RU220839U1 - Турбопоршневой двигатель - Google Patents

Abstract

Полезная модель предназначена для преобразования энергии рабочего тела (9) - сжатого воздуха и пара в механическую работу и может быть использована в транспортном машиностроении, сельскохозяйственном машиностроении, энергетике, жилищно-коммунальном хозяйстве. Турбопоршневой двигатель содержит ротор (1), поршень (2), клапан (4) цилиндрической формы, кран (7) подачи рабочего тела (9). Уплотнительная система цилиндра (4) турбопоршневого двигателя выполнена с уплотнительными элементами в виде уплотнительных полосок (11) на торцевых поверхностях поршня (2), на внутренней поверхности корпуса (6) и уплотнительных колец (12) на торцевых поверхностях ротора (1) и клапана (4) цилиндрической формы. Уплотнительные элементы закрывают до 90% зоны зазоров цилиндра (3) турбопоршневого двигателя, при этом зазоры между уплотнительными полосками (11) и корпусом (6), между уплотнительными кольцами (12) и корпусом (6) составляют от 0 до 0,1 мм.

Description

Полезная модель относится к областям транспортного машиностроения, сельскохозяйственного машиностроения, энергетики, жилищно-коммунального хозяйства и предназначена для преобразования энергии рабочего тела в механическую работу в турбопоршневых двигателях.

Уровень техники

Из уровня техники известен турбопоршневой двигатель содержащий корпус, ротор, поршень, клапан, цилиндр, кран подачи рабочего тела. Зубчатая шестерня на валу ротора зацеплена зубчатой шестерней одинакового диаметра на валу клапана. Поршень под действием потенциальной энергии рабочего тела может перемещаться в цилиндре относительно неподвижного корпуса и непосредственно передавать вращательное движение на ротор с валом без промежуточных передач. Ротор, закрепленный на валу, имеет цилиндрическую форму и помещен в цилиндрический корпус. Поршень, закрепленный на роторе по окружности, помещен в уширение цилиндрического корпуса - в цилиндр с клапаном цилиндрической формы. Сторона поршня, на которую может оказывать давление рабочее тело, имеет прямоугольную форму. Клапан цилиндрической формы, закрепленный на валу и помещенный в отверстие в цилиндре, может вращаться в цилиндре. Между клапаном и ротором имеется минимальный зазор. Клапан может создавать закрытое пространство в цилиндре между поршнем и клапаном. Клапан имеет вырез по окружности для пропуска поршня под клапаном. Рабочее тело подают в цилиндр между клапаном цилиндрической формы и поршнем при открытом кране для пуска двигателя при помощи крана подачи рабочего тела установленного в корпусе турбопоршневого двигателя рядом с цилиндром, после того как поршень в цилиндре проходит под вырезом по окружности на клапане, а вырез по окружности на клапане минует цилиндр и рабочее тело проходит минимальное расстояние от крана подачи рабочего тела до цилиндра с минимальными потерями энергии и объема рабочего тела.

Источник информации:

Описания изобретения к патенту RU 2364726 С2 и к полезной модели RU №143312 U1.

Аналогом данной полезной модели является турбопоршневой двигатель, описанный в патенте RU №143312 U1 В. Батленовым.

Основные сходства данной полезной модели с аналогом:

1. Крутящий момент вала ротора в турбопоршневом двигателе создается путем подачи рабочего тела в цилиндр.

2. Клапан цилиндрической формы, закрепленный на валу и помещенный в отверстие в цилиндре, может вращаться в цилиндре. Между клапаном и ротором имеется минимальный зазор. Клапан цилиндрической формы может создавать закрытое пространство в цилиндре между поршнем и клапаном. Клапан имеет вырез по окружности для пропуска поршня под клапаном.

3. Зубчатая шестерня на валу ротора зацеплена зубчатой шестерней одинакового диаметра на валу клапана цилиндрической формы.

4. Рабочее тело подают в цилиндр между клапаном цилиндрической формы и поршнем при открытом кране для пуска двигателя при помощи крана подачи рабочего тела установленного в корпусе турбопоршневого двигателя рядом с цилиндром, после того как поршень в цилиндре проходит под вырезом по окружности на клапане, а вырез по окружности на клапане минует цилиндр и рабочее тело проходит минимальное расстояние от крана подачи рабочего тела до цилиндра с минимальными потерями энергии и объема рабочего тела.

5. Зубчатые шестерни одинакового диаметра образуют зубчатую передачу для подачи крутящего момента от вала ротора на кран подачи рабочего тела и для синхронной работы ротора и поршня в цилиндре с краном подачи рабочего тела.

Основные недостатки турбопоршневого двигателя, описанного в патенте на полезную модель RU №143312 U1 В. Батленовым:

1. Негерметичность цилиндра, из-за чего происходит потеря давления рабочего тела в цилиндре двигателя.

2. В зонах зазоров между торцами ротора и корпусом, между торцами клапана цилиндрической формы и корпусом, между торцами поршня и корпусом, между клапаном цилиндрической формы и корпусом отсутствуют уплотнительные элементы.

Раскрытие полезной модели

Полезная модель разработана для улучшения герметичности цилиндра и является логическим усовершенствованием турбопоршневого двигателя, описанного В. Батленовым в патентах на изобретение RU №2364726, RU №2454545 и в патенте на полезную модель RU №143312 U1.

Существенные признаки, характеризующие полезную модель и их отличие от аналога:

1. Уплотнительная система цилиндра турбопоршневого двигателя выполнена с уплотнительными элементами в виде уплотнительных полосок на торцевых поверхностей поршня, на внутренней поверхности корпуса и уплотнительных колец на торцевых поверхностей ротора и клапана цилиндрической формы.

2. Уплотнительные элементы закреплены в пазах с перемычками, пазы и уплотнительные элементы в поперечном сечении имеют форму равнобедренной трапеции для надежной фиксации уплотнительных элементов в пазах.

3. При давлении рабочего тела в цилиндре турбопоршневого двигателя до 5 атм уплотнительные кольца и уплотнительные полоски выполнены в два ряда, а при больше 5 атм - выполнены в три ряда.

4. Уплотнительные элементы закрывают до 90% зоны зазоров цилиндра турбопоршневого двигателя.

Техническим результатом является улучшение герметичности цилиндра и уменьшение потерь рабочего тела не производящих полезную работу.

Технический результат достигается тем, что в турбопоршневой двигатель, содержащий корпус, в котором расположен цилиндр, ротор на валу, поршень, клапан цилиндрической формы на валу, зубчатые шестерни одинакового диаметра образуют зубчатую передачу с возможностью передачи крутящего момента от вала ротора на вал клапана цилиндрической формы, кран подачи рабочего тела установлен в корпусе турбопоршневого двигателя рядом с цилиндром, зубчатые шестерни одинакового диаметра образуют зубчатую передачу с возможностью передачи крутящего момента от вала ротора на кран подачи рабочего тела, окно подачи рабочего тела в цилиндр и отверстие для выпуска отработанного рабочего тела из цилиндра, введена дополнительно уплотнительная система цилиндра, состоящая из уплотнительных элементов в виде уплотнительных полосок на торцевых поверхностях поршня, на внутренней поверхности корпуса и уплотнительных колец на торцевых поверхностях ротора и клапана цилиндрической формы в зоне зазоров поршня, ротора и клапана с корпусом. Уплотнительные элементы закрывают до 90% зоны зазоров цилиндра турбопоршневого двигателя.

Краткое описание чертежей

Перечень фигур с краткими пояснениями:

1. На фиг. 1 изображена схема четырехцилиндрового турбопоршневого двигателя в поперечном разрезе с краном подачи рабочего тела, установленным в корпусе четырехцилиндрового турбопоршневого двигателя.

2. На фиг. 2 изображена схема четырехцилиндрового турбопоршневого двигателя в поперечном разрезе, фрагмент крупным планом корпуса и торцевых поверхностей поршня и ротора с изображением уплотнительных полос и уплотнительных колец.

3. На фиг. 3 изображена схема четырехцилиндрового турбопоршневого двигателя в продольном разрезе, фрагмент крупным планом поршня, ротора, корпуса в зоне зазоров.

Фиг. 1, где 1 - ротор цилиндрической формы;

2 - поршень, на поршень оказывает давление рабочее тело в цилиндре и создает крутящий момент вала ротора;

3 - цилиндр, в цилиндре перемещается поршень под давлением рабочего тела;

4 - клапан цилиндрической формы;

5 - вырез по окружности на клапане для пропуска поршня под клапаном;

6 - корпус турбопоршневого двигателя;

7 - кран подачи рабочего тела цилиндрической формы;

8 - окно подачи рабочего тела в цилиндр;

9 - рабочее тело - сжатый воздух, пар;

10 - отверстие для выпуска отработанного рабочего тела;

11 - уплотнительные полоски;

12 - уплотнительные кольца;

Фиг. 2, где 13 - перемычки;

Фиг. 3, где 14 - пазы, в поперечном сечении в форме равнобедренной трапеции;

15 - уширение поршня;

Осуществление полезной модели.

Частный случай - четырехцилиндровый турбопоршневой двигатель. Технические характеристики четырех цилиндрового турбопоршневого двигателя «Пул-кар» представлены в таблице.

Рабочее тело 9, при открытом кране 7 подачи рабочего тела цилиндрической формы поступает в цилиндр 3 между поршнем 2 и клапаном 4, расширяясь, приводит в движение поршень 2 в цилиндре 3 и поршень 2 передает вращательное движение, непосредственно, без промежуточных передач на ротор 1, создавая крутящий момент вала ротора 1, и энергия рабочего тела 9 превращается в механическую работу. Отработанное рабочее тело 9 выходит из цилиндра 3 через отверстие 10 для выпуска отработанного рабочего тела 9 в выпускной коллектор, а затем - в атмосферу. Аккумулятор рабочего тела 9 периодически пополняют рабочим телом 9. Четырехцилиндровый турбопоршневой двигатель способен преобразовать энергию рабочего тела 9 в механическую работу.

Технический результат достигается введением в аналог полезной модели уплотнительной системы каждого цилиндра 3, состоящая из уплотнительных элементов в виде уплотнительных полосок 11 на торцевых поверхностях поршня 2 и на внутренней поверхности корпуса 6, и уплотнительных колец 12 на торцевых поверхностях ротора 1 и клапана 4 - в зоне зазоров поршня 2, ротора 1, клапана 4 с корпусом 6, при этом уплотнительные элементы размещены в пазах 14 в форме равнобедренной трапеции в поперечном сечении с перемычками 13. Уплотнительные элементы закрывают до 90% зоны зазоров цилиндра 3 турбопоршневого двигателя, при этом зазоры между уплотнительными полосками 11 и корпусом 6, между уплотнительными кольцами 12 и корпусом 6 составляют от 0 до 0,1 мм.

Claims (4)

1. Турбопоршневой двигатель, содержащий корпус, в котором расположен цилиндр, ротор на валу, поршень, клапан цилиндрической формы на валу, зубчатые шестерни одинакового диаметра образуют зубчатую передачу с возможностью передачи крутящего момента от вала ротора на вал клапана цилиндрической формы, кран подачи рабочего тела установлен в корпусе турбопоршневого двигателя рядом с цилиндром, зубчатые шестерни одинакового диаметра образуют зубчатую передачу с возможностью передачи крутящего момента от вала ротора на кран подачи рабочего тела, окно подачи рабочего тела в цилиндр и отверстие для выпуска отработанного рабочего тела из цилиндра, отличающийся тем, что уплотнительная система цилиндра выполнена с уплотнительными элементами в виде уплотнительных полосок на торцевых поверхностях поршня, на внутренней поверхности корпуса и уплотнительных колец на торцевых поверхностях ротора и клапана цилиндрической формы.

2. Турбопоршневой двигатель по п. 1, отличающийся тем, что уплотнительная система цилиндра выполнена с уплотнительными элементами в виде уплотнительных полосок и уплотнительных колец для закрытия зон зазоров между клапаном цилиндрической формы и корпусом, между ротором и корпусом, между поршнем и корпусом, уплотнительные элементы закреплены в пазах с перемычками, пазы и уплотнительные элементы в поперечном сечении имеют форму равнобедренной трапеции для надежной фиксации уплотнительных элементов в пазах.

3. Турбопоршневой двигатель по п. 1, отличающийся тем, что при давлении рабочего тела в цилиндре турбопоршневого двигателя до 5 атм уплотнительные кольца и уплотнительные полоски выполнены в два ряда, а при больше 5 атм - выполнены в три ряда.

4. Турбопоршневой двигатель по п. 1, отличающийся тем, что уплотнительные элементы закрывают до 90% зоны зазоров цилиндра турбопоршневого двигателя.

Images