Прямодействующий двигатель-компрессор с противоположно движущимися свободными поршнями

 

K 89888

Класс 46а4, 7

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В, А. Панкратьев

ПРЯМОДЕЙСТВУЮЩИ Й ДВИГАТЕЛЬ-КОМПРЕССОР

С ПРОТИВОПОЛОЖНО ДВИЖУЩИМИСЯ СВОБОДНЫМИ

ПОРШНЯМИ

Заяелено 18 июля 194о —.. эа М 400832 в Министерство элеи-.ростанций СССР

Прямодействующие двигатели-компрессоры с противоположно движущимися свободными поршнями с двумя и более параллельно размещенными цилиндрами известны. Отличительная особенность предлагаемого двигателя-компрессора состоит в том, что в качестве общего для всех цилиндров механизма синхронизации движения поршней применены качающиеся валы, соединенные с соответствующими поршнями кривошипно-шатунной передачей и связанные между собой при помощи цилиндрических шестерен. В качестве аккумуляторов энергии для обеспечения необходимого сжатия в рабочих полостях прп различных режимах работы применены стержневые пружины-торсионы. Для придания торсионным аккумуляторам предварительной закрутки перед пуском применен гидравлический силовой цилиндр, обслуживаемый ручным насосом.

На фиг. 1 показан прямодействую ций двигатель-компрессор в про дольном разрезе по АБ на фиг. 2; на фиг. 2 — двигатель-компрессор в плане; на фиг. 3 — двигатель-компрессор в поперечном разрезе по CD на фиг. 1; на фиг, 4 — гидравлический силовой цилиндр в продольном разрезе.

Прямодействующий двигатель-компрессор состоит из двух нли более параллельно расположенных цилиндров 1 двигателя с противоположно движущимися свободными поршнями 2 и соосно расположенных цилиндров о и 4 компрессора, из которых цилиндр 3 является первой ступенью, а цилиндр 4 — второй ступенью. В каждом цилиндре 1 двигателя находятся по два поршня 2, жестко соединенные со штоком 5 компрессорных поршней б и 7. Внутренняя полость поршня 2 заполнена цилиндровым маслом, которое способствует более интенсивному теплообмену между головкой и юбкой поршня.

Так как движущиеся силы масс могут быть неодинаковыми вследствие различного трения поршней и различных давлений в компрессорных цилиндров, то для их уравнивания применен спнхронизирующий механизм, который воспринимает незначительные силы поршневых групп и приводит в движение все вспомогательные механизмы.

Синхронизирующий механизм состоит из рычагов 8, шарнирно соединенных с поршнями при помощи шатунов 9, поршневых пальцев 10, яустотелых качающихся валов 11, соединенных с соответствующими № 89888 поршнями кривошипно-шатунной передачей, и цилиндрических шестерен 12, 13 и 14, находящихся между собой в зацеплении. Благодаря э ому обеспечивается принудительное синхронное движение поршневых групп; при этом поршни двигателя одновременно сходятся при сжатии и расходятся при расширении продуктов сгорания в цилиндрах 1 двигателя.

В качестве аккумуляторов энергии для обеспечения необходимого сжатия в рабочих полостях при различных режимах работы применены стержневые пружины-торсионы 15, размещенные внутри полых валов 11 механизма синхронизации. Энергия торсионных аккумуляторов используется также для осуществления начального хода сжатия в рабочих цилиндрах, для чего торсионам 15 придают предварительную закрутку при помощи гидравлического силового цилиндра 16, обслуживаемого ручным насосом 17. Цилиндр 16 снабжен двумя поршнями 18.

Поршни 1 и 6 совершают только прямолинейное движение с непосредственной передачей энергии от двигателя компрессору, придают через посредство рычагов 8 закрутку торсионным валам 15, которые служат аккумуляторами энергии, необходимой для сжатия смеси в цилиндрах дизеля при обратном ходе поршней.

Продувка рабочих цилиндров 1 двигателя от отработанных газов производится посредством инерционной системы (не показана на чертеже).

Перед пуском двигателя-компрессора в действие вначале поршни 18 ставятся в верхние крайние положения, для чего кривошип 19 устанавливают так, чтобы нижняя головка шатуна 20 упиралась в шток поршенька 21.

После этого в силовой цилиндр 16 накачивается масло при помощи ручного насоса 17; при этом вентиль 22 закрыт. Под давлением масла поршни 18 будут расходиться и своими концами упрутся в сферические выточки рычагов 28, а так как рычаги жестко насажены на вал 11, то поршни, раздвигая их, раздвинут и поршни 1 и 6 двигателя-компрессора во внешние крайние положения, после чего подача масла в цилиндр

16 прекращается, а полость силового цилиндра 16 разъединяется от ручного насоса нагнетательным клапаном (не показан на чертеже), а так как рычаги 8 соединены с валом 11, то при этом торсионные валы 15 будут закручиваться, аккумулируя необходимое количество энергии для создания при обратном ходе поршней достаточно надежного сжатия смеси в цилиндрах двигателя.

После разведения поршней 1 и 6 до крайнего внешнего положения, полости насоса 17 и силового цилиндра 16 разъединяются нагнетательным клапаном, раздвинутые клапаном поршни всегда будут находиться в своем крайнем положении. Вентиль 22 открывает доступ маслу, которое, находясь под большим давлением, будет выходить с большой скоростью из цилиндра по трубке 24 в картер 25 двигателя-компрессора.

При этом поршневые группы будут освобождены и, двигаясь к внутренней мертвой точке под влиянием раскручивания двух торсионов, произведут сжатие воздуха, замкнутого между поршнями в цилиндрах двигателя.

Непосредственно перед внутренним мертвым положением поршней в камеру сгорания цилиндров двигателя впрыскивается топливо при помощи топливного насоса 26 через форсунку 27, которое от нагретого воздуха, вследствие его сжатия, воспламеняется.

Энергия, выделяющаяся при сгорании газов, заставляет поршневые группы расходиться к внешней мертвой точке. Причем, находящийся в цилиндрах компрессора воздух сжимается и выталкивается через клапаны 28 и трубу 29 в цилиндр 30 холодильника, а из последнего по трубе Л поступает во вторую ступень. Поршни при своем ходе к внешней мертвой точке вначале открывают выхлопные окна у всех цилиндров 1, выхлопные газы, имеющие повышенное давление, устремляются через 89888 коллектор в выхлопную трубу 32 со значительной скоростью. Вместе с тем, оставшаяся в цилиндре часть газа, двигаясь с большой скоростью к выхлопным окнам, производит засасывание, при открытии продувных окон, свежего воздуха из атмосферы, который через трубу 33 н всасывающий коллектор, вследствие разрежения, поступает в полость цилиндров двигателя. Масса выхлопных газов при этом увлекает поток продувочного воздуха, не только равный объему цилиндров, но превышающий его до 50%. Чем и будет произведена продувка цилиндров двигателя.

Под воздействием закручивания торсионных валов и про иводавления сжатого воздуха во вредных пространствах компрессорных цилиндров поршни останавливаются в своих внешних и крайних положениях; после чего сжатый воздух, заключенный во вредном пространстве цилиндров, расширяясь, а торсионы, раскручиваясь, снова двигают поршни ко внутренней мертвой точке.

Приобретенная двумя торсионами при их закручивании энергия, и энергия, заключенная в сжатом воздухе вредных объемов компрессорных цилиндров, достаточна для того, чтобы в цилиндрах двигателя пои обратном ходе поршней достигалась необходимая степень сжатия для надежного воспламенения топлива и для обеспечения с другой стороны, при этом же ходе поршней, необходимого заряда свежего воздуха к компрессору. При обратном ходе поршней оставшийся сжатый воздух в компрессорных цилиндрах расширяется, а закрученные торсионы раскручиваются, благодаря чему поршни двигателя приобретают скорость и под влиянием силы инерции движутся дальше и всасывают новый заряд воздуха из атмосферы через трубу 34 в цилиндры 3 компрессора первой ступени.

Непосредственно перед внутренним мертвым положением поршней впрыскивается топливо, которое от нагретого при сжатии воздуха воспламеняется, давление в камере резко повышается, под воздействием давления горящих газов поршни раздвигаются ко внутренней мертвой точке и следующие циклы повторяются.

Предмет изобретения

1. Прямодействующий двигатель-компрессор с противоположно движущимися свободными поршнями с двумя и более параллельно размещенными цилиндрами, отличающийся тем, что, в качестве общего для всех цилиндров механизма синхронизации движения поршней применены качающиеся валы, соединенные с соответствующими поршнями кривошипно-шатунной передачей и связанные между собой с помощью зубчатых колес. . 2. Форма выполнения двигателя-компрессора по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что в качестве аккумуляторов энергии для обеспечения необходимого сжатия в рабочих полостях при различных режимах работы применены стержневые пружины-торсионы, размещенные внутри полых валов механизма синхронизации.

3. Способ пуска двигателя-компрессора по пп. 1 и 2, отл и ч а ющийся тем, что для осуществления начального хода сжатия в рабочих цилиндрах используют энергию торсионных аккумуляторов, которым для этого придают предварительную закрутку.

4. Форма выполнения двигателя-компрессора по пп. 1 и 2, отлич а ю щ ая ся тем, что, с цель.о придания торсионным аккумулятором предварительной закрутки перед пуском применен обслуживаемый ручным насосом гидравлический силовой цилиндр, два поршня которого могут воздействовать на кривошипы качающихся валов механизма синхронизации.

5. B двигателе-компрессоре по и. 1 применение инерционной системы продувки рабочих цилиндров.