RU2217595C2

RU2217595C2 - Variable-stroke engine and valve

Info

Publication number: RU2217595C2
Application number: RU2001126397/06A
Authority: RU
Inventors: Эдвард Л. САЙМОНДЗ (US); Эдвард Л. САЙМОНДЗ
Original assignee: Термал Дайнэмикс, Инк.
Priority date: 1999-03-01
Filing date: 1999-03-01
Publication date: 2003-11-27
Also published as: MXPA01008832A; CN1344348A; WO2000052305A1; CA2365827A1; CN1135293C; BR9917187A; JP2002538362A; AU2886699A; KR20020005609A; EP1157191A1; WO2000052305A8

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines. SUBSTANCE: proposed engine 10 contains shaft 16 of valve, housing 12 with cylinder 14 with first and second inlets 18, 22 and first and second outlets 20, 24, for liquid medium. Shaft 16 has slots 26, 28, 90 and 92. In first position of shaft 16 liquid medium flow between first inlet 18 and first outlet 20 is cut off, and between second inlet 22 and second outlet 24 is provided. In second position of shaft 16 liquid medium flow between first inlet 18 and first outlet 20 is provided and between second inlet 22 and second outlet 24 is cut off. Valve is connected to drive cylinder 48 provided with piston 54 and coupled with first outlet 20 and second inlet 22 for liquid medium. Device 42 is provided to set shaft 16 in rotation. When liquid medium pressure rises, stroke of piston 52 increases, and speed of rotation of shaft 16 remains constant. EFFECT: improved efficiency owing to provision of valve rotation at constant speed. 17 cl, 4 dwg

Description

Предпосылки создания изобретения
Область техники
Изобретение касается в общем клапана и связанного с ним приводимого в действие поршнем двигателя и более конкретно двигателя с переменным ходом и клапана, вращающегося с постоянной скоростью.BACKGROUND OF THE INVENTION
Technical field
The invention relates generally to a valve and its associated piston-driven engine, and more particularly to a variable-stroke engine and a valve rotating at a constant speed.

Описание известного уровня техники
Известно, что в существующих устройствах внутреннего сгорания поршневого типа для нагнетания жидкого углеводорода в поршневой узел оттягивают поршень наружу для создания вакуума достаточно сильного, чтобы испарить углеводород, и затем сжимают углеводород перед его зажиганием. Поскольку сжигание газообразного углеводорода обычно создает отходы и использует большую часть окислителя внутри поршневого узла, необходимо затратить усилия, чтобы удалить отходы и ввести новый окислитель в поршневой узел прежде, чем может сгореть дополнительный углеводород.Description of the prior art
It is known that in existing piston-type internal combustion devices for pumping liquid hydrocarbon into a piston assembly, the piston is pulled outward to create a vacuum strong enough to vaporize the hydrocarbon, and then the hydrocarbon is compressed before ignition. Since burning gaseous hydrocarbon typically creates waste and utilizes most of the oxidizing agent inside the piston assembly, it is necessary to expend efforts to remove the waste and introduce a new oxidizing agent into the piston assembly before additional hydrocarbon can be burned.

Одним недостатком, связанным с двигателем внутреннего сгорания, является загрязнение, образуемое таким двигателем. Кроме того, поскольку обычно топливо в двигателях внутреннего сгорания полностью не сгорает, внутри поршня образуются отложения отходов, которые могут либо уменьшать эффективность двигателя, либо требовать регулярного технического обслуживания двигателя. One drawback associated with an internal combustion engine is the pollution generated by such an engine. In addition, since usually fuel in internal combustion engines does not completely burn out, waste deposits are generated inside the piston that can either reduce engine efficiency or require regular engine maintenance.

Дополнительный недостаток, связанный с двигателями внутреннего сгорания, заключается в диапазоне скоростей, в котором работают типичные двигатели внутреннего сгорания. Поскольку двигатели внутреннего сгорания функционируют на основании заранее определенной длины хода, сила от сгорания должна быть по меньшей мере адекватна перемещению поршня на эту заранее определенную длину хода. Однако сила также не должна быть слишком большой, иначе компоненты двигателя внутреннего сгорания могут повреждаться. Хотя "силой" хода можно управлять, длину хода в двигателе внутреннего сгорания обычно изменять нельзя. Соответственно, транспортные средства, приводимые двигателями внутреннего сгорания, обычно нуждаются в сцеплении и зубчатой передаче для повышения или понижения вращательной энергии, производимой двигателем внутреннего сгорания. An additional disadvantage associated with internal combustion engines is the speed range in which typical internal combustion engines operate. Since internal combustion engines operate on the basis of a predetermined stroke length, the combustion force must be at least adequate to move the piston by this predetermined stroke length. However, the force should also not be too large, otherwise the components of the internal combustion engine may be damaged. Although the "strength" of the stroke can be controlled, the stroke length in the internal combustion engine cannot usually be changed. Accordingly, vehicles driven by internal combustion engines generally need clutch and gearing to increase or decrease the rotational energy produced by the internal combustion engine.

Обсуждавшиеся выше трудности, с которыми сталкиваются в известной технике, по существу, устранены настоящим изобретением. Настоящее изобретение предназначено для обеспечения двигателя с переменным ходом клапаном, вращающимся с постоянной скоростью, для увеличения эффективности и снижения недостатков, связанных с известными двигателями внутреннего сгорания. The above-discussed difficulties encountered in the prior art are substantially eliminated by the present invention. The present invention is intended to provide an engine with a variable stroke valve rotating at a constant speed, to increase efficiency and reduce the disadvantages associated with known internal combustion engines.

Краткое изложение сущности изобретения
В соответствии с изобретением система гидравлического клапана содержит кожух клапана, образующий полый цилиндр; первый вход для текучей среды в связи по текучей среде с полым цилиндром; первый выход для текучей среды в связи по текучей среде с полым цилиндром; второй вход для текучей среды в связи по текучей среде с полым цилиндром; второй выход для текучей среды в связи по текучей среде с полым цилиндром; вал, расположенный внутри полого цилиндра и выполненный с возможностью поворота между первым положением, по существу, перекрывающим связь по текучей среде между первым входом для текучей среды и первым выходом для текучей среды, и вторым положением, по существу, перекрывающим связь по текучей среде между вторым входом для текучей среды и вторым выходом для текучей среды; в которой вал снабжен первой прорезью и второй прорезью; где первая прорезь ориентирована на валу таким образом, что открывает связь по текучей среде между первым входом для текучей среды и вторым выходом для текучей среды, когда вал находится во втором положении; в которой вторая прорезь ориентирована на валу таким образом, что открывает связь по текучей среде между первым входом для текучей среды и первым выходом для текучей среды, когда вал находится во втором положении; и средство, подсоединенное к валу для поворачивания вала между первым положением и вторым положением.Summary of the invention
In accordance with the invention, the hydraulic valve system comprises a valve housing defining a hollow cylinder; a first fluid inlet in fluid communication with the hollow cylinder; a first fluid outlet in fluid communication with the hollow cylinder; a second fluid inlet in fluid communication with the hollow cylinder; a second fluid outlet in fluid communication with the hollow cylinder; a shaft disposed within the hollow cylinder and rotatable between a first position substantially overlapping a fluid connection between a first fluid inlet and a first fluid outlet, and a second position essentially blocking a fluid communication between a second a fluid inlet and a second fluid outlet; in which the shaft is provided with a first slot and a second slot; where the first slot is oriented on the shaft in such a way that it opens up fluid communication between the first fluid inlet and the second fluid outlet when the shaft is in the second position; in which the second slot is oriented on the shaft in such a way that it opens a fluid connection between the first fluid inlet and the first fluid outlet when the shaft is in the second position; and means connected to the shaft for rotating the shaft between the first position and the second position.

Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет вид сбоку в поперечном разрезе, показывающий узел клапана и узел поршня по настоящему изобретению;
фиг. 2 представляет вид в перспективе узла клапана и узла поршня, изображенных на фиг.1;
фиг. 3 представляет изображение в разобранном виде узла клапана и узла поршня, показанных на фиг.2.Brief Description of the Drawings
FIG. 1 is a cross-sectional side view showing a valve assembly and a piston assembly of the present invention;
FIG. 2 is a perspective view of the valve assembly and the piston assembly of FIG. 1;
FIG. 3 is an exploded view of the valve assembly and the piston assembly shown in FIG. 2.

Фиг. 4 представляет вид сверху в поперечном разрезе, показывающий узел клапана и поршня, изображенный на фиг.1. FIG. 4 is a top cross-sectional view showing the valve and piston assembly of FIG. 1.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления
Что касается чертежей, то двигатель с переменным ходом на фиг.1 обозначен в общем ссылочной позицией (10). Как показано на фиг.3, двигатель с переменным ходом включает в себя кожух (12) клапана. В предпочтительном варианте осуществления, кожух (12) клапана сделан из алюминия и снабжен полым цилиндром (14) для размещения вала (16) клапана. Кожух (12) клапана сконструирован так, что образует первый вход (18) для текучей среды в связи по текучей среде с полым цилиндром (14) и первый выход (20) для текучей среды, который также находится в связи по текучей среде с полым цилиндром (14). Как показано на фиг.1, в кожухе (12) клапана также образован второй вход (22) для текучей среды и второй выход (24) для текучей среды.Detailed Description of a Preferred Embodiment
As for the drawings, the variable stroke engine in FIG. 1 is indicated generally by the reference number (10). As shown in FIG. 3, the variable stroke engine includes a valve housing (12). In a preferred embodiment, the valve housing (12) is made of aluminum and provided with a hollow cylinder (14) to accommodate the valve shaft (16). The valve housing (12) is designed to form a first fluid inlet (18) in fluid communication with the hollow cylinder (14) and a first fluid inlet (20) that is also in fluid communication with the hollow cylinder (14). As shown in FIG. 1, a second fluid inlet (22) and a second fluid outlet (24) are also formed in the valve housing (12).

Как показано на фиг.3, вал (16) клапана снабжен первой прорезью (26) и второй прорезью (28). Вал (16) клапана также снабжен первым кольцевым гнездом (30), вторым кольцевым гнездом (32) и третьим кольцевым гнездом (34). На первом кольцевом гнезде (30), втором кольцевом гнезде (32) и третьем кольцевом гнезде (34) установлены три тефлоновых кольца (36), (38) и (40), которые предотвращают утечку текучей среды между валом (16) клапана и полым цилиндром (14). As shown in FIG. 3, the valve shaft (16) is provided with a first slot (26) and a second slot (28). The valve shaft (16) is also provided with a first annular socket (30), a second annular socket (32) and a third annular socket (34). Three Teflon rings (36), (38) and (40) are installed on the first annular socket (30), the second annular socket (32) and the third annular socket (34), which prevent leakage of fluid between the valve shaft (16) and the hollow cylinder (14).

Как показано на фиг.2, к кожуху (12) клапана прикреплен вращающий механизм (42) вала, который оперативно прикреплен к ключу (44), выступающему из вала (16) клапана, показанного на фиг.3. Вращающим механизмом (42) вала может быть маленький электродвигатель или любое аналогичное известное в технике вращающее устройство. As shown in FIG. 2, a shaft rotating mechanism (42) is attached to the valve housing (12), which is operatively attached to a key (44) protruding from the valve shaft (16) shown in FIG. 3. The rotating mechanism (42) of the shaft may be a small electric motor or any similar rotating device known in the art.

Как показано на фиг.3, первая прорезь (26) и вторая прорезь (28) вала (16) клапана расположены на противоположных сторонах вала (16) клапана. Соответственно, когда вал (16) клапана размещен внутри полого цилиндра (14) кожуха (12) клапана, как показано на фиг.1, вторая прорезь (28) открывает связь по текучей среде между вторым входом (22) для текучей среды и вторым выходом (24) для текучей среды. Когда вторая прорезь (28) открывает связь по текучей среде между вторым входом (22) для текучей среды и вторым выходом (24) для текучей среды, как показано на фиг.1, первая прорезь (26) полностью закрыта кожухом (12) клапана (фиг.1 и 3). Следовательно, участок вала (16) клапана на противоположной стороне первой прорези (26) перекрывает связь по текучей среде между первым входом (18) для текучей среды и первым выходом (20) для текучей среды. As shown in FIG. 3, the first slot (26) and the second slot (28) of the valve shaft (16) are located on opposite sides of the valve shaft (16). Accordingly, when the valve shaft (16) is located inside the hollow cylinder (14) of the valve housing (12), as shown in FIG. 1, the second slot (28) opens up fluid communication between the second fluid inlet (22) and the second outlet (24) for fluid. When the second slot (28) opens up fluid communication between the second fluid inlet (22) and the second fluid outlet (24), as shown in FIG. 1, the first slot (26) is completely closed by the valve housing (12) ( figure 1 and 3). Therefore, a portion of the valve shaft (16) on the opposite side of the first slot (26) overlaps the fluid communication between the first fluid inlet (18) and the first fluid outlet (20).

Точно так же, когда вращающий механизм (42) вала поворачивает вал (16) клапана на сто восемьдесят градусов, первая прорезь (26) открывает связь по текучей среде между первым входом (18) для текучей среды и первым выходом (20) для текучей среды, в то время как участок вала (16) клапана, противоположный второй прорези (28), перекрывает связь по текучей среде между вторым входом (22) для текучей среды и вторым выходом (28) для текучей среды. В предпочтительном варианте осуществления, прорези (26) и (28) и входы (18) и (22) и выходы (20) и (24) имеют такие размеры, что когда связь по текучей среде между первым входом (18) для текучей среды и первым выходом (20) для текучей среды открыта, связь по текучей среде между вторым входом (22) для текучей среды и вторым выходом (24) для текучей среды закрыта. Точно так же, когда связь по текучей среде между вторым входом (22) для текучей среды и вторым выходом (24) для текучей среды открыта, связь по текучей среде между первым входом (18) для текучей среды и первым выходом (20) для текучей среды закрыта. Similarly, when the shaft rotation mechanism (42) rotates the valve shaft (16) one hundred and eighty degrees, the first slot (26) opens up fluid communication between the first fluid inlet (18) and the first fluid outlet (20) while a portion of the valve shaft (16) opposite the second slot (28) overlaps the fluid connection between the second fluid inlet (22) and the second fluid outlet (28). In a preferred embodiment, the slots (26) and (28) and the inlets (18) and (22) and the outlets (20) and (24) are sized such that when the fluid connection is between the first fluid inlet (18) and the first fluid outlet (20) is open, fluid communication between the second fluid inlet (22) and the second fluid outlet (24) is closed. Similarly, when the fluid communication between the second fluid inlet (22) and the second fluid outlet (24) is open, the fluid communication between the first fluid inlet (18) and the first fluid outlet (20) Wednesday is closed.

К кожуху (12) клапана прикреплен кожух (46) привода, который образует приводной цилиндр (48), как показано на фиг.1. В предпочтительном варианте осуществления, кожух (46) привода сконструирован из бесшовных труб из нержавеющей стали. Кожух (46) привода предпочтительно прикреплен к коробке (50) привода, которая предпочтительно сделана из алюминия. Внутри приводного цилиндра (48) предусмотрен поршень (52). Поршень (52) предпочтительно сконструирован с алюминиевой крышкой (54) и алюминиевым основанием (56). Поскольку поршень (52) является поршнем качающегося типа, он снабжен пластмассовым уплотнительным кольцом (58), которое позволяет поршню (52) поворачиваться на два градуса от положения, перпендикулярного к центральной оси приводного цилиндра (48), в то же время сохраняя уплотнение между уплотнительным кольцом (58) и кожухом (46) привода. Attached to the valve housing (12) is a drive housing (46), which forms a drive cylinder (48), as shown in FIG. In a preferred embodiment, the drive housing (46) is constructed of seamless stainless steel pipes. The drive casing (46) is preferably attached to the drive box (50), which is preferably made of aluminum. A piston (52) is provided inside the drive cylinder (48). The piston (52) is preferably constructed with an aluminum cap (54) and an aluminum base (56). Since the piston (52) is a swing type piston, it is equipped with a plastic O-ring (58), which allows the piston (52) to rotate two degrees from the position perpendicular to the central axis of the drive cylinder (48), while maintaining a seal between the sealing the ring (58) and the casing (46) of the drive.

Шатун (60), предпочтительно изготовленный из закаленной стали, прикреплен к поршню (52) крепежным винтом (62) (фиг.1). Как показано на фиг.3, шатун (60) снабжен проушиной (62), которая крепится внутри вилки (64) поворотного кронштейна (66). Внутри проушины (62) установлен игольчатый роликовый подшипник (68) или известный в технике аналогичный подшипник, для снижения трения. Игольчатый роликовый подшипник (68) размещен внутри проушины (62), проушина (62) расположена внутри вилки (64), а установочный штифт (70), изготовленный из закаленной стали, установлен через первую проушину (72) вилки (64), игольчатый роликовый подшипник (68) и вторую проушину (74) вилки (64). Установочный штифт предпочтительно изготавливают из закаленной стали, чтобы он выдерживал большие давления, связанные с приведением в действие шатуна (60). Поворотный кронштейн (66) предпочтительно изготавливают из закаленной стали и выполняют в нем большое отверстие (76) с целью размещения пары приводных заклинивающих сухарей (78). Приводные заклинивающие сухари (78) подсоединены к ведущему валу (80) таким образом, что передают вращательную энергию от поворотного кронштейна (66) ведущему валу (80) на приводном ходу, и обеспечивают возможность "свободного хода" ведущего вала (80) относительно поворотного кронштейна (66) на возвратном ходу так, чтобы ведущий вал (80) не поворачивался в противоположном направлении. Как показано на фиг. 2, ведущий вал (80) проходит через коробку (50) привода для приведения в действие транспортного средства или какого-либо другого приводимого в действие устройства. A connecting rod (60), preferably made of hardened steel, is attached to the piston (52) by a fixing screw (62) (FIG. 1). As shown in FIG. 3, the connecting rod (60) is provided with an eye (62), which is mounted inside the yoke (64) of the swing arm (66). A needle roller bearing (68) or a similar bearing known in the art is installed inside the eye (62) to reduce friction. A needle roller bearing (68) is placed inside the eye (62), an eye (62) is located inside the yoke (64), and a locating pin (70) made of hardened steel is installed through the first eye (72) of the yoke (64), the needle roller a bearing (68) and a second eye (74) of the yoke (64). The locating pin is preferably made of hardened steel to withstand the high pressures associated with actuating the connecting rod (60). The swivel bracket (66) is preferably made of hardened steel and a large hole (76) is made in it in order to accommodate a pair of drive jamming crackers (78). The drive jammed crackers (78) are connected to the drive shaft (80) in such a way that they transmit rotational energy from the swing arm (66) to the drive shaft (80) on the drive stroke and allow the drive shaft to “freely move” relative to the swing arm (66) on the return stroke so that the drive shaft (80) does not turn in the opposite direction. As shown in FIG. 2, a drive shaft (80) passes through a drive box (50) to drive a vehicle or some other driven device.

Генератор (82) гидростатического давления оперативно соединен связью по текучей среде с первым входом (18) для текучей среды (фиг.2). В предпочтительном варианте осуществления, генератором (82) давления является парогенератор, а генератором (82) давления может быть, конечно, любое аналогичное устройство. Генератор (82) гидростатического давления подсоединен к первому входу (18) для текучей среды через шланг (84) передачи (фиг.2 и 3). В предпочтительном варианте осуществления, второй выход (24) для текучей среды также подсоединен к генератору (82) гидростатического давления дополнительным шлангом (86) передачи. The hydrostatic pressure generator (82) is operatively connected by fluid communication with the first fluid inlet (18) (FIG. 2). In a preferred embodiment, the pressure generator (82) is a steam generator, and the pressure generator (82) can, of course, be any similar device. The hydrostatic pressure generator (82) is connected to the first fluid inlet (18) through a transmission hose (84) (FIGS. 2 and 3). In a preferred embodiment, the second fluid outlet (24) is also connected to the hydrostatic pressure generator (82) with an additional transmission hose (86).

Как показано на фиг.2, двигатель (10) с переменным ходом также снабжен дополнительным узлом (88) клапана и поршня. Дополнительный узел (88) клапана и поршня, по существу, аналогичен по конструкции узлу, описанному выше. Однако, как показано на фиг.3, вал (16) клапана снабжен третьей прорезью (90) и четвертой прорезью (92), расположенными на валу (16) клапана в обратном порядке относительно положений первой прорези (26) и второй прорези (28). Это расположение прорезей (26), (28), (90) и (92) заставляет описанный выше поршень (52) двигаться, когда поршень (94) дополнительного узла (88) клапана и поршня возвращается в исходное положение, и возвращаться в исходное положение, когда поршень (94) дополнительного узла (88) клапана и поршня приводится в действие. Это дополнительное приведение в действие поршней (52) и (94) заставляет ведущий вал (80), по существу, непрерывно приводиться одним из двух поршней (52) и (94). As shown in FIG. 2, the variable stroke engine (10) is also provided with an additional valve and piston assembly (88). The additional valve and piston assembly (88) is substantially similar in design to the assembly described above. However, as shown in FIG. 3, the valve shaft (16) is provided with a third slot (90) and a fourth slot (92) located on the valve shaft (16) in the reverse order with respect to the positions of the first slot (26) and the second slot (28) . This arrangement of the slots (26), (28), (90) and (92) causes the piston (52) described above to move when the piston (94) of the additional valve assembly (88) and the piston returns to its original position and returns to its original position when the piston (94) of the additional valve assembly (88) and piston is actuated. This additional actuation of the pistons (52) and (94) causes the drive shaft (80) to be substantially continuously driven by one of the two pistons (52) and (94).

Как показано на фиг.4, предусмотрены две возвратные пружины (96) и (98), чтобы возвращать поворотный кронштейн (66), описанный выше, и поворотный кронштейн (100) дополнительного узла (88) клапана и поршня в исходное положение. Когда каждый поворотный кронштейн (66) и (100) поочередно переходит к исходному положению, поворотные кронштейны (66) и (100) перемещают свои соответственные поршни (52) и (94) также в исходное положение. As shown in FIG. 4, two return springs (96) and (98) are provided to return the pivot bracket (66) described above and the pivot bracket (100) of the valve and piston assembly (88) to their original position. When each swing arm (66) and (100) alternately moves to its original position, the swing arms (66) and (100) move their respective pistons (52) and (94) also to their original position.

Возвратные пружины (96) и (98) прикреплены к коробке (50) привода вокруг ведущего вала (80). Каждая возвратная пружина (96) и (98) обеспечена рычагом возврата (102) и (104) и крепежным пальцем (106) и (108). После крепления возвратных пружин (96) и (98) к коробке (50) привода пальцы (106) и (108) располагаются внутри отверстий (110) и (112), предусмотренных в поворотных кронштейнах (66) и (100). Как показано на фиг.4, ведущий вал (80) прикреплен к внутренним периметрам пары приводных заклинивающих сухарей (114), которые в свою очередь прикреплены своими внешними периметрами к поворотному кронштейну (100). Приводные заклинивающие сухари (114) ориентированы так, что когда поворотный кронштейн (100) приводится в действие поршнем (94), приводные заклинивающие сухари (114) передают вращательное перемещение поворотного кронштейна (100) ведущему валу (80). Во время возвратного хода приводные заклинивающие сухари (114) "свободно проходят", обеспечивая возможность возвратной пружине (96) возвратить поворотный кронштейн (100) в его исходное положение без передачи ведущему валу (80) большого количества вращательной энергии. The return springs (96) and (98) are attached to the drive box (50) around the drive shaft (80). Each return spring (96) and (98) is provided with a return lever (102) and (104) and a mounting pin (106) and (108). After attaching the return springs (96) and (98) to the drive box (50), the fingers (106) and (108) are located inside the holes (110) and (112) provided in the swing brackets (66) and (100). As shown in figure 4, the drive shaft (80) is attached to the inner perimeters of a pair of drive jamming crackers (114), which in turn are attached with their outer perimeters to the swing arm (100). The drive jammers (114) are oriented so that when the swing arm (100) is driven by a piston (94), the drive jammers (114) transmit rotational movement of the swing arm (100) to the drive shaft (80). During the return stroke, the drive jamming crackers (114) "pass" freely, allowing the return spring (96) to return the swing arm (100) to its original position without transferring a large amount of rotational energy to the drive shaft (80).

Заклинивающий сухарь (116) против мертвого хода прикреплен к ведущему валу (80) между поворотными кронштейнами (66) и (100), чтобы дополнительно снизить передачу вращательной энергии между поворотными кронштейнами (66) и (100) и ведущим валом (80). Как показано на фиг.4, заклинивающий сухарь (116) против мертвого хода прикреплен к коробке (50) привода внутри отверстия (118) ведущего вала, предусмотренного в коробке (50) привода между поворотными кронштейнами (66) и (100). A jammer cracker (116) is mounted against the free-wheeling to the drive shaft (80) between the swing arms (66) and (100) to further reduce the transmission of rotational energy between the swing arms (66) and (100) and the drive shaft (80). As shown in FIG. 4, a jammed cracker (116) is attached to the drive box (50) against the deadlock inside the drive shaft (50) inside the drive shaft hole (118) provided in the drive box (50) between the swing arms (66) and (100).

Заклинивающий сухарь (116) против мертвого хода (антизазорный) прикреплен к коробке (50) привода сваркой или другим подобным крепежным средством. Заклинивающий сухарь (116) против мертвого хода по конструкции подобен приводным заклинивающим сухарям (114), но подсоединен к ведущему валу (80) в противоположной рабочей ориентации относительно приводных заклинивающих сухарей (114). Соответственно, когда поворотный кронштейн (100) находится в своем состоянии приводного хода, приводные заклинивающие сухари (114) передают вращательную энергию поворотного кронштейна (100) ведущему валу (80). В течение этого приводного хода заклинивающий сухарь (116) против мертвого хода находится в его ориентации "свободного хода", позволяя ведущему валу (80) свободно поворачиваться. Как только поворотный кронштейн (100) заканчивает свой приводной ход, возвратная пружина (96) возвращает поворотный кронштейн (100) в его исходное положение. Когда возвратная пружина (96) поворачивает поворотный кронштейн (100), приводные заклинивающие сухари (114) находятся в своей ориентации "свободного хода", которая ограничивает передачу вращательной энергии от поворотного кронштейна (100) ведущему валу (80) и снижает тягу на возвратной пружине (96). The jammed cracker (116) against the free-wheeling (anti-clearance) is attached to the drive box (50) by welding or other similar fixing means. The jammed cracker (116) against the free run is similar in design to the driven jammed crackers (114), but connected to the drive shaft (80) in the opposite working orientation relative to the driven jammed crackers (114). Accordingly, when the pivot arm (100) is in its drive travel state, the drive jammed crackers (114) transmit rotational energy of the pivot arm (100) to the drive shaft (80). During this drive stroke, the jammed cracker (116) is in a “free run” orientation against the dead stroke, allowing the drive shaft (80) to rotate freely. As soon as the swing arm (100) finishes its drive stroke, the return spring (96) returns the swing arm (100) to its original position. When the return spring (96) rotates the pivot bracket (100), the drive jammers (114) are in their “free-run” orientation, which limits the transfer of rotational energy from the pivot bracket (100) to the drive shaft (80) and reduces traction on the return spring (96).

Заклинивающий сухарь (116) против мертвого хода обеспечен для предотвращения какого-либо дальнейшего вращения ведущего вала (80) в направлении возврата поворотного кронштейна (100). Если трение между приводными заклинивающими сухарями (114) и ведущим валом (80) достаточно большое, чтобы передавать некоторое количество вращательной энергии от приводных заклинивающих сухарей (114) ведущему валу (80) в течение возвратного хода поворотного кронштейна (100), заклинивающий сухарь (116) против мертвого хода предотвращает вращение ведущего вала (80). Поскольку заклинивающий сухарь (116) против мертвого хода приварен к коробке (50) привода, заклинивающий сухарь (116) против мертвого хода передает любую энергию "обратного" вращения ведущего вала (80) коробке (50) привода для предотвращения вращения ведущего вала (80) в направлении возврата поворотного кронштейна (100). A jamming cracker (116) against free-wheeling is provided to prevent any further rotation of the drive shaft (80) in the direction of return of the swing arm (100). If the friction between the drive jamming crackers (114) and the drive shaft (80) is large enough to transfer a certain amount of rotational energy from the drive jamming crackers (114) to the drive shaft (80) during the return stroke of the swing arm (100), the jammer (116) ) anti-freeze prevents rotation of the drive shaft (80). Since the jammer cracker (116) is welded against the deadlock to the drive box (50), the jammer cracker (116) against the deadlock transfers any energy of "reverse" rotation of the drive shaft (80) to the drive box (50) to prevent rotation of the drive shaft (80) in the direction of return of the swivel bracket (100).

Заклинивающий сухарь (116) против мертвого хода продолжает предотвращать обратное вращение ведущего вала (80), пока один из поворотных кронштейнов (66) или (100) не начинает вращать ведущий вал (80) на приводном ходу. Таким образом, заклинивающий сухарь (116) против мертвого хода гарантирует, что ведущий вал (80) вращается только в одном направлении. The jammed cracker (116) against free-running continues to prevent reverse rotation of the drive shaft (80) until one of the swing arms (66) or (100) begins to rotate the drive shaft (80) in the drive-through. Thus, the jammed cracker (116) anti-freeze ensures that the drive shaft (80) rotates in only one direction.

Для работы двигателя (10) с переменным ходом по настоящему изобретению вращающий механизм (42) вала приводится в действие с целью вращения вала (16) клапана внутри полого цилиндра (14). Затем приводится в действие генератор (82) гидростатического давления, чтобы подавать текучую среду, типа пара, под давлением к первому входу (18) для текучей среды и к дополнительному узлу (88) клапана и поршня. Вследствие этого вал (16) клапана вращается с постоянной скоростью. При подаче текучей среды на первый вход (18) для текучей среды с низким давлением только небольшое количество текучей среды входит в приводной цилиндр (58), когда первая прорезь (26) открывает связь по текучей среде между первым входом (18) для текучей среды и первым выходом (20) для текучей среды. Это введение текучей среды в приводной цилиндр (48) выталкивает поршень (52) из кожуха (12) клапана. Когда поворотный кронштейн (66) поворачивается, проушина (62) шатуна (60) также немного поворачивается, поскольку поворотный кронштейн (66) осуществляет возвратно-поступательное перемещение. Этот поворот шатуна (60) заставляет весь поршень (52) слегка наклоняться относительно приводного цилиндра (48). С целью снижения величины наклона поршень (52) расположен так, чтобы и в его исходном, и его конечном положении он оказывался слегка наклонен. Это снижает степень наклона поршня (52), когда поршень находится в центре полного хода. Поворотный кронштейн (66) и шатун (60) предпочтительно сконструированы с длинами, достаточными для размещения поршня (52) в исходном положении, в котором поршень (52) наклонен на два градуса от нормали относительно центральной оси приводного цилиндра (48). In order to operate the variable-stroke motor (10) of the present invention, the shaft rotating mechanism (42) is driven to rotate the valve shaft (16) inside the hollow cylinder (14). The hydrostatic pressure generator (82) is then driven to supply a fluid, such as steam, under pressure to the first fluid inlet (18) and to the valve and piston assembly (88). As a result, the valve shaft (16) rotates at a constant speed. When a fluid is supplied to a first fluid inlet (18) for a low pressure fluid, only a small amount of fluid enters the drive cylinder (58) when the first slot (26) opens up a fluid connection between the first fluid inlet (18) and the first fluid outlet (20). This introduction of fluid into the drive cylinder (48) pushes the piston (52) out of the valve housing (12). When the swing arm (66) is rotated, the eye of the connecting rod (60) also rotates slightly, since the swing arm (66) is reciprocating. This rotation of the connecting rod (60) causes the entire piston (52) to lean slightly relative to the drive cylinder (48). In order to reduce the amount of inclination, the piston (52) is located so that in its initial and final position it is slightly inclined. This reduces the piston tilt (52) when the piston is in the center of full stroke. The swivel bracket (66) and the connecting rod (60) are preferably constructed with sufficient lengths to accommodate the piston (52) in the initial position, in which the piston (52) is tilted two degrees from the normal to the central axis of the drive cylinder (48).

В целях исследования наклона поршня (52) желательно исследовать полный ход поршня (52), то есть когда текучую среду подают на первый вход (18) для текучей среды при полном давлении. Когда приводной цилиндр (48) начинает заполняться текучей средой, поршень (52) перемещается по направлению к поворотному кронштейну (66), заставляя поршень (52) перемещаться от кожуха (12) клапана и вследствие чего толкая поворотный кронштейн (66), который начинает поворачиваться. Поскольку поворотный кронштейн (66) поворачивается, шатун (60) поворачивается внутри вилки (64) поворотного кронштейна (66). Поршень (52) продолжает поворачиваться до тех пор, пока он не становится перпендикулярным к центральной оси приводного цилиндра (48). Это происходит, когда поршень (52) находится на одной четвертой пути от полного хода поршня (52). In order to study the inclination of the piston (52), it is desirable to investigate the full stroke of the piston (52), that is, when the fluid is supplied to the first fluid inlet (18) at full pressure. When the drive cylinder (48) begins to fill with fluid, the piston (52) moves towards the swing arm (66), causing the piston (52) to move away from the valve housing (12) and as a result pushing the swing arm (66), which begins to rotate . As the swing arm (66) rotates, the connecting rod (60) rotates inside the fork (64) of the swing arm (66). The piston (52) continues to rotate until it becomes perpendicular to the central axis of the drive cylinder (48). This occurs when the piston (52) is located on one fourth of the path from the full stroke of the piston (52).

При поступлении в приводной цилиндр (48) большего количества текучей среды поршень (52) продолжает поворачиваться от ведущего вала (80) до тех пор, пока поршень (52) не окажется на полпути от его полного хода, как показано на фиг.1. В этой точке поршень (52) находится под углом два градуса от нормали относительно оси приводного цилиндра (48), но в направлении, противоположном ориентации начального положения под углом два градуса. Поскольку приводной цилиндр (48) продолжает заполняться текучей средой, поворотный кронштейн (66) поворачивается дальше, пока поршень (52) не окажется в положении в три четверти пути от его полного хода. В этом положении поворотный кронштейн (66) повернут достаточно для того, чтобы поршень (52) снова оказался нормальным относительно центральной оси приводного цилиндра (48). По мере продолжения заполнения приводного цилиндра (48) текучей средой поворотный кронштейн (66) продолжает поворачиваться и поршень (52) перемещается по направлению к положению под углом два градуса от нормального относительно центральной оси приводного цилиндра (48). Этот наклон в два градуса находится в том же самом направлении, как наклон в два градуса от нормальной ориентации поршня (52) в исходной точке полного хода. При полном гидростатическом давлении этот полный ход происходит каждый раз, когда открыта связь по текучей среде между первым входом (18) для текучей среды и первым выходом для текучей среды (фиг.3). When more fluid enters the drive cylinder (48), the piston (52) continues to rotate from the drive shaft (80) until the piston (52) is halfway from its full stroke, as shown in FIG. At this point, the piston (52) is at an angle of two degrees from the normal relative to the axis of the drive cylinder (48), but in a direction opposite to the orientation of the initial position at an angle of two degrees. As the drive cylinder (48) continues to fill with fluid, the swivel bracket (66) rotates further until the piston (52) is three quarters of the way from its full stroke. In this position, the swivel bracket (66) is turned enough so that the piston (52) is again normal relative to the central axis of the drive cylinder (48). As the drive cylinder (48) continues to be filled with fluid, the swivel bracket (66) continues to turn and the piston (52) moves toward the position at an angle of two degrees from the normal relative to the center axis of the drive cylinder (48). This two degree slope is in the same direction as the two degree slope from the normal orientation of the piston (52) at the starting point of full stroke. At full hydrostatic pressure, this full stroke occurs every time a fluid connection is opened between the first fluid inlet (18) and the first fluid outlet (FIG. 3).

В соответствии с этим вместо того, чтобы ориентировать поршень (52) нормально к центральной оси приводного цилиндра (48) в исходном положении и поворачивать его на большой угол, когда поворотный кронштейн (66) осуществляет свой поворотный цикл, поршень (52) вначале ориентируют под углом два градуса от нормали. Таким образом, поршень (52) начинает поворот в положении, наклоненном на два градуса от нормали, циклически проходит нормальное положение, положение, наклоненное на два градуса от нормального в противоположном направлении, другое нормальное положение, и в заключение, положение, наклоненное на два градуса от нормали в том же самом направлении, аналогичном исходному положению. Вследствие этого общая сумма девиации от нормального положения на протяжении всего хода сохраняется минимальной. Accordingly, instead of orienting the piston (52) normally to the central axis of the drive cylinder (48) in the initial position and turning it at a large angle when the swing arm (66) carries out its rotation cycle, the piston (52) is initially oriented under an angle of two degrees from the normal. Thus, the piston (52) begins to rotate in a position tilted two degrees from the normal, cycles through the normal position, the position tilted two degrees from the normal in the opposite direction, another normal position, and finally, the position tilted by two degrees from the normal in the same direction, similar to the starting position. As a result, the total amount of deviation from the normal position throughout the course is kept to a minimum.

Хотя двигатель (10) с переменным ходом полностью способен выполнять циклическое прохождение полного хода, отмеченного выше, этот полный ход реализуется только при полным гидростатическом давлении. Когда на первый вход (18) для текучей среды подается текучая среда лишь с небольшим давлением, поршень (52) проходит через значительно более короткий цикл хода. По мере увеличения давления текучей среды, подаваемой генератором (82) гидростатического давления, с каждым вращением вала (16) клапана из первого входа (18) для текучей среды через первый выход (20) для текучей среды и в приводной цилиндр (48) проходит большее количество текучей среды. Это большее количество текучей среды, поступающей в приводной цилиндр (48), перемещает поршень (52) быстрее и вследствие чего производя более длительный и длинный ход. Поворотный кронштейн (66) переводит этот более длинный ход в больший поворот ведущего вала (80). Поскольку вращающий механизм (42) вала вращает вал (16) клапана с постоянной скоростью, каждый цикл занимает одинаковый период времени, независимо от применяемого давления текучей среды. В соответствии с этим больший поворот ведущего вала (80) за такой же период времени переводится в большую скорость вращения ведущего вала (80). Although the variable-speed engine (10) is fully capable of cycling through the full stroke noted above, this full stroke is realized only at full hydrostatic pressure. When only a small pressure fluid is supplied to the first fluid inlet (18), the piston (52) passes through a much shorter stroke cycle. As the fluid pressure supplied by the hydrostatic pressure generator (82) increases, with each rotation of the valve shaft (16) from the first fluid inlet (18) through the first fluid outlet (20) and into the drive cylinder (48), more amount of fluid. This larger amount of fluid entering the drive cylinder (48) moves the piston (52) faster and as a result produces a longer and longer stroke. A swivel bracket (66) translates this longer stroke into a larger rotation of the drive shaft (80). Since the shaft rotating mechanism (42) rotates the valve shaft (16) at a constant speed, each cycle takes the same period of time, regardless of the applied fluid pressure. Accordingly, a larger rotation of the drive shaft (80) over the same period of time translates into a higher rotation speed of the drive shaft (80).

В течение каждого поворота вала (16) клапана вторая прорезь (28), выполненная на валу (16) клапана, открывает связь по текучей среде между вторым входом (22) для текучей среды и вторым выходом (24) для текучей среды одновременно (фиг. 1). В течение этого периода времени сила возвратной пружины (96) заставляет поворотный кронштейн (66) толкать шатун (60) в поршень (52), вследствие чего текучая среда выталкивается из приводного цилиндра (48) через второй вход (22) для текучей среды и второй выход (24) для текучей среды. После этого текучая среда возвращается в генератор (82) гидростатического давления через дополнительный шланг (86) передачи так, чтобы текучая среда снова могла под давлением рециркулировать через двигатель (10) (фиг. 2). При приведении в действие поршня (52) дополнительный узел (88) клапана и поршня работает возвратно-поступательным образом, приводя ведущий вал (80), когда поршень (52) находится в состоянии своего возвратного хода. Как было отмечено выше, заклинивающий сухарь (116) против мертвого хода предотвращает передачу вращательной энергии поворотных кронштейнов (66) и (98) ведущему валу (80) в течение их возвратного хода. During each rotation of the valve shaft (16), a second slot (28) made on the valve shaft (16) opens up a fluid connection between the second fluid inlet (22) and the second fluid outlet (24) simultaneously (FIG. 1). During this period of time, the force of the return spring (96) causes the pivot bracket (66) to push the connecting rod (60) into the piston (52), whereby the fluid is expelled from the drive cylinder (48) through the second fluid inlet (22) and the second fluid outlet (24). After this, the fluid is returned to the hydrostatic pressure generator (82) through an additional transmission hose (86) so that the fluid can again under pressure recycle through the engine (10) (Fig. 2). When the piston (52) is actuated, the additional valve and piston assembly (88) operates in a reciprocating manner, driving the drive shaft (80) when the piston (52) is in its return stroke state. As noted above, the jammed cracker (116) against the deadlock prevents the transmission of rotational energy of the swing arms (66) and (98) to the drive shaft (80) during their return stroke.

Поскольку вал (16) клапана вращается с постоянной скоростью, изменение величины гидростатического давления, поступающего на первый вход (18) для текучей среды, заставляет поршень (52) перемещаться на более длинное расстояние и вследствие этого приводить ведущий вал (80) на большее расстояние в течение одного и того же интервала времени. Генератор (82) гидростатического давления можно снабдить элементом (120) управления регулированием нагрева, типа пропанового клапана, для изменения количества тепла, подаваемого в генератор (82) гидростатического давления и вследствие этого давления текучей среды. В соответствии с этим двигатель (10) с переменным ходом может непосредственно преобразовывать большее количество тепловой энергии в более быстрое вращение ведущего вала (80). Since the valve shaft (16) rotates at a constant speed, a change in the hydrostatic pressure supplied to the first fluid inlet (18) causes the piston (52) to move a longer distance and therefore drive the drive shaft (80) to a greater distance the course of the same time interval. The hydrostatic pressure generator (82) can be provided with a heating control control element (120), such as a propane valve, to change the amount of heat supplied to the hydrostatic pressure generator (82) and, as a result, the fluid pressure. Accordingly, the variable-speed motor (10) can directly convert more heat into faster rotation of the drive shaft (80).

Вышеприведенное описание и чертежи просто поясняют и иллюстрируют изобретение, и изобретение не ограничивается ими, за исключением пределов, ограничиваемых формулой изобретения, поскольку специалисты в данной области техники, имеющие описание изобретения, будут в состоянии производить модификации и видоизменения в нем, не выходя при этом за объем изобретения. Например, можно предположить, что к ведущему валу (80) можно подсоединять любое количество дополнительных узлов клапана и поршня и что допускается большое многообразие размеров для входов и выходов для текучей среды кожуха клапана и для прорезей в валу клапана. The above description and drawings merely explain and illustrate the invention, and the invention is not limited to them, with the exception of the limits limited by the claims, as those skilled in the art having a description of the invention will be able to make modifications and modifications therein without departing from scope of invention. For example, it can be assumed that any number of additional valve and piston assemblies can be connected to the drive shaft (80) and that a wide variety of sizes are allowed for the inlets and outlets for the fluid of the valve housing and for the slots in the valve shaft.

Claims

1. A hydraulic valve system comprising (a) a valve housing forming (i) a hollow cylinder, (ii) a first fluid inlet for fluid communication with a hollow cylinder, (iii) a first fluid inlet for fluid communication with a hollow cylinder, (iv) a second fluid inlet for fluid communication with the hollow cylinder, (v) a second fluid inlet for fluid communication with the hollow cylinder, (b) a valve shaft located inside the hollow cylinder and made rotatable between a first position substantially overlapping the fluid between the first fluid inlet and the first fluid outlet, and the second position essentially blocking the fluid connection between the second fluid inlet and the second fluid outlet, (c) in which the valve shaft is provided a first slot and a second slot, (d) in which the first slot is oriented on the valve shaft in such a way that it opens up fluid communication between the first fluid inlet and the second fluid outlet when the valve shaft is in the second position, (e) in the cat The second slot is oriented to the valve shaft in such a way that it opens up fluid communication between the first fluid inlet and the first fluid outlet when the valve shaft is in the second position, (f) means connected to the valve shaft to rotate the valve shaft between the first position and the second position, (g) a drive casing that forms the drive cylinder in fluid communication with the first fluid outlet and said second fluid inlet, (h) a piston cover located inside at one cylinder, (i) a connecting rod attached to the piston cover, (j) a rotary bracket that is rotationally attached to the connecting rod, (k) a drive shaft, (l) a jamming stick, operatively attached between the rotary bracket and the drive shaft, and (m) means for reciprocating movement of the connecting rod with a first stroke length and for reciprocating movement of the connecting rod with a second stroke length, where the first stroke length is greater than the second stroke length.

2. The hydraulic valve system according to claim 1, in which the means for reciprocating movement of the connecting rod with the first and second lengths further comprises means for supplying fluid to the first inlet for the fluid.

3. The hydraulic valve system of claim 2, further comprising means for changing the pressure at which fluid is supplied to a first fluid inlet.

4. The hydraulic valve system of claim 1, further comprising means provided on the piston cover to maintain a substantially fluid tight seal between the piston cover and the actuator housing when the piston cover rotates at least two degrees from a position perpendicular to the axis passing through the drive cylinder.

5. The hydraulic valve system according to claim 1, additionally containing a jamming cracker of dead travel, operatively attached to the drive shaft.

6. The hydraulic valve system of claim 5, further comprising means for displacing the piston to expel the fluid from the drive cylinder.

7. The hydraulic valve system of claim 6, wherein the biasing means is a spring.

8. The hydraulic valve system according to claim 1, further comprising (a) an additional valve housing forming (i) an additional hollow cylinder, (ii) a first additional fluid inlet in fluid communication with said additional hollow cylinder, (iii) a first additional fluid outlet in fluid communication with an additional hollow cylinder, (iv) a second additional fluid inlet in fluid communication with an additional hollow cylinder, (v) a second additional fluid outlet in fluid communication medium with an additional hollow cylinder, (b) in which the valve shaft is located inside the additional hollow cylinder, (c) in which the first position of the valve shaft essentially blocks the fluid connection between the second additional fluid inlet and the second additional output for fluid, (d) in which the second position of the valve shaft essentially overlaps the fluid connection between the first additional fluid inlet and the first additional fluid outlet, (e) in which the valve shaft is provided a third slot and a fourth slot, (f) in which the third slot is oriented to the valve shaft in such a way that it opens up fluid communication between the first additional fluid inlet and the first additional fluid outlet when the valve shaft is in the first position, and (g) in which the fourth slot is oriented on the valve shaft in such a way that it opens up fluid communication between the second additional input and the second additional output for the fluid when the valve shaft is in the second dix.

9. The hydraulic valve system of claim 8, further comprising means for supplying fluid to a first fluid inlet and a first additional fluid inlet.

10. The hydraulic valve system according to claim 9, further comprising means for changing the pressure at which fluid is supplied to a first fluid inlet and a first additional fluid inlet.

11. The hydraulic valve system of claim 8, further comprising (a) a drive casing forming a drive cylinder in fluid communication with a first fluid outlet and a second fluid inlet, and (b) an additional actuator casing forming an additional actuator a cylinder in fluid communication with a first additional fluid outlet and a second additional fluid inlet.

12. The hydraulic valve system of claim 11, further comprising (a) a piston located inside the drive cylinder, and (b) an additional piston located inside the additional drive cylinder.

13. The hydraulic valve system of claim 12, further comprising (a) means provided on the piston to maintain a substantially fluid tight seal between the piston and the actuator housing when the piston rotates at least two degrees from a position perpendicular to the axis of the drive cylinder, and (b) additional means provided on the additional piston to maintain a substantially tight fluid seal between the additional piston and the additional drive casing when The integral piston rotates at least two degrees from a position perpendicular to the axis of the additional drive cylinder.

14. The hydraulic valve system of claim 13, wherein the piston comprises a piston cover attached to the connecting rod, wherein the additional piston comprises an additional piston cover attached to the additional connecting rod, further comprising (a) a pivoting arm rotatably attached to the connecting rod, ( b) an additional pivoting bracket, pivotally attached to the additional connecting rod, (c) a drive shaft, (d) a jamming cracker attached between the pivoting bracket and a drive shaft, and (e) a jamming cracker, attached between the optional swivel bracket and drive shaft.

15. The hydraulic valve system of claim 14, further comprising a jammed dead-end cracker attached to the drive shaft.

16. The hydraulic valve system of Claim 15, further comprising (a) means for displacing the piston to expel the fluid from the drive housing, and (b) additional means for displacing the additional piston to expel the fluid from the additional drive cylinder.

17. The hydraulic valve system of claim 16, wherein the biasing means is a spring and wherein the additional biasing means is an additional spring.