RU2334877C2

RU2334877C2 - Displacement machine

Info

Publication number: RU2334877C2
Application number: RU2006139729/06A
Authority: RU
Inventors: нский Александр Павлович Болшт (RU); Александр Павлович Болштянский; Виктор Евгеньевич Щерба (RU); Виктор Евгеньевич Щерба; Евгений Алексеевич Лысенко (RU); Евгений Алексеевич Лысенко
Priority date: 2006-11-09
Filing date: 2006-11-09
Publication date: 2008-09-27
Also published as: RU2006139729A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to displacement machines and can be used in designing, primarily, piston-type compressors and pumps exploiting the working space volume variation. The displacement machine contains, at least, one piston and two cranks arranged in the slot of driving mechanism linked with the piston. Every crank is coupled with its engine with a housing and drive shaft linked to the said crank. Both engine share a common housing. The shaft of one engine incorporates a through hole for the second engine shaft to pass through.

EFFECT: lower material capacity of the displacement machine, lower lateral loads transmitted by cranks onto piston.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области машин объемного действия и может быть использовано при создании преимущественно поршневых компрессоров и насосов, работающих за счет изменения объема рабочей полости.The invention relates to the field of volumetric action machines and can be used to create mainly reciprocating compressors and pumps operating by changing the volume of the working cavity.

Известна машина объемного действия, содержащая, по меньшей мере, один поршень, приводимый в движение от двух противоположно вращающихся валов (см., например, авт.св. 128703 СССР, МКИ F01В 1/10, F02В 75/20. Сдвоенный двигатель внутреннего сгорания с общей для смежных цилиндров камерой сжатия. / П.С.Штеп. - №152293/2046; Заявлено 10.08. 1934; Опубл. 1960. - Бюл. №10).Known volumetric machine containing at least one piston, driven by two oppositely rotating shafts (see, for example, ed. St. 128703 of the USSR, MKI F01B 1/10, F02B 75/20. Dual internal combustion engine with a compression chamber common to adjacent cylinders. / PS Shtep. - No. 152293/2046; Stated August 10, 1934; Publ. 1960. - Bull. No. 10).

Известна также машина объемного действия, содержащая, по крайней мере, один поршень и два кривошипа, которые установлены в пазу механизма привода, соединенного с поршнем, причем каждый кривошип соединен со своим двигателем, имеющим корпус и приводной вал, с которым соединен кривошип (см., например, пат. России 2098662, МКИ F04 В 25/00, 35/00. Бесконтактный компрессор. / А.П.Болштянский, В.Е.Щерба. Омский государственный технический университет. - №95114243/06; Заявлено 08.08.95; Опубл. 10.12.97. - Бюл. №34).A volumetric action machine is also known, containing at least one piston and two cranks, which are installed in the groove of the drive mechanism connected to the piston, each crank connected to its engine having a housing and a drive shaft to which the crank is connected (see , for example, Russian Patent 2098662, MKI F04 B 25/00, 35/00. Non-contact compressor. / A.P. Bolshtyansky, V.E. Scherba. Omsk State Technical University. - No. 95114243/06; Claimed 08.08.95 ; Publish. 10.12.97. - Bull. No. 34).

Недостатками известных конструкций являются их большие габариты и материалоемкость, а также сравнительно большие боковые усилия, передаваемые кривошипами на поршень в связи с тем, что в реальной конструкции невозможно при монтаже обеспечить точное совпадение осей вращения кривошипов, соединенных с разными двигателями.The disadvantages of the known designs are their large dimensions and material consumption, as well as the relatively large lateral forces transmitted by the cranks to the piston due to the fact that in a real design it is impossible to ensure exact coincidence of the rotation axes of the cranks connected to different engines during installation.

Задачей изобретения является снижение материалоемкости машины объемного действия и снижение боковых усилий, передаваемых на поршень со стороны кривошипов.The objective of the invention is to reduce the material consumption of the machine volumetric action and reduce lateral forces transmitted to the piston from the side of the cranks.

Указанная задача решается выполнением одного общего корпуса для обоих двигателей, причем вал одного двигателя имеет сквозное отверстие, через которое проходит вал второго двигателя.This problem is solved by performing one common housing for both engines, and the shaft of one engine has a through hole through which the shaft of the second engine passes.

Суть изобретения поясняется чертежами.The essence of the invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 схематично изображено продольное сечение машины объемного действия, выполняющей в данном примере функции поршневого компрессора с двумя оппозитными поршнями (блоком поршней), один из которых (верхний по чертежу) находится в верхней мертвой точке (в верхнем цилиндре заканчивается процесс нагнетания), а другой (нижний по чертежу) находится в положении нижней мертвой точки (в нижнем цилиндре заканчивается процесс всасывания).Figure 1 schematically shows a longitudinal section of a volumetric machine that performs in this example the functions of a reciprocating compressor with two opposed pistons (piston block), one of which (the upper one according to the drawing) is at the top dead center (the injection process ends in the upper cylinder), and the other (lower in the drawing) is in the position of bottom dead center (in the lower cylinder, the suction process ends).

На фиг.2 изображено поперечное сечение машины (вид в направлении стрелки «А»), а на фиг.3 - этот же вид при среднем (относительно корпуса машины) положении поршней, когда они оба движутся вниз (в верхнем цилиндре идет процесс всасывания, в нижнем - процесс нагнетания).Figure 2 shows the cross section of the machine (view in the direction of the arrow "A"), and figure 3 is the same view with the average (relative to the machine body) position of the pistons when they both move down (the suction process is in the upper cylinder, in the bottom - the injection process).

Компрессор состоит (фиг.1-3) из первого 1 и второго 2 цилиндров, снабженных всасывающими, соответственно 3 и 4, и нагнетательными, соответственно 5 и 6, клапанами. В цилиндрах 1 и 2 размещены соответственно поршни 7 и 8, образующие блок поршней, соединенные с общим механизмом привода, выполненным в виде кулисы 9 с пазом 10, в котором установлены первый 11 и второй 12 кривошипы, жестко соединенные с первым 13 и вторым 14 валом приводных двигателей (в данном примере - электродвигателей), причем вал 13 имеет сквозное отверстие 15, через которое проходит вал 14. Оба электродвигателя (первый и второй) имеют общий корпус 16, статорные обмотки, соответственно 17 и 18, соединенные с источником напряжения, и роторные обмотки 19 и 20, например, коротко замкнутого типа (оба двигателя асинхронного типа), сидящие неподвижно соответственно на валах 13 и 14, которые установлены в корпусе 16 на подшипниках качения соответственно 21 и 22. Направление движения (вращения) магнитного поля в статорных обмотках 17 и 18 противоположное, в связи с чем валы 13 и 14 совершают синхронное противоположное вращение (см. фиг 2 и 3).The compressor consists (Fig.1-3) of the first 1 and second 2 cylinders, equipped with suction, respectively 3 and 4, and discharge, respectively 5 and 6, valves. Pistons 7 and 8 are placed in cylinders 1 and 2, respectively, forming a piston block connected to a common drive mechanism made in the form of a link 9 with a groove 10 in which the first 11 and second 12 cranks are mounted, rigidly connected to the first 13 and second 14 shaft drive motors (in this example, electric motors), wherein shaft 13 has a through hole 15 through which shaft 14 passes. Both electric motors (first and second) have a common housing 16, stator windings 17 and 18, respectively, connected to a voltage source, and rotor windings 19 and 20, for example, of a short-circuited type (both asynchronous motors), which are stationary on shafts 13 and 14, respectively, which are mounted in housing 16 on rolling bearings 21 and 22, respectively. The direction of movement (rotation) of the magnetic field in the stator windings 17 and 18 is opposite , in connection with which the shafts 13 and 14 perform synchronous opposite rotation (see Fig. 2 and 3).

Компрессор работает следующим образом.The compressor operates as follows.

При подаче переменного напряжения к статорным обмоткам 17 и 18 в них возникает вращающееся, противоположно направленное, магнитное поле, возбуждающее магнитные поля в соответствующих роторных обмотках 19 и 20. Взаимодействие магнитных полей вызывает появление крутящего момента, который направлен противоположно в обеих роторных обмотках, в связи с чем валы 13 и 14 начинают вращение в противоположных направлениях с одинаковой частотой и одинаковым крутящим моментом благодаря идентичности электромагнитных характеристик статорных 17 и 18 и роторных 19 и 20 обмоток. При этом кривошипы 11 и 12 совершают синхронное противоположное вращение в пазу 10 кулисы 9, придавая ей возвратно-поступательное движение вдоль совместной оси первого 1 и второго 2 цилиндров. Перемещающиеся вместе с кулисой 9 поршни 7 и 8 также совершают возвратно-поступательное движение, изменяя рабочий объем цилиндров 1 и 2. При этом, в связи с наличием всасывающих 3 и 4 и нагнетательных 5 и 6 клапанов рабочее тело (в данном случае применения машины объемного действия в качестве компрессора - газ, смесь газов, например, воздух) всасывается в цилиндры, сжимается в них и подается потребителю.When an alternating voltage is applied to the stator windings 17 and 18, a rotating, oppositely directed magnetic field arises in them, exciting magnetic fields in the corresponding rotor windings 19 and 20. The interaction of the magnetic fields causes a torque that is directed opposite in both rotor windings, due to with which the shafts 13 and 14 begin to rotate in opposite directions with the same frequency and the same torque due to the identity of the electromagnetic characteristics of the stator 17 and 18 and roto GOVERNMENTAL 19 and 20 windings. In this case, the cranks 11 and 12 perform synchronous opposite rotation in the groove 10 of the wings 9, giving it a reciprocating motion along the joint axis of the first 1 and second 2 cylinders. The pistons 7 and 8 moving together with the wings 9 also reciprocate, changing the working volume of cylinders 1 and 2. Moreover, due to the presence of suction 3 and 4 and pressure 5 and 6 valves, the working fluid (in this case, the use of a volumetric machine acting as a compressor - gas, a mixture of gases, such as air) is sucked into the cylinders, compressed in them and supplied to the consumer.

Синхронное, противоположно направленное и практически полностью соосное вращение валов 13 и 14, а также закрепленных на них кривошипов 11 и 12, обеспечивает полное отсутствие боковых усилий на блоке поршней 7 и 8, что позволяет отказаться от их смазки и сжимать газы, смеси газов и жидкости без их загрязнения продуктами смазки и износа.Synchronous, oppositely directed and almost completely coaxial rotation of the shafts 13 and 14, as well as the cranks 11 and 12 attached to them, ensures the complete absence of lateral forces on the piston block 7 and 8, which allows them to refuse lubrication and compress gases, gas and liquid mixtures without contamination with grease and wear.

Выполнение одного общего корпуса для обоих приводных двигателей при наличии в валу одного двигателя (в данном примере - 13) сквозного отверстия, через которое проходит вал второго двигателя (в данном примере 14), позволяет идеально совместить оси обоих приводных валов 13 и 14, одновременно сократить массу и габариты машины объемного действия, а также обеспечить практически полное отсутствие боковых усилий, действующих на поршни.The execution of one common housing for both drive motors in the presence of a single motor (13 in this example) in the shaft through-hole through which the shaft of the second engine (in this example 14) passes, allows you to perfectly align the axes of both drive shafts 13 and 14, while reducing weight and dimensions of the machine volumetric action, as well as to ensure almost complete absence of lateral forces acting on the pistons.

Claims

A volumetric machine comprising at least one piston and two cranks, which are installed in a groove of a drive mechanism connected to a piston, each crank connected to its own engine having a housing and a drive shaft, to which a crank is connected, characterized in that both engines have a common single housing, and the shaft of one engine has a through hole through which the shaft of the second engine passes.