RU2073092C1 - Piston machine - Google Patents

Piston machine Download PDF

Info

Publication number
RU2073092C1
RU2073092C1 SU5036125A RU2073092C1 RU 2073092 C1 RU2073092 C1 RU 2073092C1 SU 5036125 A SU5036125 A SU 5036125A RU 2073092 C1 RU2073092 C1 RU 2073092C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pusher
shaft
machine according
piston
housing
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Григорьевич Соколов
Сергей Никитович Черников
Яков Грч Марков
Original Assignee
Александр Григорьевич Соколов
Сергей Никитович Черников
Яков Грч Марков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Григорьевич Соколов, Сергей Никитович Черников, Яков Грч Марков filed Critical Александр Григорьевич Соколов
Priority to SU5036125 priority Critical patent/RU2073092C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2073092C1 publication Critical patent/RU2073092C1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18—Multi-cylinder engines
    • F02B75/24—Multi-cylinder engines with cylinders arranged oppositely relative to main shaft and of "flat" type
    • F02B75/246—Multi-cylinder engines with cylinders arranged oppositely relative to main shaft and of "flat" type with only one crankshaft of the "pancake" type, e.g. pairs of connecting rods attached to common crankshaft bearing

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: shaft is made up as a rotor of an electric motor. A corresponding winding of the stator is mounted inside the housing. The pusher is connected with the housing through a spline joint. The side of the pusher is provided with at least one longitudinal groove. The housing is provided with answering groove to receive at least one ball for permitting a contact with the wall of the longitudinal groove. The pusher may be made up as a cylinder or made in block with the piston. The transmitting link may be rigidly connected with the shaft and made up as a cylinder or ball. The shaft has a radial opening wherein axially symmetric transmitting link is received for permitting rotation about its axis. EFFECT: enhanced reliability. 10 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно, к поршневым машинам с агрегатированным приводом, и может быть использовано в качестве насоса или генератора электрического тока, обладающих высокими массогабаритными характеристиками и коэффициентом полезного действия. The invention relates to mechanical engineering, and in particular, to reciprocating piston machines with an aggregate drive, and can be used as a pump or electric current generator having high overall dimensions and efficiency.

Известна поршневая машина, содержащая корпус с цилиндрической полостью, размещенный в ней поршень, кинематически связанный толкателем с валом привода, последний выполнен полым, в нем соосно установлен толкатель с возможностью осевого перемещения, на наружной поверхности толкателя выполнена замкнутая винтовая канавка, в которой размещено передаточное звено, связанное с валом, при этом разворот толкателя ограничен (SU, а.с. N 1649112, кл. F 04 B 9/02, 1991). A piston machine is known, comprising a housing with a cylindrical cavity, a piston placed in it, kinematically connected by a pusher with a drive shaft, the latter is hollow, the pusher is axially displaced axially, the closed screw groove is made on the outer surface of the pusher, in which the transmission link is located , associated with the shaft, while the pusher spread is limited (SU, A.S. N 1649112, class F 04 B 9/02, 1991).

Недостатками этой машины являются сложная конструкция, значительные габариты и невысокий КПД. The disadvantages of this machine are its complex design, significant dimensions and low efficiency.

Задачей, вытекающей из современного уровня техники, является необходимость создания конструкции поршневой машины со встроенным приводом, позволяющим улучшить массогабаритные характеристики и повысить КПД. The task arising from the current level of technology is the need to create a piston machine design with an integrated drive, which allows to improve weight and size characteristics and increase efficiency.

Указанная задача решается тем, что вал выполнен в виде ротора электродвигателя, в корпусе соответственно ему установлена обмотка статора, причем толкатель связан с корпусом шлицевыми соединением, а на его боковой поверхности выполнена по крайней мере одна продольная канавка, в корпусе выполнен соответствующий ей паз, в котором размещен с возможностью контакта со стенкой продольной канавки по крайней мере один шарик. This problem is solved by the fact that the shaft is made in the form of a rotor of an electric motor, a stator winding is installed in the housing, the pusher is connected to the housing by splined connections, and at least one longitudinal groove is made on its side surface, the corresponding groove is made in the housing, in which is placed with the possibility of contact with the wall of the longitudinal grooves of at least one ball.

Толкатель может быть выполнен в виде цилиндра и/или заодно целое с поршнем. The pusher can be made in the form of a cylinder and / or integral with the piston.

Передаточное звено может быть выполнено в виде шарика или в виде цилиндра. The transmission link can be made in the form of a ball or in the form of a cylinder.

Улучшение массогабаритных характеpистик машины и повышение ее КПД достигаются за счет того, что поскольку вал выполнен в виде ротора, а в нем выполнено отверстие, в котором размещен толкатель, а все вместе они размещаются внутри обмотки статора электродвигателя, размер корпуса устройства не превышает размера статора. Размеры поршня, толкателя, ротора геометрически вписываются в размер статора, что и приводит к снижению габаритов и массы корпуса поршневой машины, а следовательно, и определяет более высокие массогабаритные характеристики заявленного изобретения в сравнении с прототипом. Improving the overall dimensions of the machine and increasing its efficiency are achieved due to the fact that since the shaft is made in the form of a rotor, and a hole is made in it in which the pusher is placed, and all of them are placed inside the stator winding of the electric motor, the size of the device body does not exceed the size of the stator. The dimensions of the piston, pusher, rotor fit geometrically into the size of the stator, which leads to a decrease in the dimensions and mass of the body of the piston machine, and therefore determines the higher weight and size characteristics of the claimed invention in comparison with the prototype.

Кроме того, так как ось толкателя совпадает с осью цилиндрической полости, то на поршень со стороны толкателя действует только осевая сила, а составляющая, направленная перпендикулярно боковой стенке цилиндрической полости, отсутствует, что снижает силу трения поршня о стенку полости, а, следовательно, уменьшает потери энергии привода и тем самым повышает КПД заявленной поршневой машины по сравнению с прототипом. In addition, since the axis of the pusher coincides with the axis of the cylindrical cavity, only the axial force acts on the piston from the side of the pusher, and there is no component directed perpendicular to the side wall of the cylindrical cavity, which reduces the friction force of the piston against the cavity wall and, therefore, reduces drive energy loss and thereby increases the efficiency of the claimed piston machine compared to the prototype.

Разворот толкателя относительно собственной оси ограничен, что обеспечивает возможность преобразования вращательного движения вала целиком в возвратно-поступательное движение толкателя. The pusher rotation with respect to its own axis is limited, which makes it possible to convert the rotational movement of the shaft entirely into the reciprocating motion of the pusher.

Толкатель связан с корпусом шлицевым соединением, что обеспечивает свободу перемещения толкателя только вдоль оси и не позволяет ему разворачиваться вокруг оси от взаимодействия вала через поводок с замкнутой винтовой канавкой толкателя. The pusher is connected with the housing by a spline connection, which ensures freedom of movement of the pusher only along the axis and does not allow it to turn around the axis from the interaction of the shaft through a leash with a closed screw groove of the pusher.

Поршневая машина (см. чертеж) содержит корпус 1 с цилиндрической полостью 2, в которой установлен поршень 3, связанный толкателем 4 с валом 5 привода. Вал 5 выполнен в виде ротора 6 электродвигателя. В корпусе 1 с зазором к ротору 6 установлена обмотка статора 7 электродвигателя. Вдоль си вала 5 выполнено сквозное отверстие, в котором соосно ему установлен толкатель 4 с возможностью перемещения толкателя 4 вдоль оси отверстия. Вращение толкателя 4 относительно собственной оси ограничено. На боковой поверхности толкателя 4 выполнена замкнутая винтовая канавка 8, которая своей формой определяет закон перемещения толкателя 4 с поршнем 3. Канавка 8 выполнена синусоидальной формы и содержит, по крайней мере, четыре участка: участок подъема, участок спада и два участка перебега с участка подъема на участок спада и наоборот. Для предотвращения разворота толкателя 5 на наружной поверхности толкателя 4 выполнены продольные канавки 9, а в корпусе 1 выполнены соответствующие им продольные пазы 10, в которых размещены шарики 11, контактирующие с одной стороны с продольными канавками 9, а с другой стороны с пазами 10 в корпусе 1. Канавки 9 и пазы 10 с шариками 11 обеспечивают шлицевое соединение между корпусом и толкателем 4. Вместе шариков 11 можно выполнить традиционный выступ, жестко связанный с корпусом 1. Этот вариант проще первого, но при таком соединении резко возрастут силы трения между шлицевой канавкой и жестким выступом. Между валом 5 и толкателем 4 размещено передаточное звено 12, выполненное, например, в виде цилиндра, один конец которого установлен в теле вала 5, в подшипниковом узле 13, а другой его конец выполнен скругленным и углублен в канавку 9 толкателя 4. Цилиндрическое звено 12 может быть жестко связанным с телом вала 5. Но при этом резко возрастут силы трения между ним и канавкой 8, что приведет к большим потерям энеpгии и быстрому износу его и канавки 8. Поэтому вариант с шарнирным закреплением звена 12 в теле вала 5 является предпочтительнее. Закругленное окончание звена 12 позволяет уменьшить контактные напряжения между ним и канавкой 8 и тем самым повысить их долговечность. Еще одним вариантом выполнения звена 12 является сферическая форма. Установка звена 12 в шаровую опору 13 позволяет резко снизить силу трения между звеном 12 и телом вала 5, что повышает долговечность машины и ее надежность. В теле вала 5 равномерно по окружности размещены, по крайней мере, два звена 12, что позволяет более равномерно распределять силовую нагрузку на вал 5 и на толкатель 4. Толкатель 4 выполнен в виде цилиндра, жестко соединен с поршнем 3, что позволяет уменьшить габариты и массу конструкции, повысить ее прочность. Поршень 5 делит цилиндрическую полость 2 на две рабочие камеры, сообщенные с внешней средой через соответствующие им клапанные устройства 14, что позволяет использовать для работы как прямой ход поршня 3, так и обратный. В результате производительность повышается, а перепады давления в напорной магистрали уменьшаются. Вал 5 установлен на корпусе 1 в подшипниках 15. The piston machine (see drawing) contains a housing 1 with a cylindrical cavity 2, in which a piston 3 is mounted, connected by a pusher 4 with a drive shaft 5. The shaft 5 is made in the form of a rotor 6 of an electric motor. In the housing 1 with a gap to the rotor 6, the stator winding 7 of the electric motor is installed. Along the si of the shaft 5, a through hole is made in which a pusher 4 is mounted coaxially with it with the possibility of moving the pusher 4 along the axis of the hole. The rotation of the pusher 4 relative to its own axis is limited. A closed helical groove 8 is made on the lateral surface of the pusher 4, which in its shape determines the law of movement of the pusher 4 with the piston 3. The groove 8 is made sinusoidal in shape and contains at least four sections: a lift section, a drop section and two overrun sections from the lift section to the recession site and vice versa. To prevent the pusher 5 from turning, longitudinal grooves 9 are made on the outer surface of the pusher 4, and corresponding longitudinal grooves 10 are made in the housing 1, in which balls 11 are placed, which contact on the one hand with the longitudinal grooves 9, and on the other hand with the grooves 10 in the housing 1. Grooves 9 and grooves 10 with balls 11 provide a spline connection between the housing and the pusher 4. Together, the balls 11 can make a traditional protrusion, rigidly connected to the housing 1. This option is simpler than the first, but with this connection will increase dramatically sludges friction between the spline groove and a rigid protrusion. Between the shaft 5 and the pusher 4 there is a transmission link 12, made, for example, in the form of a cylinder, one end of which is installed in the body of the shaft 5, in the bearing assembly 13, and the other end is rounded and recessed into the groove 9 of the pusher 4. Cylindrical link 12 can be rigidly connected with the body of the shaft 5. But at the same time, the frictional forces between it and the groove 8 will increase sharply, which will lead to large energy losses and the rapid wear of it and the groove 8. Therefore, the option of hinging the link 12 in the body of the shaft 5 is preferable. The rounded end of the link 12 allows you to reduce contact stress between it and the groove 8 and thereby increase their durability. Another embodiment of link 12 is a spherical shape. The installation of the link 12 in the ball bearing 13 can dramatically reduce the friction force between the link 12 and the body of the shaft 5, which increases the durability of the machine and its reliability. At least two links 12 are evenly spaced in the body of the shaft 5, which makes it possible to more evenly distribute the power load on the shaft 5 and on the pusher 4. The pusher 4 is made in the form of a cylinder, is rigidly connected to the piston 3, which allows reducing the dimensions and the mass of the structure, increase its strength. The piston 5 divides the cylindrical cavity 2 into two working chambers, connected with the external environment through the corresponding valve device 14, which allows you to use both the direct stroke of the piston 3 and the reverse. As a result, productivity increases, and pressure drops in the pressure line are reduced. The shaft 5 is mounted on the housing 1 in bearings 15.

В случае, если поршневая машина работает в качестве насоса обмотки статора 7, подключают к источнику электроэнеpгии. При этом ротор 6 приходит во вращение. Вместе с ротором 6 вращается звено 12, расположенное в замкнутой винтовой канавке 8 толкателя 4. In the event that the piston machine operates as a stator winding pump 7, it is connected to a source of electrical energy. When this rotor 6 comes into rotation. Together with the rotor 6 rotates the link 12, located in a closed helical groove 8 of the pusher 4.

При этом звено 12 будет еще вращаться в шаровой опоре 13 относительно собственной оси, а толкатель 4 с поршнем 3 будут совершать возвратно-поступательное движение вдоль оси, вытесняя попеременно из каждой рабочей камеры через клапанные устройства 14 в напорную магистраль рабочее тело. In this case, the link 12 will still rotate in the ball bearing 13 relative to its own axis, and the pusher 4 with the piston 3 will reciprocate along the axis, alternately forcing the working fluid from each working chamber through valve devices 14 into the pressure manifold.

При этом в одну камеру идет засасывание рабочего тела, а из другой идет вытеснение рабочего тела под давлением в напорную магистраль. In this case, the working fluid is sucked into one chamber, and the working fluid is forced out from the other into the pressure line.

Если машина работает в качестве генератора электрического тока, рабочее тело (пар, газ, жидкость) подается попеременно под давлением то в одну, то в другую рабочие камеры. При этом поршень 3 вместе с толкателем 4 совершают возвратно-поступательное движение, которое через канавку 8 и звено 12 преобразуется во вращательное движение ротора 6, возбуждающего в обмотках статора 7 электроэнеpгию. If the machine operates as an electric current generator, the working fluid (steam, gas, liquid) is supplied alternately under pressure to one or another working chamber. In this case, the piston 3 together with the pusher 4 perform a reciprocating movement, which through the groove 8 and link 12 is converted into rotational movement of the rotor 6, which excites electric energy in the stator windings 7.

Claims (10)

1. Поршневая машина, содержащая корпус с цилиндрической полостью, размещенный в ней поршень, кинематически связанный толкателем с валом привода, последний выполнен полым, в нем соосно установлен толкатель с возможностью осевого перемещения, на наружной поверхности толкателя выполнена замкнутая винтовая канавка, в которой размещено передаточное звено, связанное с валом, при этом разворот толкателя ограничен, отличающаяся тем, что вал выполнен в виде ротора электродвигателя, а в корпусе соответственно ему установлена обмотка статора. 1. A piston machine containing a body with a cylindrical cavity, a piston placed in it, kinematically connected by a pusher with a drive shaft, the latter is hollow, the pusher is axially displaced coaxially, a closed helical groove is made on the outer surface of the pusher, in which the gear the link associated with the shaft, while the pusher rotation is limited, characterized in that the shaft is made in the form of an electric motor rotor, and a stator winding is installed in the housing accordingly. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что толкатель связан с корпусом шлицевым соединением. 2. The machine according to claim 1, characterized in that the pusher is connected to the housing by a spline connection. 3. Машина по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что на боковой поверхности толкателя выполнена по крайней мере одна продольная канавка, а в корпусе выполнен соответствующий ей паз, в котором размещен с возможностью контакта со стенкой продольной канавки по крайней мере один шарик. 3. The machine according to claims 1 and 2, characterized in that at least one longitudinal groove is made on the side surface of the pusher, and a corresponding groove is made in the housing, in which at least one ball is placed with the possibility of contact with the wall of the longitudinal groove. 4. Машина по пп.1-3, отличающаяся тем, что толкатель выполнен в виде цилиндра. 4. The machine according to claims 1 to 3, characterized in that the pusher is made in the form of a cylinder. 5. Машина по пп.1-4, отличающаяся тем, что толкатель выполнен за одно целое с поршнем. 5. The machine according to claims 1 to 4, characterized in that the pusher is made in one piece with the piston. 6. Машина по пп.1,4 и 5, отличающаяся тем, что полость корпуса разделена поршнем на две рабочие камеры, сообщенные с внешней средой посредством соответствующих клапанных устройств. 6. The machine according to claims 1, 4 and 5, characterized in that the body cavity is divided by the piston into two working chambers in communication with the external environment by means of corresponding valve devices. 7. Машина по п.1, отличающаяся тем, что передаточное звено жестко связано с валом. 7. The machine according to claim 1, characterized in that the transmission link is rigidly connected to the shaft. 8. Машина по п.1, отличающаяся тем, что в валу выполнено радиальное отверстие, в котором установлено осесимметричное передаточное звено с возможностью вращения относительно своей оси. 8. The machine according to claim 1, characterized in that the shaft has a radial hole in which an axisymmetric transmission link is mounted with the possibility of rotation about its axis. 9. Машина по п.1, отличающаяся тем, что передаточное звено выполнено в виде шарика. 9. The machine according to claim 1, characterized in that the transmission link is made in the form of a ball. 10. Машина по пп.1 и 8, отличающаяся тем, что передаточное звено выполнено в виде цилиндра, один конец которого, обращенный к толкателю, выполнен скругленным, а другой конец установлен в валу в шаровой опоре. 10. The machine according to claims 1 and 8, characterized in that the transmission link is made in the form of a cylinder, one end of which, facing the pusher, is rounded, and the other end is installed in the shaft in a ball bearing.
SU5036125 1992-03-30 1992-03-30 Piston machine RU2073092C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5036125 RU2073092C1 (en) 1992-03-30 1992-03-30 Piston machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5036125 RU2073092C1 (en) 1992-03-30 1992-03-30 Piston machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2073092C1 true RU2073092C1 (en) 1997-02-10

Family

ID=21601250

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5036125 RU2073092C1 (en) 1992-03-30 1992-03-30 Piston machine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2073092C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2549747C1 (en) * 2014-06-06 2015-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") Axial piston machine
EA026979B1 (en) * 2008-12-08 2017-06-30 Инг. Пер Гьердрум Ас Driving arrangement for a pump, compressor or similar
RU2625606C1 (en) * 2016-10-10 2017-07-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Piston machine
RU2698867C1 (en) * 2018-11-01 2019-08-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Piston machine
RU2813578C2 (en) * 2019-07-26 2024-02-13 Боян Кирилов БАХНЕВ Cam machine with adjusting mechanism

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 1649112, кл. F 04 B 9/02, 1991. *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA026979B1 (en) * 2008-12-08 2017-06-30 Инг. Пер Гьердрум Ас Driving arrangement for a pump, compressor or similar
EA026978B1 (en) * 2008-12-08 2017-06-30 Инг. Пер Гьердрум Ас Driving arrangement for a pump, compressor or similar
RU2549747C1 (en) * 2014-06-06 2015-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") Axial piston machine
RU2625606C1 (en) * 2016-10-10 2017-07-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Piston machine
RU2698867C1 (en) * 2018-11-01 2019-08-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Piston machine
RU2813578C2 (en) * 2019-07-26 2024-02-13 Боян Кирилов БАХНЕВ Cam machine with adjusting mechanism

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1157210B1 (en) Rotary power unit
EA026978B1 (en) Driving arrangement for a pump, compressor or similar
KR0127841B1 (en) Device for interconverting rotary motion and linear reciporcation motion
EP0793767A1 (en) A reciprocating machine
US20100031916A1 (en) Hypocycloid Engine
RU2073092C1 (en) Piston machine
KR960000436B1 (en) Rotating and reciprocating piston engine
EP0277123A1 (en) Rotary/linear convertor.
CN114645847B (en) Two-dimensional motor piston pump
US4185508A (en) Motion change transmission
RU2698867C1 (en) Piston machine
CN111212985A (en) Spherical device with male splines for forming a ball-and-socket joint with fingers, and oscillating pump provided with such a device
US6148776A (en) Bearing arrangement
RU2301343C1 (en) Piston machine
CN1112191A (en) Motor
SU1649112A2 (en) Plunger pump
RU1793110C (en) Hydraulic cylinder
CN114151272B (en) Multi-purpose hollow shaft plunger hydraulic motor
CN218243241U (en) Transmission mechanism and electric tool
KR100404446B1 (en) Torus crank
KR200347793Y1 (en) Structure of booster pump for milking machine
KR200302936Y1 (en) Apparatus for transforming rotary motion into linear motion
WO2004104376A1 (en) An engine with drive ring
KR100315481B1 (en) Rotating and shaking type hydraulic pump and compressor
KR100352276B1 (en) Rotating and shaking type actuator