РЕГЕНЕРАТИВНАЯ ПОРШНЕВАЯ МАШИНА Российский патент 1994 года по МПК F01B1/00 F02B75/28 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к силовым установкам поршневых машин.

Известна поршневая машина, содержащая корпус с цилиндром, в котором размещены встречно движущиеся поршни с образованием трех камер переменного объема [1].

Недостатком этой машины является то, что в ней создаются высокие напряжения. Сопоставительный анализ предложенного технического решения с известным позволяет сделать вывод о том, что оно может быть охарактеризовано следующим - совокупностью существенных признаков.

Регенеративная поршневая машина, содержащая цилиндры с поршнями двухстороннего действия, размещенными в цилиндрах с образованием рабочих камер с возможностью движения в противоположных направлениях, шатуны, кривошипные валы и систему газораспределения, при этом на боковых поверхностях цилиндров выполнены вырезы, а поршни кинематически связаны с кривошипными валами посредством шатунов, шарнирно соединенных с пальцами, размещенными в ползунах, установленных в вырезах цилиндров, отличается тем, что с целью повышения надежности работы путем улучшения балансировки, она снабжена асинхронными трехфазными электрическими двигателями - генераторами, маховиками, дополнительными кривошипными валами, дополненными шатунами и пальцами, крестообразными траверсами и опорой размещенной, соосно цилиндрам и соединенной с последними посредством ребер жесткости, при этом маховики установлены на валах электродвигателей, кинематически связаны с основными и дополнительными кривошипными валами, статоры электродвигателей закреплены с наружной стороны опоры с возможностью механического и электромагнитного взаимодействия с маховиками, а траверсы закреплены на поршнях посредством дополнительных пальцев и шарнирно соединены с дополнительными шатунами.

Машина снабжена реле давления и сообщенными с ними теплообменниками в виде пружинных клапанов, а система газораспределения выполнена в виде впускных и выпускных окон в стенках цилиндров и перепускных каналов, сообщенных с рабочими камерами и теплообменниками.

На фиг.1 показана кинематическая схема регенеративной поршневой машины; на фиг. 2 - вторая проекция кинематической схемы регенеративной поршневой машины, разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - гидравлическая схема машины без центральной опоры, разрез Б-Б на фиг.1. Причем на фиг.3 показано положение поршней со смещением по отношению к фиг.2 для описания работы поршневой машины.

Регенеративная поршневая машина на фиг.1, 2 и 3 содержит внутренний корпус 1 цилиндра и внешний соосный корпус 2, соединенные ребрами 3 жесткости. На продолжении центральной опоры и ребер 3 жесткости установлена внутренняя крестовина 4 из цилиндрических элементов, герметизирующих корпус 1 от проникновения рабочего вала внутрь подшипниковых узлов общего коленчатого вала 5 с соосными кривошипами (валами) 6 и 7 перпендикулярно им установленными, соосными кривошипами (валами) 8 и 9.

Кривошипы 8 и 9 имеют балансировочные грузы 10 и 11, поскольку эти валы не имеют жесткой связи между валами и не имеют шестерен коленчатых валов, как у прототипа.

Центральный вал 5 и его крестовина 4 используются для подвода и отвода циркуляционного масла подшипниковых опор. На валах кривошипов 6 и 7 установлены роторы генераторов, корпуса 12 и 13 которых закреплены на внешнем корпусе 2. На валах кривошипов 8 и 9 установлены роторы электродвигателей, корпуса 14 и 15 которых закреплены на внешнем корпусе 2 для механической связи роторов генераторов и электродвигателей с возможностью уменьшения асинхронного скольжения электрических машин. На коленчатом валу 6 и валу 7 дополнительно установлены маховики 16 и 17 для связи с муфтами сцепления привода коробки передач переднего и заднего моста двух пар двигателей (на схеме не показаны).

На валах 18 и 19 установлены динамические маховики, связанные с регенеративной поршневой машиной с возможностью поддержания махового момента электродвигателей с передачей механического момента генераторам за счет асинхронного скольжения оборотов, обеспечивающего перевод роторов в местах установки перемагничивающихся полюсов машин.

Кроме того, эти маховики осуществляют привод вспомогательных агрегатов машины.

Одновременно балансиовочные грузы 10 и 11 служат в качестве фазовращателей для электрических машин.

Коленчатый вал 6 соединен с шатуном 20. Коленчатый вал 7 соединен с шатуном 21. Коленчатые валы 6 и 7 соединены совместно.

Коленчатый вал 8 соединен с шатуном 23, коленчатый вал 9 соединен с шатуном 22. Шатуны 22 и 21 соединены с парой крестообразных траверс 24 и 25, шарнирно соединенных с шатунами 22 и 23. Эти возвратно-поступательно перемещающиеся крестообразные траверсы поршней размещены в вырезах 26, 27, 28 и 29 внутреннего корпуса 1 цилиндра.

В этих вырезах размещены пальцы 30, 31, 32 и 33, смещены на 90^o от шарнирного крепления шатунов 22 и23, показанных пунктирными направлениями связи шатунов 23 и 22. Каждая крестовина 24 и 25 с одной стороны и с другой стороны соединена со вспомогательными поршневыми пальцами 34, 35 и 36, 37, размещенными между парой поршней 38, 39, 40 и 41, показанных дополнительно на фиг.3 в крайних мертвых точках гидравлической схемы. Пальцы 30, 31, 32 и 33 содержат ползуны 42, 43, 44 и 45 в виде камней направляющих продольных ползунов, размещенных в вырезах 26, 27, 28 и 29, которые обеспечивают связь крестовин 24 и 25 с шатунами 20 и 21, а также с шатунами 23 и 22 кривошипов 6, 7, 8 и 9 каждого поршня, имеющих одинаковую площадь поршней. Кроме того, они должны иметь одинаковый вес поршней в каждой паре поршней и быть попарно статически уравновешены. Две полости между каждой парой поршней предназначены для смазки поршневых пальцев, шарнирных узлов и поршневых уплотнительных колец посредством циркуляции масляного насоса с отводом тепла от компрессорной части поршней, снабженных компрессорными кольцами, причем это может осуществляться струйными насосами путем впрыска масла по аналогии с подачей насосов для охлаждения радиальных и осевых шариковых и роликовых подшипников коленчатых валов.

Гидравлическая схема регенеративной бесклапанной машины отличается тем, что снабжена реле давления и сообщенными с ними теплообменниками в виде пружинных клапанов, система газораспределения выполнена в виде впускных и выпускных окон в стенках цилиндров и перепускных каналов, сообщенных с рабочими камерами и теплообменниками.

Эти окна обозначены соответственно позициями 46, 47, 48, 49, 54, 55 для обеспечения связи с теплообменниками и позициями 50 и 51 для обеспечения связи с чередующимися камерами сжатия и расширения.

Использование: в машиностроении при проектировании поршневых машин. Сущность изобретения: машина снабжена трехфазными электродвигателями-генераторами, маховиками, дополнительными кривошипными валами, дополнительными шатунами и пальцами, крестообразными траверсами и опорой, размещенной соосно цилиндрам и соединенной с последними посредством ребер жесткости. Маховики установлены на валах электродвигателей, статоры которых закреплены с наружной стороны опоры с возможностью механического и электромагнитного взаимодействия с маховиками, а траверсы закреплены на поршнях посредством дополнительных пальцев и шарнирно соединены с дополнительными шатунами. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. РЕГЕНЕРАТИВНАЯ ПОРШНЕВАЯ МАШИНА, содержащая цилиндры с поршнями двустороннего действия, размещенными в цилиндрах с образованием рабочих камер и с возможностью движения в противоположных направлениях, шатуны, кривошипные валы и систему газораспределения, при этом на боковых поверхностях цилиндров выполнены вырезы, а поршни кинематически связаны с кривошипными валами посредством шатунов, шарнирно соединенных с пальцами, размещенными в ползунах, установленных в вырезах цилиндров, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы путем улучшения динамической балансировки, машина снабжена асинхронными электрическими двигателями-генераторами, маховиками, дополнительными кривошипными валами, дополнительными шатунами и пальцами, крестообразными траверсами и опорой, размещенной соосно с цилиндрами и соединенной с последними посредством ребер жесткости, при этом маховики установлены на валах электродвигателей, кинематически связаны с основными и дополнительными кривошипными валами, статоры электродвигателей закреплены с наружной стороны опоры с возможностью механического и электромагнитного взаимодействия с маховиками, а траверсы закреплены на поршнях посредством дополнительных пальцев и шарнирно соединены с дополнительными шатунами. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена реле давления и сообщенными с ними теплообменниками, выполненными в виде пружинных клапанов, а система газораспределения выполнена в виде впускных и выпускных окон в стенках цилиндров и перепускных каналов, сообщенных с рабочими камерами и теплообменниками.