Машина объемного расширения (варианты)
Изобретение относится к области машиностроения, может быть применено в транспортных средствах, а также в энергопроизводстве. Машина объемного расширения содержит внешний неподвижный цилиндрический корпус 1, разделенный на сектора внутренними перегородками, соосно расположенный с ним внутренний цилиндрический поршень 2 с внешними перегородками, образующими камеры сгорания, имеющие общий центр. Кроме того, машина содержит сквозные поворотные втулки 6, расположенные на коленвале 5 и поршне 2, а также маятниковый рычаг 3, проходящий через сквозные поворотные втулки 5, с поворотной осью на ползуне 4. Ползун 4 имеет одну степень свободы. Маятниковый рычаг 3 с точкой опоры на ползуне 4, расположенный между коленвалом 5 и поршнем 2, имеет возможность изменения своей геометрии вдоль оси. Силовым приводом является внутренний поршень 2. Изобретение направлено на создание компактного, экономичного и экологичного двигателя. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 9 ил.
Изобретение относится к области машиностроения, а точнее может быть применено во всех транспортных средствах, а также в энергопроизводстве (тепловых и атомных электростанций).
Известен двигатель внутреннего сгорания с качающимся поршнем (патент Словении SI 22458 А, кл. F01С /00), содержащий подвижный корпус с упорами и кольцевой рабочей камерой, лопастной рабочий орган, связанный с валом периодического изменения угловой скорости через ряд эксцентриков и кинематически связанный через коленвал с маховиком.
Данное устройство двигателя внутреннего сгорания, так же как и предлагаемое имеет цилиндрический подвижный корпус и качающийся поршень, причем поршень связан через эксцентрики с осью вращения, через сложные ограничители с раздвижными упорами. Известное устройство имеет сложную конструкцию и кинематику, как для двигателя.
Задачей изобретения является создание нового двигателя компактного, экономичного, экологичного, для увеличения мощности в разы, увеличения частоты вращения, уменьшения габаритов, избавления от маховика и. т.д.
Данная задача достигается тем, что машина объемного расширения содержит внешний неподвижный цилиндрический корпус, разделенный на сектора внутренними перегородками, соосно расположенный с ним внутренний цилиндрический поршень с внешними перегородками, образующими камеры сгорания, имеющие общий центр, сквозные поворотные втулки, расположенные на коленвале и поршне, а также маятниковый рычаг, проходящий через сквозные поворотные втулки, с поворотной осью на ползуне, имеющем одну степень свободы, при этом маятниковый рычаг с точкой опоры на ползуне, расположенный между коленвалом и поршнем, имеет возможность изменения своей геометрии вдоль оси, а силовым приводом является внутренний поршень. Кроме того, маятниковый рычаг между сквозными поворотными втулками может состоять из соосных частей с возможностью изменения геометрии вдоль оси путем взаимопроникновения. А также имеется возможность нахождения ползуна с поворотной осью и коленвала плоскопараллельно поршню и корпусу в любой точке внутри и вне поршня. Изменение положения ползуна 4 позволяет контролировать крайние взаимоположения перегородок корпуса и поршня, т.е. усилие сжатия при крайних положениях (впрыск разного вида топлива: от газа до мазута), причем динамически.
Пример машины объемного расширения содержит: соосно расположенные внешне неподвижный цилиндрический корпус 1, разделенный внутренними перегородками на четыре рабочие камеры, внутренний цилиндрический поршень 2 с внешними перегородками, коленвал 5, сквозные поворотные втулки 6, маятниковый рычаг 3 с поворотной осью на ползуне 4, имеющем возможность перемещения вдоль своей оси. Возможен также пример машины с внутренней опорой маятникового рычага, по вышеприведенному тексту, но с подвижным внешним цилиндрическим корпусом 1 и неподвижным внутренним цилиндрическим поршнем 2.
На фиг.1. изображена машина объемного расширения с цельным маятниковым рычагом 3, ползуном 4, имеющим одну степень свободы, с расположенной на нем поворотной осью маятникового рычага 3. На коленвале 5 и внутреннем подвижном поршне 2, находящихся внутри неподвижного корпуса 1, имеются сквозные поворотные втулки 6, через которые проходит маятниковый рычаг 3.
На фиг.2. изображена машина объемного расширения с маятниковым рычагом 3, разорванным в промежутке между ползуном 4 и внутренним поршнем 2 с возможностью взаимопроникновения. Также изображен ползун 4, имеющий одну степень свободы, с расположенной на нем поворотной осью маятникового рычага 3. На коленвале 5 и внутреннем подвижном поршне 2, находящихся внутри неподвижного корпуса 1, имеются сквозные поворотные втулки 6, через которые проходит маятниковый рычаг 3.
На фиг.3. изображена машина объемного расширения с цельным маятниковым рычагом 3 и ползуном 4, имеющим одну степень свободы, с расположенной на нем поворотной осью маятникового рычага 3. На коленвале 5 и поворотном внешнем корпусе 1 имеются сквозные поворотные втулки 6, через которые проходит маятниковый рычаг 3, при этом неподвижным является внутренний цилиндрический поршень 2, а поворотным - внешний корпус 1.
На фиг.4. изображена машина объемного расширения с маятниковым рычагом 3, разорванным в промежутке между ползуном и поворотным внешним корпусом 1 с возможностью взаимопроникновения. Изображен ползун 4, имеющий одну степень свободы, с расположенной на нем поворотной осью маятникового рычага 3. На коленвале 5 и внешнем корпусе 1 имеются сквозные поворотные втулки 6, через которые проходит маятниковый рычаг 3. При этом неподвижным является внутренний поршень 2, а поворотным - внешний корпус 1.
На фиг.5. изображена машина объемного расширения с сервоприводом на ползуне 4 и поворотной осью коленвала 5, которые находятся вне внешнего неподвижного корпуса 1 и подвижного внутреннего цилиндрического поршня 2. Также имеются сквозные поворотные втулки 6 на коленвале и поршне, через которые проходит цельный вилкообразный маятниковый силовой рычаг 3.
На фиг.6. изображена машина объемного расширения с цельным маятниковым рычагом 3, расположенным снаружи и сбоку плоскопараллельно внешнему неподвижному корпусу 1, на ползуне 4 с сервоприводом, коленвале 5 и на подвижном цилиндрическом поршне 2. Через сквозные поворотные втулки 6 проходит маятниковый рычаг 3, передающий усилие с подвижного цилиндрического поршня 2 на коленвал 5.
На фиг.7. изображена машина объемного расширения с цельным маятниковым рычагом 3, расположенным снаружи между плоскопараллельных и неподвижных корпусов 1. На ползуне 4 с сервоприводом и поворотной осью, коленвале 5, оси, расположенной на двух цилиндрических поршнях 2, расположены сквозные поворотные втулки 6, через которые проходит маятниковый рычаг 3, посредством которого передается усилие с подвижных цилиндрических поршней 2 на коленвал 5.
На фиг.8 изображена машина объемного расширения с сервоприводом на ползуне 4 и поворотной осью коленвала 5, которые находятся вне неподвижного внутреннего поршня 2 и внешнего подвижного корпуса 1. Через сквозные поворотные втулки 6 на коленвале и внешнем подвижном корпусе 1 проходит цельный вилкообразный маятниковый рычаг 3.
На фиг.9 изображена машина объемного расширения с цельным маятниковым рычагом 3, расположенным снаружи между плоскопараллельных и неподвижных поршней 2. На ползуне 4 с сервоприводом и поворотной осью, коленвале 5 и оси, расположенной на двух подвижных корпусах 1, расположены сквозные поворотные втулки 6, через которые проходит маятниковый рычаг 3, посредством которого передается усилие с подвижных корпусов 1 на коленвал 5.
Возможен также вариант машины объемного расширения, содержащей внешний подвижный цилиндрический корпус, разделенный на сектора внутренними перегородками, соосно расположенный с ним внутренний неподвижный цилиндрический поршень с внешними перегородками, образующими камеры сгорания, имеющие общий центр, сквозные поворотные втулки, расположенные на коленвале и на подвижном цилиндрическом корпусе, а также маятниковый рычаг, проходящий через сквозные поворотные втулки, с поворотной осью на ползуне, имеющем одну степень свободы, при этом маятниковый рычаг с точкой опоры на ползуне, расположенный между коленвалом и подвижным цилиндрическим корпусом, имеет возможность изменения своей геометрии вдоль оси, при этом неподвижным является цилиндрический поршень, а силовым приводом является, с расположенной на нем поворотной втулкой, подвижный цилиндрический корпус. А также имеется возможность нахождения ползуна с поворотной осью и коленвала плоскопараллельно поршню и корпусу в любой точке внутри и вне поршня. Изменение положения ползуна 4 позволяет контролировать крайние взаимоположения перегородок корпуса и поршня, т.е. усилие сжатия при крайних положениях (впрыск разного вида топлива: от газа до мазута), причем динамически.
Машина объемного расширения, работает следующим образом: при крайнем положении перегородки цилиндрического поршня (фиг.1) воспламеняется и сгорает горючая смесь, вращая его из одного крайнего положения в другое крайнее, с обратной стороны данной перегородки выталкивается сгоревшая смесь газов. В других рабочих полостях происходит процесс всасывания и сжатия горючей смеси. Маятниковый рычаг 3 с точкой опоры на ползуне 4 при перемещении из одного крайнего положения в другое вращает коленвал 5 из одной мертвой точки в другую посредством сквозных поворотных втулок 6. Крайние перемещения перегородок цилиндрического поршня, а равно и степень сжатия контролируются положением ползуна 4. Каждая из четырех полостей неподвижного корпуса 1 используется одновременно, по обе стороны перегородки поршня 2 (разные циклы: всасывание, сжатие, сгорание либо выхлоп).
1. Машина объемного расширения, содержащая внешний неподвижный цилиндрический корпус, разделенный на сектора внутренними перегородками, соосно расположенный с ним внутренний цилиндрический поршень с внешними перегородками, образующими камеры сгорания и имеющими общий центр, сквозные поворотные втулки, расположенные на коленвале и поршне, а также маятниковый рычаг, проходящий через сквозные поворотные втулки, с поворотной осью на ползуне, имеющем одну степень свободы, при этом маятниковый рычаг с точкой опоры на ползуне, расположенный между коленвалом и поршнем, имеет возможность изменения своей геометрии вдоль оси, а силовым приводом является внутренний поршень.
2. Машина по п.1, содержащая маятниковый рычаг между поворотной втулкой на поршне и поворотной осью на ползуне, имеющий возможность изменения своей геометрии вдоль оси путем взаимопроникновения.
3. Машина по п.1 с возможностью нахождения ползуна с поворотной осью и коленвала плоскопараллельно поршню и корпусу в любой точке внутри и вне поршня.
4. Машина объемного расширения, содержащая внешний подвижный цилиндрический корпус, разделенный на сектора внутренними перегородками, соосно расположенный с ним внутренний неподвижный цилиндрический поршень с внешними перегородками, образующими камеры сгорания и имеющими общий центр, сквозные поворотные втулки, расположенные на коленвале и на подвижном цилиндрическом корпусе, а также маятниковый рычаг, проходящий через сквозные поворотные втулки, с поворотной осью на ползуне, имеющем одну степень свободы, при этом маятниковый рычаг с точкой опоры на ползуне, расположенный между коленвалом и подвижным цилиндрическим корпусом, имеет возможность изменения своей геометрии вдоль оси, при этом неподвижным является цилиндрический поршень, а силовым приводом является с расположенной на нем поворотной втулкой подвижный цилиндрический корпус.
