Насосный агрегат

 

Использование: в энергетике и транспорте. Сущность изобретения: насосный агрегат состоит из двигателя Стирлинга (ДС) двойного действия и насосов с поршнями одностороннего действия, соединенных своими штоками со штоками ДС. Синхронизацию двигателя поршней ДС осуществляет кривошипно-ползунный механизм с качающейся шайбой, вращающийся вал которого используется для отбора мощности на вспомогательные механизмы агрегата. 3 ил.

Известен силовой агрегат, содержащий многоцилиндровый двигатель Стирлинга двойного действия (ДС), штоки которого непосредственно соединяются со штоками гидравлических насосов одностороннего действия. Синхронизация движения поршней ДС обеспечивается благодаря наличию замкнутой связи каждого из насосов через свою гидролинию с одной из камер гидромотора с дисковыми поршнями, который приводит во вращение выходной вал агрегата.

Достоинство агрегата отсутствие специального устройства синхронизации. Однако агрегат не универсален, содержит большое число гидролиний, гидромотор и стартерное устройство сложны.

Предлагаемая конструкция насосного агрегата является универсальным источником гидравлической энергии, который может использоваться как в замкнутых, так и в разомкнутых системах гидропривода. Синхронизацию движения поршней ДС и энергообмен между ними обеспечивает кривошипно-ползунный механизм с качающейся шайбой (МКШ), известный в механике как преобразователь поступательного движения во вращательное.

Сопряжение цилиндро-поршневых групп (ЦПГ) с МКШ происходит путем вхождения штоков ЦПГ в шаровые пары с качающейся шайбой.

Наличие у МКШ свободного конца вала, вращающегося с частотой движения поршней агрегата, позволяет с его помощью отбирать мощность на вспомогательные механизмы и осуществлять запуск ДС.

В числе вспомогательных механизмов могут быть компрессор системы регулирования ДС, золотниковый распределитель гидравлических насосов, обратимая электрическая машина, используемая для зарядки аккумуляторов, электроснабжения агрегата и запуска ДС, а также другие вспомогательные механизмы в зависимости от условий использования агрегата.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема агрегата в 2-х проекциях; на фиг.2 вид сверху на косую шайбу; на фиг.3 разрез А-А на фиг.2.

Агрегат содержит ДС с тремя и более цилиндрами и поршнями двойного действия; поршневые гидравлические насосы 2 с поршнями одностороннего действия, соединенными своими штоками со штоками ДС; корпус, состоящий из двух горизонтальных плит 3 и 4, соединенных вертикальными стойками 5. На верхней плите установлены цилиндры ДС. Их оси расположены равномерно по окружности, описанной вокруг блока 6, содержащего камеру сгорания топлива и нагреватели ДС 6. На нижней плите смонтированы гидравлические насосы. Их штоки соединяются со штоками ДС с помощью муфт 7.

В пространстве, ограниченном составными штоками и плитами, размещен механизм с качающейся шайбой, состоящей из вращающегося вала 8, который является основой МКШ; наклонной втулки 9, установленной на валу 8 и выполняющей функции наклонного кривошипа, применяемого в наиболее известных конструкциях МКШ, радиально-упорного подшипника 10, установленного на втулке 9, хомута 11, который охватывает наружное кольцо подшипника и на гранях которого жестко закреплены цапфы 12 (число цапф соответствует числу цилиндров ДС), пальцев 13, входящих в цапфы и образующих с ними цилиндрические пары. Концы пальцев входят в шаровые пары с соединительными муфтами 7 штоков ППГ агрегата. Подшипник, хомут и пальцы образуют плоскость качающейся шайбы.

На нижней стороне плиты 4 между корпусами насосов установлен редуктор 14. Его входной вал 8 принадлежит также и МКШ, в котором он является выходным.

С выходными валами редуктора через управляемые муфты соединены обратимая электромашина 15, компрессор рабочего газа 16 и золотниковый распределитель гидронасосов 17, с которым каждый из насосов соединен своей гидролинией.

Агрегат с трехцилиндровым ДС действует следующим образом. При протекании рабочего процесса в двигателе Стирлинга его поршни совершают возвратно-поступательное движение, действуя на поршни насосов через штоки, соединенные муфтами 7.

Во время рабочего хода поршня большая часть энергии горячей полости одного цилиндра передается на насос своей ЦПГ и меньшая часть расходуется на сжатие газа в своей холодной полости. Кроме того, небольшая часть этой энергии передается через МКШ на смежную ЦПГ, где поршень ДС заканчивает обратный ход. Остальная часть энергии передается через МКШ на редуктор и присоединенные к нему вспомогательные механизмы.

Таким образом, на МКШ передается менее 50% энергии, вырабатываемой ДС, что способствует снижению потерь энергии и массы МКШ.

Процесс пуска агрегата начинается с включения вентилятора, который получает питание от электрического аккумулятора, и подачи топлива в камеру сгорания.

После повышения температуры рабочего газа в нагревателях до номинального значения включается стартерный двигатель.

Благодаря байпасированию насосов ДС быстро увеличивает частоту движения поршней, что позволяет соединить с редуктором через управляемую муфту компрессор системы регулирования. После подъема давления рабочего газа в баллоне высокого давления до необходимого уровня агрегат готов к приему нагрузки.

Формула изобретения

НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ, содержащий двигатель Стирлинга двойного действия с тремя и более цилиндрами, установленными на верхней плите корпуса агрегата вокруг общей камеры сгорания, с поршневыми штоками, действующими на поршни соосных с ними гидравлических насосов, установленных на нижней плите корпуса агрегата, отличающийся тем, что синхронизацию движения поршней двигателя и энергообмен между ними осуществляет кривошипно-ползунный механизм с качающейся шайбой, сопрягаемый со штоками поршневых пар агрегата посредством пальцев, лежащих в плоскости качающейся шайбы, радиально направленных от ее центра и делящих полный угол на равные углы, и своими концами входящими в шаровые пары со штоками цилиндрово-поршневых групп агрегата и в цилиндрические пары с цапфами, установленными на наружном кольце подшипника качающейся шайбы, взрывающийся вал используется для отбора мощности на вспомогательные механизмы и обратимую электрическую машину пускового устройства агрегата.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3