цилиндра 2 сообщается со входом 14 впускного канала "а", и рабочее тело из камеры А поршня 1 поступает в впускной канал "а", Впускное отверстие 10 цилиндра 2 перекрывается боковой стенкой поршня 1, что предотвращает поступление рабочего тела в камеру А поршня
1, Выход 18 выпускного канала "б" сообщается с выпускным отверстием 20 цилиндра
2, и происходит выхлоп отработанного рабочего тела.
После поворота приводного вала 5 на
270 от, первоначального положения поступление рабочего тела в камеру В поршня 1, поступление рабочего тела из камеры А во впускной канал "а" и выхлоп отработанного рабочего тела из выпускного канала "б" происходит также, как после поворота приводного вала 5 на 180 . Поступление рабо чего тела в камеру С цилиндра 2 из впускного канала "а" из камеры Д цилиндра
2 в выпускной канал "б" происходит также, как при первоначальном положении приводного вала 5, Дальше рабочий процесс повторяется.
При вращении приводного вала 5 против часовой стрелки поршневая машина работает как компрессор двуступенчатого сжатия, при этом вход поршневой машины изменяется на выход, При ликвидации у данного компрессора выпускного канала (впускного канала "а") и при наличии в дисках 6 приводного вала 5 выпускного окна, перекрываемого ползуном 3, поршневая машина может быть использована как двутактный двигатель внутреннего сгорания (камеры А и В поршня 1 — рабочие, камеры
С и Д цилиндра 2 — компрессор топливной смеси).
Поршневая машина одноступенчатого расширения с внешним источником рабочего тела работает следующим образом, Поршень 1 находится в крайнем левом положении, ползун 3 в среднем положении.
Впускное отверстие 13 поршня 1 сообщено с впускным отверстием 11 цилиндра 2 и рабочее тело поступает в камеру В поршня
15
30
55 скное отверстие 17 поршня 1 сообщается с выпускным отверстием 15 цилиндра 2 и происходит выхлоп отработанного рабочего тела из камеры В и выпускного канала "б".
Впускное отверстие 13 поршня 1 перекрывается стенкой цилиндра 2, что предотвра40
1 и впускной канал "а" (фиг, 6). Расширяясь в камере В поршня 1, рабочее тело воздействует на ползун 3 и соответственно на зксцентриковый палец 4 приводного вала 5 (вращение по часовой стрелке), В ы пускное отверстие 17 поршня 1 перекрыто стенкой цилиндра 2, что предотвращает выхлоп рабочего тела из камеры В поршня 1 (фиг. 7).
Выпускное отверстие 16 поршня 1 сообщено с выпускным отверстием 14 цилиндра 2 и происходит выхлоп отработанного рабочего тела из камеры А поршня 1 и выпускного канала "б" (фиг. 7), Впускное отверстие 12 поршня 1 перекрыто стенкой цилиндра 2, что предотвращает поступление рабочего тела в камеру А поршня 1 (фиг. 6). Выход 18 впускного канала "а" посредством перепускной камеры 20 ползуна 3 сообщен с отверстием 22 поршня 1 и рабочее тело из впускного канала "а" поступает в камеру С цилиндра 2, где, расширяясь, воздействует на поршень 1 и соответственно на эксцентрированный палец 4 приводного вала 5(фиг.
5, 6). Вход 24 выпускного канала "б" перекрыт боковой поверхностью ползуна 3, что предотвращает поступление рабочего тела из камеры С в выпускной канал "б" (фиг. 7).
Вход 25 выпускного канала "б" посредством перепускной камеры 27 ползуна 3 сообщен с отверстием 23 поршня 1 и отработанное рабочее тело из камеры Д цилиндра 2 поступает в выпускной канал "б" (фиг. 5, 7). Выход
19 впускного канала "а" перекрыт боковой поверхностью ползуна 3, что предотвращает поступление рабочего тела из впускного канала "а" в камеру Д цилиндра 2 (фиг, 6), . После поворота приводного вала 5 на
90 поступление рабочего тела из впускного канала "а" в камеру С цилиндра 2 и поступление отработанного рабочего тела из камеры Д цилиндра 2 в выпускной канал "б" происходит также, как при первоначальном положении приводного вала 5. Впускное отверстие 12 поршня 1 сообщается с впускным отверстием 10 цилиндра 2 и рабочее тело поступает в камеру А поршня 1 и впускной канал "а", Расширяясь в камере А поршня 1, рабочее тело воздействует на ползун 3 и, соответственно, на эксцентриковый палец 4 приводного вала 5. Выпускное отверстие 16 поршня 1 перекрывается стенкой цилиндра 2 что предотвращает выхлоп рабочего тела из камеры А поршня 1. Выпу1807217 щает поступление рабочего тела в камеру В поршня 1.
После поворота приводного вала 5 на
180",от первоначэльного положения поступление рабочего тела в камеру А и впускной канал "а", э также выхлоп отработанного рабочего тела из камеры В и выпускного канала "б" происходит также, кэк после поворота приводного вэла 5 на 90О. Выход 19 впускного канала "а" посредством перепускной камеры 21 ползунэ 3 сообщается с отверстием 23 поршня 1 и рабочее тело из впускного канала "a" поступает в камеру Д цилиндра 2, где, расширяясь, воздействует нэ поршень 1 и соответственно на эксцентриковый палец 4 приводного вала 5. Вход 25 выпускного канала "б" перекрывается боковой поверхностью ползунэ 3, что предотвращает поступление рабочега тела из кэмеры
Д цилиндра 2 в выпускной канал "б". Вход
24 выпускного канала "б" посредством перепускной камеры 26 ползуна 3 сообщается с отверстием 22 поршня 1 и отработанное рабочее тело из камеры С цилиндра 2 поступает в выпускной канал "б", Выход 18 впускного канала "а" перекрывается боковой поверхностью ползунэ 3, что предотвращает поступление рэбочего тела из впускного канала "а" в камеру С цилиндра 2.
После поворота приводного вала 5 нэ
270О от первоначального положения поступление рабочего тела из впускного кэнэла "а" в камеру Д цилиндра 2 и поступление отработэнного рабочего тела из камеры С цилиндра 2 в выпускной кэнэл "б" происходит также, как после поворота приводного вала нэ 180О, Поступление рабочего тела в камеру В поршня 1 и впускной канал "э" и выхлоп отработанного рабочего тела из кэмеры А и выпускного канала "б" происходит также, кэк при первоначальном положении приводного вала 5.
Дальше рабочий процесс повторяется.
Поршневая машина может быть использована как компрессор одноступенчэтого сжэтия. Данный распределительный механизм может обеспечить работу двух оппо зитных рабочих камер С и Д цилиндра 2, при этом ликвидируются камеры А и В поршня 1
5 и перекрываются отверстия, сообщающие камеры А и В поршня 1 с впускным "э" и выпускным "б" каналами, и уплотHèòåëüíîе кольцо 9 отсутствует.
10 Ф ормулэ изобретения
Поршневая машина, содержащая цилиндр с впускными и выпускными отверстиями, полый поршень, рэзмещенный в
15 цилиндре с образованием рабочих кэмер и с возможностью возвратно-поступательного перемещения, приводной вэл с торцовыми дисками и зксцентриковым пальцем, ползун, установленный на последнем vl рэс20 положенный в полости поршня с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направлении, перпендикулярном направлению перемещения порш ня, и распределительный механизм, о т л и25 ч а ю щ а я с я тем, что. с целью уменьшения габаритов, в боковых стенках поршня выполнены два впускных и два выпускных отверстия с возможностью поочередного сообщения с одноименными отверстиями
30 цилиндра при перемещении поршня, по периметру в стенках поршня выполнены апускной и выпускной каналы с входами и выходами с возможностью сообщения с одноименными отверстиями цилиндра при пе35 ремещении поршня, в рабочих стенках поршня выполнены два сквозных отверстия, сообщенные с рабочими камерами цилиндра, на боковых поверхностях ползуна выполнены попарно расположенные пере40 пускные камеры, причем входы и выходы впускного и выпускного каналов сообщены посредством перепускных камер ползунэ с отверстиями поршня в его рабочих стенках, на обращенных одна к другой поверхностях
45 дисков вала выполнены пазы и эксцентриковый палец установлен в этих пазах.!
80723 7
1807217
Составитель В.Прибылов
Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор M.Êóëü
Редактор
Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 1367 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
