RU2250377C2 - Piston machine - Google Patents

Piston machine Download PDF

Info

Publication number
RU2250377C2
RU2250377C2 RU2003118610/06A RU2003118610A RU2250377C2 RU 2250377 C2 RU2250377 C2 RU 2250377C2 RU 2003118610/06 A RU2003118610/06 A RU 2003118610/06A RU 2003118610 A RU2003118610 A RU 2003118610A RU 2250377 C2 RU2250377 C2 RU 2250377C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piston
cylinder
running rollers
engine
revolution
Prior art date
Application number
RU2003118610/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003118610A (en
Inventor
Б.А. Шароглазов (RU)
Б.А. Шароглазов
В.В. Клементьев (RU)
В.В. Клементьев
Е.А. Никитин (RU)
Е.А. Никитин
Original Assignee
Южно-Уральский государственный университет
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 Южно-Уральский государственный университет filed Critical Южно-Уральский государственный университет
Priority to RU2003118610/06A priority Critical patent/RU2250377C2/en
Publication of RU2003118610A publication Critical patent/RU2003118610A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2250377C2 publication Critical patent/RU2250377C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mechanical engineering.
SUBSTANCE: invention s designed for use in engine building, pump and compressor building as internal combustion engine, pump, compressor or gas expansion machine. Proposed machine contains cylinder, linear and piston coupled with cylinder by means of solids of revolution engaging with slot. Ring crossmember with running rollers arranged in curvilinear closed slot made on surface of outlet shaft is arranged in piston on bearings. Solids of revolution-running rollers-are installed on piston and are arranged in straight slots made longitudinal on inner surface of cylinder.
EFFECT: simplified design, reduced internal losses, increased efficiency.
3 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению, а также к насосо- и компрессоростроению, и может быть использовано в качестве двигателя внутреннего сгорания - источника механической энергии для транспортных машин и других мобильных и стационарных потребителей, насоса или компрессора для создания избыточного давления рабочего тела и транспортировки (перекачки) газов, жидкостей, смесей, взвесей, суспензий и других агентов в различных отраслях промышленности и хозяйства, а также детандера - устройства для редукции давления рабочего тела и производства механической работы.The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to engine manufacturing, as well as to pump and compressor engineering, and can be used as an internal combustion engine - a source of mechanical energy for transport vehicles and other mobile and stationary consumers, a pump or compressor to create excess working pressure bodies and transportation (pumping) of gases, liquids, mixtures, suspensions, suspensions and other agents in various industries and economies, as well as an expander - devices for eduktsii working fluid pressure and produce mechanical work.

Известны конструкции бесшатунных и бескривошипных поршневых тепловых машин, такие как, например, двигатель Баландина, поршневая машина Лапидуса.Known designs of rodless and crankless piston heat engines, such as, for example, the Balandin engine, piston Lapidus machine.

Двигатель Баландина (см.: Баландин С.С. Бесшатунные двигатели внутреннего сгорания. - М.: Машиностроение, 1972) содержит корпус, цилиндры, поршни, штоки, соединительные звенья, коленчатый вал. В двигателе Баландина преобразование возвратно-поступательного движения поршней, попарно жестко связанных со штоками, во вращательное движение коленчатого вала осуществляется при помощи соединительных звеньев и кривошипов коленчатого вала.The engine of the Balandin (see: Balandin SS. Rodless internal combustion engines. - M .: Mechanical Engineering, 1972) contains a housing, cylinders, pistons, rods, connecting links, a crankshaft. In the Balandin engine, the reciprocating movement of the pistons, pairwise rigidly connected with the rods, into the rotational movement of the crankshaft is carried out using connecting links and cranks of the crankshaft.

Поршневая машина Лапидуса (А.С. № 1038487, F 01 В 9/08, опубл. 1983) содержит корпус, цилиндр, поршень и выходной вал, связанный с цилиндром посредством рычагов обгонных муфт, установленных на валу внутри поршня в “противоход” друг другу.The Lapidus piston machine (AS No. 1038487, F 01 B 9/08, publ. 1983) comprises a housing, a cylinder, a piston and an output shaft connected to the cylinder by means of overrunning clutch levers mounted on the shaft inside the piston in a “counter” direction to a friend.

Наиболее близкой к предлагаемой поршневой машине является конструкция оескривошипного двигателя внутреннего сгорания по патенту РФ № RU 2156871 С1, МПК 7 F 01 В 9/06, F 02 В 75/26. Этот бескривошипный двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр, гильзу и поршень, связанный с цилиндром при помощи тел вращения, входящих в сочленение с криволинейным бесконечным пазом, выполненным на наружной поверхности поршня; на выходном валу установлена предварительно сжатая пружина, один конец которой опирается на буртик выходного вала, а другой - на нижний торец юбки поршня, что ведет к уменьшению средних удельных давлений в сочленении “тело вращения - криволинейный паз”.Closest to the proposed piston machine is the design of a crank internal combustion engine according to the patent of the Russian Federation No. RU 2156871 C1, IPC 7 F 01 B 9/06, F 02 B 75/26. This crankless internal combustion engine comprises a cylinder, a sleeve and a piston connected to the cylinder by means of bodies of revolution included in the joint with a curved endless groove made on the outer surface of the piston; a precompressed spring is installed on the output shaft, one end of which rests on the shoulder of the output shaft, and the other on the lower end of the piston skirt, which leads to a decrease in average specific pressures in the joint “body of revolution - curved groove”.

Основными недостатками такого бескривошипного ДВС являются:The main disadvantages of such a crankless ICE are:

- повышенная работа трения из-за наличия у поршня, помимо возвратно-поступательной, дополнительной - вращательной - составляющей движения, что увеличивает механические потери и уменьшает общий (эффективный) КПД двигателя;- increased work of friction due to the presence of the piston, in addition to the reciprocating, additional - rotational - component of motion, which increases mechanical losses and reduces the overall (effective) engine efficiency;

- необходимость установки между поршнем и выходным валом предварительно сжатой пружины, что приводит к увеличению затрат мощности на преодоление усилия пружины и ведет к ухудшению показателей работы двигателя;- the need to install between the piston and the output shaft of the pre-compressed spring, which leads to an increase in power costs to overcome the efforts of the spring and leads to a deterioration in engine performance;

- усложнение конструкции двигателя, увеличение трудоемкости и ухудшение технологичности процессов монтажа и сборки основных деталей, а также ограничение возможностей его быстрого, легкого и надежного пуска.- complication of the engine design, increasing the complexity and deterioration of the technological processes of installation and assembly of the main parts, as well as limiting the possibilities of its quick, easy and reliable start-up.

В основу изобретения положено решение задачи улучшения технико-экономических показателей двигателя: упрощение конструкции, уменьшение внутренних потерь, повышение КПД.The basis of the invention is the solution to the problem of improving the technical and economic indicators of the engine: simplifying the design, reducing internal losses, increasing efficiency.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в предлагаемой поршневой машине, содержащей цилиндр, гильзу и поршень, связанный с цилиндром при помощи тел вращения, входящих в сочленение с пазом, согласно изобретению в поршне на подшипниках размещена кольцевая траверса с беговыми роликами, расположенными в криволинейном замкнутом пазу, выполненном на поверхности выходного вала, а вышеупомянутые тела вращения - ходовые ролики - установлены на поршне и расположены в прямолинейных пазах, выполненных продольно на внутренней поверхности цилиндра.The solution of the technical problem is achieved by the fact that in the proposed piston machine containing a cylinder, a sleeve and a piston connected to the cylinder by means of rotation bodies included in the joint with the groove, according to the invention, an annular beam with running rollers located in a curved a closed groove made on the surface of the output shaft, and the aforementioned rotation bodies — the running rollers — are mounted on the piston and are located in straight grooves made longitudinally on the inner cylinder surface.

Главными отличительными особенностями такой поршневой машины являются следующие:The main distinguishing features of such a piston machine are the following:

- на внутренней поверхности цилиндра выполнены прямолинейные продольные пазы, которых может быть, по меньшей мере, два и в которых расположены ходовые ролики, что предохраняет поршень от поворота относительно оси цилиндра, снижает работу трения из-за наличия у поршня только одной - возвратно-поступательной - составляющей движения, уменьшает механические потери и увеличивает общий (эффективный) КПД двигателя;- rectilinear longitudinal grooves are made on the inner surface of the cylinder, of which there can be at least two and in which the running rollers are located, which prevents the piston from turning relative to the axis of the cylinder, reduces the friction due to the presence of only one reciprocating piston - a component of the movement, reduces mechanical losses and increases the overall (effective) engine efficiency;

- в поршне размещена кольцевая траверса, на которой укреплены подшипники, находящиеся в бобышках поршня, и беговые ролики, расположенные в криволинейном замкнутом пазу, выполненном на поверхности выходного вала, что упрощает конструкцию двигателя, уменьшает трудоемкость и улучшает технологичность процессов монтажа и сборки его основных деталей, ведет к уменьшению затрат мощности на преодоление внутренних сопротивлений и к улучшению показателей работы двигателя.- an annular traverse is placed in the piston, on which the bearings located in the piston bosses and the running rollers mounted in a curved closed groove made on the surface of the output shaft are mounted, which simplifies the design of the engine, reduces the complexity and improves the manufacturability of the processes of installation and assembly of its main parts , leads to a reduction in power costs to overcome internal resistance and to improve engine performance.

Сущность изобретения (на примере двухтактного двигателя внутреннего сгорания) поясняется чертежами, на которых представлена конструктивная схема поршневой машины, где на фиг.1 изображен продольный разрез машины, на фиг.2 - ее поперечный разрез, на фиг.3 - схема перемещения беговых роликов в криволинейном замкнутом пазу выходного вала.The invention (on the example of a two-stroke internal combustion engine) is illustrated by drawings, which show a structural diagram of a piston machine, in which Fig. 1 shows a longitudinal section of a machine, Fig. 2 is a transverse section thereof, Fig. 3 is a diagram of a moving roller in curved closed groove of the output shaft.

Поршневая машина (фиг.1, 2) содержит цилиндр 1 с гильзой 2, в которой расположен поршень 3; на внутренней поверхности цилиндра выполнены прямолинейные продольные пазы 4, в которых расположены установленные на боковой поверхности поршня ходовые ролики 5. В поршне размещена кольцевая траверса 6, на которой укреплены подшипники 7, находящиеся в бобышках поршня, и беговые ролики 8, расположенные в криволинейном замкнутом пазу 9, выполненном на поверхности выходного вала 10.The piston machine (figure 1, 2) contains a cylinder 1 with a sleeve 2, in which the piston 3 is located; rectilinear longitudinal grooves 4 are made on the inner surface of the cylinder, in which the running rollers 5 are mounted on the piston lateral surface. An annular traverse 6 is mounted on the piston, on which bearings 7 located in the piston bosses are mounted, and the running rollers 8 located in a curved, closed groove 9, made on the surface of the output shaft 10.

Принцип действия поршневой машины (на примере двухтактного двигателя внутреннего сгорания) заключается в следующем (фиг.1-3). В процессе сгорания и расширения газы (рабочее тело), находящиеся в цилиндре, побуждают поршень 1 к перемещению из внутреннего (относительно камеры сжатия и сгорания) крайнего положения в наружное. Ходовые ролики 5, установленные на боковой поверхности поршня, перемещаются в пазах 4 прямолинейно в продольном (относительно оси цилиндра) направлении, предохраняя поршень от проворачивания в цилиндре вокруг своей оси. При этом беговые ролики 8 перекатываются в пазу 9 из положений А, которые они занимали при нахождении поршня 1 во внутреннем крайнем положении, в положения Б, соответствующие нахождению поршня 1 в наружном крайнем положении, за счет чего выходному валу придается вращательное движение относительно оси цилиндра. В процессе дальнейшего движения поршня 1 (из наружного крайнего положения во внутреннее) ходовые ролики 5 перемещаются в пазах 4 в обратном направлении, а беговые ролики 8 перекатываются в пазу 9 из положений Б в положения В (они же А), обеспечивая тем самым непрерывность вращения выходного вала. Происходит процесс сжатия свежего заряда. В конце сжатия начинается процесс сгорания смеси, поступившей в цилиндр. В дальнейшем рассмотренные процессы циклически повторяются. Перемещение поршней из наружных крайних положений во внутренние обеспечивается за счет энергии маховых масс (или работы других цилиндров) поршневой машины.The principle of operation of the piston machine (for example, a two-stroke internal combustion engine) is as follows (Fig.1-3). In the process of combustion and expansion, the gases (working fluid) located in the cylinder cause the piston 1 to move from the internal (relative to the compression and combustion chamber) end position to the outside. Traveling rollers 5 mounted on the side surface of the piston move in grooves 4 rectilinearly in the longitudinal (relative to the axis of the cylinder) direction, protecting the piston from turning in the cylinder around its axis. In this case, the running rollers 8 are rolled into the groove 9 from the positions A that they occupied when the piston 1 was in the internal extreme position, to the positions B, corresponding to the piston 1 being in the external extreme position, due to which the output shaft is given a rotational movement relative to the cylinder axis. In the process of further movement of the piston 1 (from the outer end position to the inner), the running rollers 5 move in the grooves 4 in the opposite direction, and the running rollers 8 are rolled into the groove 9 from positions B to positions B (they are A), thereby ensuring continuous rotation output shaft. There is a process of compression of a fresh charge. At the end of compression, the combustion process of the mixture entering the cylinder begins. In the future, the considered processes are cyclically repeated. The movement of the pistons from the outer extreme to the inner position is ensured by the energy of the flywheel masses (or the work of other cylinders) of the piston machine.

Представленная схема поршневой машины обеспечивает следующие технические преимущества:The presented scheme of the piston machine provides the following technical advantages:

- пониженная работа трения из-за наличия у поршня только возвратно-поступательной составляющей движения, что уменьшает механические потери и увеличивает общий (эффективный) КПД двигателя;- reduced friction due to the presence of the piston only reciprocating component of the movement, which reduces mechanical losses and increases the overall (effective) engine efficiency;

- отсутствие необходимости в установке между поршнем и выходным валом предварительно сжатой пружины, что приводит к уменьшению затрат мощности на преодоление внутренних сопротивлений и к улучшению показателей работы двигателя;- the absence of the need to install between the piston and the output shaft of the pre-compressed spring, which leads to a reduction in power costs to overcome internal resistance and to improve engine performance;

- упрощение конструкции двигателя, уменьшение трудоемкости и улучшение технологичности процессов монтажа и сборки его основных деталей, а также существенное улучшение технико-экономических характеристик поршневой машины в целом.- simplifying the design of the engine, reducing the complexity and improving the manufacturability of the processes of installation and assembly of its main parts, as well as a significant improvement in the technical and economic characteristics of the piston machine as a whole.

Поршневая машина для преобразования энергии рабочего тела в механическую работу может быть использована в качестве двигателя внутреннего сгорания - источника механической энергии для транспортных машин и других мобильных и стационарных потребителей, насоса или компрессора для создания избыточного давления рабочего тела и транспортировки (перекачки) газов, жидкостей, смесей, взвесей, суспензий и других агентов в различных отраслях промышленности и хозяйства, а также детандера - устройства для редукции давления рабочего тела и производства механической работы.A piston machine for converting the energy of the working fluid into mechanical work can be used as an internal combustion engine - a source of mechanical energy for transport vehicles and other mobile and stationary consumers, a pump or compressor to create excess pressure of the working fluid and transport (transfer) gases, liquids, mixtures, suspensions, suspensions and other agents in various industries and economies, as well as an expander - devices for reducing the pressure of the working fluid and production mechanical work.

Claims (1)

Поршневая машина, содержащая цилиндр, гильзу и поршень, связанный с цилиндром при помощи тел вращения, входящих в сочленение с пазом, отличающаяся тем, что в поршне на подшипниках размещена кольцевая траверса с беговыми роликами, расположенными в криволинейном замкнутом пазу, выполненном на поверхности выходного вала, а вышеупомянутые тела вращения - ходовые ролики установлены на поршне и расположены в прямолинейных пазах, выполненных продольно на внутренней поверхности цилиндра.A piston machine comprising a cylinder, a sleeve and a piston connected to the cylinder by means of rotation bodies included in an articulation with a groove, characterized in that an annular beam with running rollers located in a curved closed groove made on the surface of the output shaft is placed in the piston on the bearings and the aforementioned bodies of revolution - the running rollers are mounted on the piston and are located in straight grooves made longitudinally on the inner surface of the cylinder.
RU2003118610/06A 2003-06-20 2003-06-20 Piston machine RU2250377C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003118610/06A RU2250377C2 (en) 2003-06-20 2003-06-20 Piston machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003118610/06A RU2250377C2 (en) 2003-06-20 2003-06-20 Piston machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003118610A RU2003118610A (en) 2004-12-10
RU2250377C2 true RU2250377C2 (en) 2005-04-20

Family

ID=35635137

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003118610/06A RU2250377C2 (en) 2003-06-20 2003-06-20 Piston machine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2250377C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2528485C1 (en) * 2013-07-16 2014-09-20 Григорий Никитович Авраменко Crank-free single-cylinder ice

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2528485C1 (en) * 2013-07-16 2014-09-20 Григорий Никитович Авраменко Crank-free single-cylinder ice

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20100071640A1 (en) Internal combustion engine with dual-chamber cylinder
GB2060785A (en) Opposed piston machinery
CN111566314A (en) Mechanism for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa and use thereof
WO2003087556A1 (en) Internal-combustion engine
US20130118175A1 (en) Piston engine drivable using a steam power process
RU2250377C2 (en) Piston machine
RU2246008C1 (en) Piston machine
WO2018016973A1 (en) Reciprocating engines and compressors
EP0527146A1 (en) A double acting, rectangular faced, arc shaped, oscillating piston quadratic internal combustion engine or machine
WO2015159083A1 (en) Opposed piston machine with rectilinear drive mechanisms
CN101263286A (en) Rodless piston internal combustion engine
RU2460890C1 (en) Axial piston thermal engine
RU2386826C2 (en) Rodless internal combustion engine
RU2166654C1 (en) Rotary piston axial internal combustion engine
KR890014927A (en) Reciprocating Cylinder-Piston Assembly for Internal Combustion Engines
RU2196237C1 (en) Rodless internal combustion engine (versions)
RU2448263C1 (en) Internal combustion engine
RU2551717C1 (en) Two-stroke axial piston thermal machine-engine
RU2178825C1 (en) Internal combustion engine
RU2264546C1 (en) Axial internal combustion engine
RU2263801C1 (en) Axial internal combustion engine
RU2309273C2 (en) Internal combustion engine
RU2221927C2 (en) Two-stroke piston machine
RU2080453C1 (en) Internal combustion engine
RU182162U1 (en) Internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050621