RU1838634C - Установка преобразовани мощности - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области машиностроени  и может быть использовано в Качестве двигател , насоса или компрессора .

Целью изобретени   вл етс  упрощение конструкции и повышение эффективности работы устройства путем улучшени  герметизации элементов конструкции двигател .

На фиг.1 показана установка преобра- зовани  мощности, продольный разрез; на фиг.2 - разрез X-Х на фиг.1; на фиг.З - установка в разрезе после поворота колен- чйтого вала на 45° относительно положени , показанного на фиг.2; на фиг.4 - установка

в разрезе по оси общего коленчатого вала; на фиг.5 - установка в виде поршневого парового двигател  с тройным расширением; на фиг.6 - часть установки, изображенной на фиг.5, разрез; на фиг.7 - установка, используема  в качестве восьмикамерного двигател  Стирлинга; на фиг.8 - управл ющее устройство дл  двигател  Стирлингасогласно фиг.7, поперечный разрез; на фиг.9 - управл ющее устройство дл  двигател  Стирлинга согласно фиг.7, продольный разрез; на фиг.10 - установка в виде четырехтактного двигател , продольный разрез; на фиг.11 - установка в виде четырехтактного двигател , поперечный разрез; на фиг.12 00

00

00

о

OJ

00

четыре такта дл  соответствующих четырех камер двигател  в установке согласно фиг.10и11.

Установка преобразовани  мощности содержит корпус 1 со сферической расточкой 2, в которой размещена пара оппозит- ных поршней 3 и 4 двойного действи , жестко соединенных друг с другом посредством промежуточной ступицы 5, установленной с возможностью вращени  в корпусе 1. В корпусе 1 с возможностью возвратно-вращательного перемещени  вокруг цапф 6, размещена пластина 7, на которой жестко закреплены цапфы 6, -установленные с возможностью вращени  в стенках корпуса 1. Поршни 3 и 4 закреплены на соосных валах 8 и 9 и расположены центрально симметрично относительно промежуточной ступицы 5 по обе стороны 10 пластины 7 с возможностью взаимодействи  с последней с образованием рабочих объемов 11 и 12. Ось 13 возвратного вращени  пластины 7 расположена в центре расточки 2 корпуса 1 и под пр мым углом к оси вращени  валов 8 и 9, образу  с поршн ми 3 и 4 четыре рабочих камеры. Поршни 3 и 4 снабжены сегментными элементами 14 и .15, неподвижно соединенными с валами 8 и 9 и жестко установленными набей 13, проход щей через центр расточки 2 корпуса 1 под углом к оси валов 8 и 9, при этом периферийна  поверхность каждого поршн  3 и 4 имеет форму части шара, наиболее удаленные друг от друга участки которой соединены с промежуточной ступицей 5, а рабоча  площадь каждого поршн  3 и 4 образована двум  плоскими поверхност ми , расположенными под углом друг к другу , причем периферийна  поверхность каждого поршн  3 и 4 включает в себ  сферическую поверхность соответствующего сегментного элемента 1-4 и 15. Промежуточ- на  -ступица 5 имеет цилиндрические участки и расположена с возможностью возвратно-вращательного движени  в ответных выемках 16 и 17,. выполненных в пластине 7. В корпусе 1 расположены впускные и выпускные отверсти  18 и 19 с возможностью периодического полного или частичного перекрыти  их поршн ми 3 и 4 и/или пластмной 7.

Установка может быть выполнена таким образом, что валы 8 и 9, сегментные участки 14 и 15 и ось 13 соединены между собой в жесткий коленчатый вал 20, установленный с возможностью вращени  внутри поршней 3 и 4 на подшипниках качени  21.

Установка может быть выполнена таким образом, что коленчатый вал 20 выполнен зацело, а поршни 3 и 4 и ступица 5 выполнены из нескольких, соединенных в продольном направлении секций.

Установка может быть выполнена таким образом, что сферические периферийные

поверхности пластины 7 на участках траектории , соответствующих максимальному и минимальному объемам рабочей камеры 11 и 12, перекрывают впускное и выпускное отверсти  18 и 19, расположенные по обе

0 стороны пластины 7, а на участках увеличени  и уменьшени  объема рабочей камеры 11 и 12 сообщают последние соответственное впускным и выпускным отверсти ми 18 и 19.

5 Установка может быть выполнена таким образом, что сферические периферийные поверхности пластины 7 имеют наибольшую ширину в зоне расположени  цапф 6, причем ширина периферийных поверхно0 стей уменьшаетс  по мере удалени  от цапф 6 по окружности сферы к оси вращени  промежуточной ступицы 5, при этом пластина 7 выполнена с двум  полудисковыми част ми 22, соединенными между собой посредст5 ,вом переходных элементов 23, контактирующих с соответствующими поверхност ми поршней 3 и 4 и ступицы 5.

Установка может быть выполнена таким образом, что впускные и выпускные отвер0 сти  18 и 19 расположены с возможностью перекрыти  периферийными поверхност ми поршней 3 и 4 и пластиной 7.

Установка может быть выполнена таким образом, что впускные и выпускные отвер5 стил 18 и 19 периодически перекрываютс  только при движении поршней 3 и 4 и пластины 7 относительно корпуса 1.

Установка работает следующим образом .

0 Рабочие камеры 11 и 12 (фиг.1) формируютс  при максимальном объеме на противоположных сторонах пластины 7 между поршн ми 3 и 4 и пластиной 7.

В положении, изображенном на фиг.2,

5 отверсти  18 и 19 перекрываютс  сферическими поверхност ми пластины 7. При повороте пластины 7 в направлении вращени  коленчатого вала от положени , указанного на фиг.2, вызываемом поворотом этого ко0 ленчатого вала, св занного с поршн ми 3 и 4, вокруг оси X-Х, и соответствующем наклоне самой пластины 7 каждое отверстие 18 и 19 будет расположено напротив соответствующих рабочих камер 11 и 12. При движе5 иии пластины 7 от положени , показанного на фиг.З, к другому положению поршней 3 и 4 пластина 7 будет наклон тьс  обратно к исходному положению, показанному на фиг.2. Благодар  чему рабоча  камера 11 будет продолжать уменьшатьс  в объеме к

mln, а рабоча  камера 12 будет продолжать увеличиватьс  по объему до max после поворота блока поршней 3 и 4 на 180° от исходного положени , показанного на фиг.1 и 2.

Во врем  поворота на 360° кажда  рабоча  камера 11 и 12 осуществит полностью замкнутый раЬочий цикл с впуском и выпуском рабочей среды.

На фиг.1-4 установка может использо- ватьс  в качестве компрессора или насоса дл  подачи газообразной или жидкой среды .

На фиг.5 показан вариант использовани  установки в качестве поршневого паро- вого двигател  с трехступенчатым расширением, в котором три паровых двигател  24,25 и 26 соединены последовательно . Двигатель 24 запутываетс  острым паром, поступающим от парового котла 27 через две параллельные паровые питающие трубки 28 и 29, а отработанный пар от двигател  поступает в соседний двигатель 25 через две параллельные паровые трубки 30 и 31, откуда отработанный пар поступает через две паровые трубки 32 и 33 в третий двигатель 26, а отработанный пар через две паровые трубки 34 и 35 подаетс  на паровой конденсатор 36. От конденсатора 36 конденсат подаетс  через трубку 37 на каскад- ный резервуар 38, от которого отходит трубка, разветвл юща с  на два патрубка 39 и 40, идущих к четырехкамерному питательному .насосу 41. От питательного насоса 41 два патрубка 42 и 43 соедин ютс  с паровым котлом 27.

На фиг.7 установка используетс  в качестве восьмикамерного двигател  Стирлинга Или двигател  с замкнутой регенеративной схемой с тепловым восстановлением, в ко- торых рабоча  среда сжимаетс  и расшир етс  при различных температурных параметрах. На фиг.7 показаны четыре направл ющих канала 44, 45, 46 и 47 между двум  моторными блоками 48 и 49. Кажда  Из четырех камер 50, 51, 52 и 53 в одном моторном блоке 49 соедин етс  с соответствующим каналом 47 и камерой 50 в другом моторном блоке 48, при этом поршни 54 в одном моторном блоке 48 сдвинуты по фазе на 90° относительно поршней 54 о другом моторном блоке 49, что приводит к сжатию рабочей среды между поршн ми 54 в одном блоке на определенных стади х рабочего цикла, на других стади х - расширению сре- ды, а на последующих стади х осуществл ют передачу среды от одной рабочей камеры к другой. Мотор Стирлинга сконструирован одновременно со схемой конден- сировани .

На фиг. 8 и 9 изображено гидравлическое соединение между цапфой 55 в одном моторном блоке 56 и цапфой вала 57 в другом моторном блоке 58. Одна цапфа 55 вала жестко соединена с первым поршневым элементом 59, а друга  цапфа 57 жестко соединена с другим поршневым элементом 60. Поршневые элементы 59 и 60 размещены в общей камере 61 в общем корпусе 1. При помощи руко тки 62 в клапане 63 можно осуществить посредством каналов 64 и 65 гидравлического управлени  перемещение поршневых элементов 59 и 60 навстречу ДРУГ ДРУгу или наоборот. Таким образом в данном случае имеетс  возможность реверсировать направление вращени , начина  с нулевого положени . После этого отклонение может возрастать до 90° и продолжать увеличиватьс  до 180°.

На фиг.10, 11 и 12 изображен четырых- тактный двигатель внутреннего сгорани  66 с корпусом 67, выполненным из двух корпусных элементов 68 и 69. Аналогична  конструкци  может использоватьс  и в случае двухтактного двигател  внутреннего сгорани .

На фиг.10 изображены четыре совмещенные свечи зажигани  и топливные клапаны 70, 71, 72 и 73, т.е. единый блок из свечи зажигани  и топливного клапана дл  соответствующей камеры 74, 75, 76 и 77, а также два управл емых клапаном канала выпуска 78 и 79 и два управл емых клапаном канала продувки 80 и 81, соединенных с отдельным клапаном 82, т.е. канал дл  соответствующей пары камер. Одновременно управление свечами зажигани  и топливными клапанами может осуществл тьс  известным ранее способом. Одновременное управление открытием и закрытием каналов выпуска и продувки может осуществл тьс  частично за счет клапанного управлени  и частично скольз щим открытием и закрытием при помощи соответственно перегооодки 83 и поршней 84 и 85, В случае двухтактного двигател  внутреннего сгорани  требуетс  отдельное управление клапаном продувки, тогда как канал выпуска может открыватьс  и закрыватьс  только за счет управлени  поршн ми и перегородкой соответственно или только управлением перегородкой.

На фиг.12 показано, что посредством четырех симметрично расположенных (воображаемых ) колец 86, 87, 88 и 89, установленных концентрично относительно друг друга (одно дл  каждого из 4-х тактов), а также при помощи отверстий 90, 91, 92, 93 обозначаетс  открытое соединение (в соответствующем кольце или такте) дл  четырех

свечей зажигани  топливных клапанов 70- 73 (фиг.10), а при помощи отверстий 94 и 95 обозначаетс  открытое соединение (в соотт ветствующем кольце или такте) дл  двух каналов выпуска 78 и 79 (фиг.11), а при помощи отверстий 96 и 97 обозначаетс  открытое соединение (в соответствующем кольце или такте) дл  двух каналов продувки 80 и 81 (фиг.11). Из фиг.12 видно, что рабочие камеры, которые располагаютс  диаметрально противоположно относительно друг друга, работают в одном и том же такте, а соседние рабочие камеры, которые располагаютс  кажда  на своей стороне одного поршн  и на одной стороне перегородки, имеют взаимно последовательный такт.

Формул а изобретени  1. Установка преобразовани  мощности , содержаща  корпус со сферической расточкой, в которой размещена пара оппо- зитных поршней двойного действи , жестко соединенных друг с другом посредством промежуточной ступицы, установленной с возможностью вращени  в корпусе, впускные и выпускные отверсти , пластину, размещенную в корпусе, причем поршни закреплены на соосных валах и расположены центрально симметрично относительно промежуточной ступицы по обе стороны пластины с возможностью взаимодействи  с последней с образованием рабочих объемов , отличающа с  тем, что пластина размещена с возможностью качательного движени  вокруг цапф на пластине, а ось ее качательного движени  расположена в центре расточки корпуса и под пр мым углом к оси вращени  валов, образу  с поршнем четыре рабочих камеры, поршни снабжены сегментными элементами, неподвижно соединенными с валами и жестко установленными на оси, проход щей через центр расточки корпуса под углом к оси валов, при этом периферийна  поверхность каждого поршн  имеет форму части шара, наиболее удаленные друг от друга участки которой соединены с промежуточной ступицей, а рабоча  площадь каждого поршн  образована двум  плоскими поверхност ми, расположенными под углом одна к другой, причем периферийна  поверхность каждого поршн  включает в себ  сферическую поверхность соответствующего сегментного

элемента, промежуточна  ступица имеет цилиндрические участки и расположена с возможностью качательного движени  в ответных выемках, выполненных в пластине,

при этом впускные и выпускные отверсти  расположены в корпусе с возможностью периодического полного или частичного перекрыти  их поршнем и (или) пластиной. 2. Установка по п.1, о т л и ч а ю щ а   с   тем, что валы, сегментные участки и ось соединены между собой в жесткий коленчатый вал, установленный с возможностью вращени  внутри поршней на подшипниках качени .

3. Установка по п.2, отличающа - с   тем, что коленчатый вал выполнен заце- ло, а поршни и ступица выполнены из нескольких взаимно соединенных в продольном направлении секций.

4. Установка по пп.1-3, от л и ч а ю ща-   с   тем, что сферические периферийные поверхности пластины на участках траектории , соответствующих максимальному и минимальному объемам рабочей камеры,

перекрывают впускное и выпускное отверсти , расположенные по обе стороны, пластины , а на участках увеличени  и уменьшени  объема рабочей камеры сообщают рабочую камеру соответственно с впускным и выпускным отверсти ми.

5.-Установка по п.4, отличающа - с   тем, что.сферические периферийные поверхности пластины имеют наибольшую ширину в зоне расположени  цапф, причем

ширина периферийных поверхностей уменьшаетс  по мере удалени  от цапф по окружности сферы к оси вращени  промежуточной ступицы, при этом пластина выполнена с двум  .полудисковыми част ми,

соединёнными между собой посредством переходных элементов, контактирующих с соответствующими поверхност ми поршней и ступицы.

6. Установка по п.4 или 5, отличаю- щ а   с   тем, что впускные и выпускные отверсти  расположены с возможностью периодического перекрыти  периферийными поверхност ми поршней и пластин.

7. Установка по пп,1.-6, отличающа-   с   тем, что впускные и выпускные отверсти , периодически перекрываютс  только при движении поршней и пластины относительно корпуса.

СГ

#

X

/

-6

# СП

Фиг

9

фиг.З

дэигЛ

,32 f5 /

4 39

27

i 7/7 4( 43 /u

p#&.5

-37 38

36

ю

Г9

фг/ё Т

78

7 рЈ/& 6

44

4i

ш

69

//

69

29

ЩИ

& ы

ZQ

ФС98С81

1838634

ФигМ

75