ПОРШНЕВАЯ МАШИНА Российский патент 1995 года по МПК F01B13/04 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании роторно-поршневых бесшатунных насосов, компрессоров, двигателей, поршневых машин.

Известны устройства и машины аналогичного назначения. Например, известна бесшатунная машина [1], содержащая два параллельных вала, соединенных со штоком двух пар поршней и взаимодействующих с помощью корпуса с двумя парами смонтированных оппозитно расположенных цилиндров.

Машина имеет недостаточно высокие динамические свойства (неуравновешенность инерционных масс, значительное боковое давление поршней на цилиндры).

Наиболее близкой к изобретению является поршневая машина [2] (прототип).

Машина содержит два параллельных вала с двумя дугообразными элементами со смонтированными двумя парами оппозитно расположенных цилиндров. Взаимодействие происходит посредством крестовины, образуемой двумя парами взаимно перпендикулярных штоков с поршнями. Однако машина имеет недостаточные динамические свойства, так как наиболее подвижные части машины совершают вращения значительных радиусов около осей, вызывая значительные неуравновешенные инерционные силы и значительное боковое давление поршней на цилиндр.

Цель изобретения - уменьшение действий инерционных сил, повышение надежности, улучшение условий подвода (отвода) энергии.

Применено n-цилиндров, каждый их которых смонтирован с возможностью получения поступательного движения по окружности от пары одного радиуса одинаково ориентированных в пространстве кривошипов со смещенными параллельными осями и жестко связанными с парой зубчатых колес, смонтированных с возможностью получения одинаковых угловых скоростей и смещения фаз вращения двух пар кривошипов на угол, превосходящий вдвое смещение лучей примененной n-лучевой звезды из поршней-штоков, соосных цилиндров, от двух зубчатых колес.

Более рациональный подвод (отвод) механической энергии обеспечивается тем, что на звезде, также совершающей поступательное движение по окружности, смонтирован пеpпендикулярный лучам звезды вал, содержащий зубчатое колесо, а второе зубчатое колесо с валом смонтировано с возможностью нахождения в постоянном зацеплении с первым при его циклическом пространственном перемещении с валом и звездой. На валу по необходимости монтируется опорная поверхность, которая входит в постоянный контакт по крайней мере с одним из подшипников, смонтированным в корпусе, кинематически связанным со стойкой.

Замена вращения всего блока цилиндров вокруг удаленных осей на их перемещения по малым окружностям значительно снижает инерционные силы.

Взаимодействие поршней с цилиндрами через лучевую звезду, особенно при n=4, уменьшает боковое давление поршней на цилиндры.

Подвод (отвод) механической энергии к звезде штоков повышает возможность использования машины, т. е. поступательное движение вала по окружности легко преобразуется в различные виды движения.

Применение опорной поверхности на валу и опорных подшипниках качения снижает уровень паразитных колебаний звезды, приближает геометрию их движения и приводит к общему улучшению динамики машины.

На фиг. 1 изображена поршневая машина, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Поршневая машина содержит смонтированный на корпусе вал 1 с жестко посаженными зубчатыми колесами 2 и 3, смонтированными с возможностью нахождения и зацепления с зубчатыми колесами 4 и 5 и вследствие примененного для пар одинакового передаточного отношения сообщающие кривошипам 6 и 7 одинаковые угловые скорости. С кривошипами через шарниры связаны цилиндры 8-11 с поршнями 12-15 и штоками 16-19, образующие звезду 20 с закрепленным на ней валом 21 с зубчатым колесом 22, кинематически связанным с зубчатым колесом 23 с валом 24. Вал 21 содержит опорную поверхность 25, находящуюся в контакте с подшипником 26 качения в корпусе 27.

Поршневая машина работает следующим образом.

При вращении вала 1 находящиеся на нем зубчатые колеса 2 и 3 передают движение зубчатым колесам 4 и 5 и кривошипам 6 и 7 и сообщают поступательное движение всем цилиндрам 8-11, а последние поршням 12-15 и через штоки 16-19 звезде 20. Смонтированный на звезде 20 вал 21 с зубчатым колесом 23 приводит в движение зубчатое колесо 23, а с ним вал 24. Вал 21 находится в постоянном контакте опорным элементом 25 с подшипником 26 качения, смонтированным в корпусе 27.

Использование: в машиностроении при проектированиее поршневых насосов, компрессоров и двигателей, а также устройств для преобразования вращательного движения валов в поступательном движении цилиндров. Сущность изобретения: механизм перемещения цилиндров 8 - 11 вместе со звездой 20 выполнен в виде кривошипов 6, 7, попарно жестко соединенных с цилиндрами 8 - 11 и зубчатыми колесами 4, 5, установленными с образованием зубчатого зацепления с колесами 2, 3 входного вала 1. Машина снабжена промежуточным валом 21, соединенным со звездой 20 и снабженным зубчатым колесом 22, установленным с образованием зубчатого зацепления с колесом 23 выходного вала 24. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ПОРШНЕВАЯ МАШИНА, содержащая цилиндры, поршни с штоками, смонтированными с образованием звезды, входной и выходной валы и механизм перемещения цилиндров вместе со звездой, причем цилиндры с поршнями расположены соосно с лучами звезды, отличающаяся тем, что механизм перемещения цилиндров вместе с звездой выполнен в виде кривошипов, попарно жестко соединенных с каждым из цилиндров, имеющих одинаковую длину, расположенных параллельно со смещением в пространстве осей и установленных с возможностью взаимодействия с двумя зубчатыми колесами, жестко соединенными с входным валом, и с возможностью вращения с одинаковой частотой и смещением фаз вращения в двух парах кривошипов на угловую величину, превышающую угловое смещение соответствующих пар кривошипов или смещение соответствующих лучей звезды. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена промежуточным валом, соединенным со звездой перпендикулярно осям ее лучей и снабженным зубчатым колесом, а второе зубчатое колесо установлено на выходном валу с возможностью его постоянного зацепления с первым колесом при его циклическом пространственном перемещении вместе с промежуточным валом и звездой. 3. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что промежуточный вал снабжен опорной поверхностью и по крайней мере одним подшипником качения, кинематически связанным со стойкой с возможностью контактного взаимодействия с опорной поверхностью промежуточного вала в течение всего цикла его пространственного перемещения вместе со звездой, образуемой штоками.