Поршневая машина

 

Машина предназначена для использования в энергомашиностроении в качестве двигателей, в том числе внутреннего сгорания, и насосов. Машина содержит цилиндры с поршнями, установленные оппозитно на кронштейнах силовой рамы, расположенный между поршнями вал с дисками, на обращенных друг к другу поверхностях которых выполнены профильные беговые дорожки в виде непрерывных ручьев, в цилиндрах выполнены боковые прорези, в которых скользят поршневые пальцы, взаимодействующие посредством роликовых опор с боковыми поверхностями ручьев обоих дисков. Каждый поршень имеет два днища, между которыми установлен поршневой палец, а каждый цилиндр с торцов закрыт головками с впускными и выпускными клапанами и имеет боковые приливы для крепления кронштейнов с подшипниковой опорой вала. Изобретение обеспечивает снижение потерь на трение и увеличение удельной мощности. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области двигателей и насосов и может быть использовано в качестве двигателя внутреннего сгорания.

Известна поршневая машина по заявке 97103311, МКИ F 02 F 1/24, в которой к цилиндру закреплены две головки с форсунками, а поршень имеет два днища и сквозное отверстие для поршневого пальца, который установлен в боковых продольных прорезях цилиндра, при этом границы боковых прорезей составляют 5/4 рабочего хода поршней. Концы поршневого пальца соединены с шатунами преобразователя возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала.

Недостатком таких конструкций являются потери энергии, связанные с трением в обеих шатунных головках, и динамическая неуравновешенность системы преобразования движения, характерная для кривошипно-шатунных механизмов.

Известна поршневая машина Шереметов, в которой исключен кривошипно-шатунный механизм. Машина содержит вал с вращающимся диском, на поверхности которого выполнена профильная беговая дорожка с наружной и внутренней рабочими кромками, взаимодействующими через роликовые опоры с оппозитно расположенными поршнями, жестко связанными соединительно-направляющей тягой, в средине которой размещен вид диска, см. авт. свид. 1423752, МКИ 4 F 01 B 7/02.

Введение соединительно-направляющей тяги, профильной дорожки с внутренней и наружной рабочими кромками и соответствующих основных и дополнительных роликовых опор усложняет конструкцию и также связано с потерями энергии на трение в дополнительных роликовых опорах. Кроме того, габариты такой конструкции на единицу полезной мощности существенно увеличиваются.

Техническим результатом предлагаемой поршневой машины является снижение потерь на трение и увеличение ее удельной мощности без существенного усложнения конструкции.

Это достигается тем, что в поршневой машине, содержащей закрепленные на кронштейнах силовой рамы оппозитно расположенные цилиндры с поршнями, установленный в подшипниковой опоре в средине между поршнями вал с диском, на поверхности которого выполнена профильная беговая дорожка по меньшей мере с тремя выступами, на валу закреплен второй диск с такой же профильной беговой дорожкой на противостоящей поверхности, при этом каждая беговая дорожка выполнена в виде непрерывного ручья, а цилиндры имеют боковые прорези, в которых скользят поршневые пальцы, взаимодействующие концами через опоры с боковыми поверхностями ручьев обоих дисков.

При этом поршни имеют по два днища, между которыми установлен поршневой палец, а каждый из цилиндров с обоих торцев закрыт головками с впускными и выпускными клапанами и выполнен с боковыми приливами для крепления кронштейнов с подшипниковой опорой.

Сущность предложения представлена на чертежах, где на фиг. 1 - вид поршневой машины; на фиг. 2 - вид по стрелке А.

Поршневая машина содержит силовую раму 1 с кронштейнами 2. На кронштейнах закреплены оппозитно расположенные цилиндры 3, 4, имеющие боковые прорези 3а, 4а, а также расположенные перпендикулярно к ним боковые приливы 3б, 4б, в которых закреплены шпильки 5 для присоединения цилиндров к кронштейнам рамы. Цилиндры со стороны торцев закрыты головками 6а, 6б и 7а, 7б, в которых смонтированы впускные клапаны 8а, 8б и 9а, 9б, а также выпускные клапаны 10а, 10б и 11а, 11б. В цилиндрах размещены поршни 12 и 13, имеющие по два днища 12а, 12б и 13а, 13б, между которыми установлены пальцы 14 и 15, проходящие концевыми частями через боковые прорези в цилиндрах. В каждом цилиндре образованы две камеры: внешняя 16 и внутренняя 17. На кронштейнах в средине между поршнями установлен в подшипниковой опоре 18 коренной вал 19 с жестко закрепленными на нем дисками 20 и 21. На противостоящих поверхностях дисков выполнены беговые дорожки в виде идентично спрофилированных канавок - непрерывных (замкнутых) ручьев 20а и 21а с рабочими боковыми поверхностями 20б, 20в и 21б, 21в. В ручьи обоих дисков входят своими концевыми частями поршневые пальцы 14 и 15, взаимодействующие с их рабочими боковыми поверхностями через роликовые опоры 22 и 23.

В предложенном варианте беговые дорожки имеют по четыре выступа и по четыре впадины, чем достигается более точная динамическая сбалансированность в процессе работы машины.

Работа поршневой машины производится в следующем порядке.

1. Работа в режиме двигателя.

При вращении (запускающим устройством) вала 19 поршневые пальцы 14, 15, перемещаясь по беговым дорожкам, сообщают поршням 12, 13 возвратно-поступательные движения в цилиндре. Работой клапанов управляет кинематически связанный с валом 19 распределительный механизм (не показан). Топливо-воздушная смесь, поочередно подаваемая в камеры 16 и 17 через впускные клапаны 8а и 8б (9а и 9б), сжимается и воспламеняется (например, с помощью запальных свечей), обеспечивая рабочий ход при 4-х тактном цикле работы цилиндров. Выпуск продуктов сгорания производится через выпускные клапаны 10а и 10б (11а и 11б) и через коллектор - в выхлопное устройство (глушитель).

2. Работа в режиме компрессора или насоса.

Для функционирования машины в качестве компрессора или насоса необходим привод, осуществляющий вращение вала 19.

Распределительный механизм обеспечивает последовательное открытие впускных клапанов в процессе тактов расширения и открытие выпускных клапанов в процессе тактов сжатия в камерах цилиндров. Входы впускных клапанов объединяются в единую всасывающую магистраль, а выходы выпускных клапанов объединяются в общую нагнетательную магистраль.

Предлагаемая конструкция позволяет ввести дополнительные камеры сгорания 17 (внутренние) с использованием общих цилиндров и поршней, в результате чего возрастает мощность машины при незначительном увеличении ее габаритно-весовых параметров.

При этом обеспечивается динамическая сбалансированность всех подвижных частей машины и отпадает необходимость в балансировочных механизмах.

Предложение дает возможность увеличения количества радиально устанавливаемых цилиндров при расположении их осей в одной плоскости, чем обеспечивается компоновка динамически сбалансированной машины, существенно сжатой по одному из габаритных размеров (вдоль коренного вала).

Формула изобретения

1. Поршневая машина, содержащая закрепленные на кронштейнах силовой рамы оппозитно расположенные цилиндры с поршнями, установленный в подшипниковой опоре в середине между поршнями вал с диском, на поверхности которого выполнена профильная беговая дорожка, отличающаяся тем, что на валу закреплен второй диск с такой же профильной беговой дорожкой на противостоящей поверхности, при этом каждая беговая дорожка выполнена в виде непрерывного ручья, а цилиндры имеют боковые прорези, в которых скользят поршневые пальцы, взаимодействующие концами через роликовые опоры с профильными беговыми дорожками обоих дисков.

2. Поршневая машина по п.1, отличающаяся тем, что поршни имеют по два днища, между которыми установлен поршневой палец, а каждый из цилиндров с обоих торцов закрыт головками с впускными и выпускными клапанами и выполнен с боковыми приливами для крепления кронштейнов с подшипниковой опорой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2