АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВАЯ МАШИНА Российский патент 1994 года по МПК F02B75/26 F16H23/00 

Изобретение относится к области энергетики, конкретнее к аксиально-поршневым машинам объемного сжатия - двигателям, компрессорам, насосам.

Известен пространственный механизм, содержащий корпус, размещенный в нем вал с косыми кривошипами, установленные на последних наклонные втулки с цапфами, шарнирно связанные с коромыслами, установленными в корпусе с возможностью качания в плоскости, перпендикулярной оси качания наклонной шайбы, цилиндры, установленные в корпусе параллельно оси вала, размещенные в них поршни и шатуны, шарнирно соединенные с концами коромысел.

Недостатком известного устройства является малое число рабочих цилиндров (не более двух), следствием чего являются неравномерность крутящего момента, малая удельная мощность, большие удельная масса и габариты при заданной мощности.

Целью изобретения является повышение масс-энергетических характеристик.

Указанная цель достигается увеличением числа рабочих цилиндров без увеличения габаритов устройства благодаря новому пространственному механизму преобразования поступательного движения поршней во вращательное движение вала.

На фиг. 1 изображен общий вид двигателя, правая его часть изображена в осевом разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Двигатель содержит корпус 1, в котором установлен блок цилиндров 2,3,4 и 5 с топливными форсунками 6, поршнями 7, шатунами 8 и 9. Шатуны 8 шарнирно соединены с концами коромысел 10, которые шарнирно сопряжены с цапфами 11, неподвижно закрепленными или выполненными за одно целое с наклонными втулками 12, установленными с возможностью вращения на косых кривошипах коленчатого вала 13. Снаружи, т. е. с внешней стороны, коромысел размещены дополнительные шарнирные (сферические) гнезда 14, сопряженные со сферическими головками шатунов 9. Гнезда имеют три наклонных кронштейна 15, 16 и 17, два из которых винтами 18 закреплены на приливах (выступах) внутренних концов втулок 12, а третий - на приливах внешних концов втулок.

Таким образом, гнезда с кронштейнами и втулки образуют сквозные отверстия (окна), в которые пропущены щеки коромысел. Гнезда с кронштейнами и втулки могут быть изготовлены (например, литьем) за одно целое, при этом коромысла следует выполнить разъемными в плоскости качания осей цапф. Кронштейны, соединяющие гнезда с внутренними концами втулок и работающие на растяжение, могут быть выполнены в виде резьбовых шпилек. Щеки коромысел посредством пальцев 19 шарнирно соединены с проушинами 20, связанными с корпусом. Кроме того, проушины разных коромысел могут быть соединены тягами 21, разгружающими корпус от наиболее значительных усилий. Подобным образом может быть выполнен двигатель с тремя, пятью, шестью и т. д. рабочими цилиндрами.

Действует поршневая машина (двигатель) следующим образом. Через окна 22 и 23 осуществляется продувка двигателя сжатым воздухом, затем происходит сжатие, впрыск топлива через форсунку 6, самовоспламенение смеси и расширение продуктов сгорания. Поступательное движение поршней через шатуны 8 и 9 передается коромыслам 10 и втулкам 12 и преобразуется во вращательное движение коленчатого вала 13.

Изобретение позволяет без существенного увеличения габаритов удвоить мощность двигателя, т. е. увеличить мощность на единицу массы.

Размещение щек коромысел в окнах наклонных втулок позволяет минимизировать габариты пространственного механизма преобразования движения, что при заданных нагрузках и запасах прочности обеспечивает его минимальную массу.

Увеличение числа рабочих цилиндров повышает равномерность крутящего момента, снижает пульсации давления в выпускном тракте, повышает КПД турбокомпрессора и агрегата в целом.

Установка коромысел в проушинах на пальцах 19 позволяет минимизировать поперечные размеры этого шарнирного узла, что обеспечивает возможность его размещения в пространстве между втулками и гнездами и уменьшения габаритов устройства.

Использование: в энергетике. Сущность изобретения: двигатель содержит корпус, в котором установлен блок цилиндров с топливными форсунками, поршнями, шатунами. Шатуны шарнирно соединены с концами коромысел, которые шарнирно сопряжены с цапфами, неподвижно закрепленными или выполненными за одно целое с наклонными втулками, установленными с возможностью вращения на косых кривошипах коленчатого вала. Снаружи, т. е. с внешней стороны, коромысел размещены дополнительные шарнирные (сферические) гнезда, сопряженные со сферическими головками шатунов. Гнезда имеют три наклонных кронштейна, два из которых винтами закреплены на приливах (выступах) внутренних концов втулок, а третий - на приливах внешних концов втулок. Таким образом, гнезда с кронштейнами и втулки образуют сквозные отверстия (окна), в которые пропущены щеки коромысел. Гнезда с кронштейнами и втулки выполнены за одно целое, при этом коромысла следует выполнить разъемными в плоскости качания осей цапф. Кронштейны, соединяющие гнезда с внутренними концами втулок и работающие на растяжение, выполнены в виде резьбовых шпилек. Щеки коромысел посредством пальцев шарнирно соединены с проушинами, связанными с корпусом. Кроме того, проушины разных коромысел соединены тягами, разгружающими корпус от более значительных усилий. Аналогично выполняются двигатели с тремя, пятью, шестью и т. д. рабочими цилиндрами. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВАЯ МАШИНА, содержащая корпус, неподвижный блок с параллельно оси вала расположенными по окружности цилиндрами с поршнями, коленчатый вал с косыми кривошипами, установленные на последних наклонные втулки с цапфами, шарнирно связанные с ними коромысла, установленные в корпусе с возможностью качания в плоскости, перпендикулярной к оси качания наклонной втулки, шатуны, шарнирно соединенные с поршнями и с концами коромысел, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, на наклонных втулках снаружи коромысел выполнены шарнирные гнезда, связанные при помощи шатунов с поршнями цилиндров, коромысло шарнирно установлено в проушинах, размещенных между наклонными втулками и гнездами и скрепленных с корпусом. 2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что гнезда выполнены с кронштейнами, соединенными с выступами на концах наклонных втулок. 3. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что проушины разных коромысел соединены продольными тягами.