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. Известна, например, бесшатунная поршневая машина [1], содержащая два параллельных вала, соединенных со штоком двух пар поршней и взаимодействующих с помощью корпуса с двумя парами смонтированных оппозитно 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), содержащая два параллельных вала и два дугообразных элемента на них со смонтированными двумя парами оппозитно располагаемых цилиндров.

Посредством бокового давления поршней на цилиндр обеспечивается соосное расположение цилиндров и поршней, а с помощью соединения штоков в крестовину - вращение дугообразных элементов и рабочее перемещение поршней относительно цилиндров. К недостаткам машины следует отнести перемещение наиболее массивных частей машины относительно удаленных осей, из-за чего возникают значительные инерционные силы, а также значительное боковое давление поршней на цилиндр.

Цель изобретения - устранение бокового давления поршня на боковую стенку цилиндра, замена движения массивных частей машины на движение с малым радиусом, расширение конструктивных возможностей машины.

Это достигается тем, что соосно расположенные поршень и цилиндр смонтированы с возможностью получения поступательных движений по окружности одного радиуса и противоположных направлений посредством двух пар синхронно перемещающихся кривошипов под воздействием систем известной конструкции, устанавливающих их пневматическую связь между всеми применимыми кривошипами, например, помощью системы зубчатых передач.

Предложенная схема позволяет полностью устранить боковое давление поршня на цилиндр. Радиус предложенных кривошипов вдвое меньше хода поршня, что позволяет снизить инерционность перемещающихся деталей и использовать движение для работы других систем используемой машины. Кроме того, применен по крайней мере на одном из элементов кинематической пары цилиндр-поршень жестко смонтированный вал, перпендикулярный плоскости движения этого элемента. Вал, движущийся поступательно по окружности, позволяет решать ряд инженерных задач подвода-отвода энергии связанных с машиной систем.

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

Поршневая машина содержит вал 1 с жестко посаженными зубчатыми колесами 2 и 3, находящимися в зацеплении с колесами 4 и 5, образующими с колесами 2 и 3 разные передаточные отношения. Колеса 4 и 5 находятся соответственно в зацеплении с колесами 6 и 7 с равным им количеством зубьев (с передаточным отношением 1).

На колесах 4-7 жестко смонтированы кривошипы 8-11 с равными радиусами, которые смонтированы с возможностью путем взаимодействия на поршень 12 и цилиндр 13 сообщения им поступательных движений по равным окружностям с противоположным направлением. Закрепленная на цилиндре ось 14 с зубчатым колесом 16 смонтирована с возможностью постоянного зацепления с зубчатым колесом 17 на валу 18. Опорная поверхность 15 смонтирована с возможностью постоянного контакта с подшипником 19 сечения в корпусе 20.

Машина работает следующим образом.

При вращении вала 1 находящиеся на нем зубчатые колеса 2 и 3 передают движение зубчатым колесам 4 и 5. Вращение зубчатых колес 4 и 5 приводит во вращение кривошипы 8 и 9, которые приводят в движение поршень 12. Вращение зубчатых колес 6 и 7 приводит во вращение кривошипы 10 и 11, которые, в свою очередь, приводят в движение цилиндр 13. Смонтированный на цилиндре 13 вал 14 с зубчатым колесом 16 приводит в движение зубчатое колесо 17 с валом 18. Вал 14 находится в постоянном контакте опорным элементом 15 с подшипником 19, смонтированным в корпусе 26, улучшает динамические свойства машины.

Использование: в машиностроении при проектировании поршневых двигателей, насосов и компрессоров. Сущность изобретения: поршень 12 и цилиндр 13 каждый соединены с парой кривошипов 8, 9 и 10, 11 соответственно. Кривошипы 8 - 11 посредством зубчатых колес 2 - 7 связаны с входным валом 1 и установлены с возможностью вращения с одинаковой частотой в противоположных направлениях. Машина снабжена промежуточным валом 14, жестко соединенным с цилиндром 13 и кинематически связанным с выходным валом 18. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ПОРШНЕВАЯ МАШИНА, содержащая цилиндр, поршень, входной и выходной валы и механизмы перемещения поршня и цилиндра, соосно установленных с возможностью относительного возвратно-поступательного движения, отличающаяся тем, что механизмы перемещения поршня и цилиндра выполнены в виде шарнирных пар с кривошипами, поршень и цилиндр соединены жестко каждый с одним из кривошипов каждой шарнирной пары, кривошипы имеют одинаковую длину, расположены параллельно в каждой паре со смещением осей, установлены с возможностью вращения всех кривошипов с одинаковой частотой и в противоположных направлениях в каждой паре и кинематически связаны с входным валом посредством зубчатых зацеплений. 2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что по крайней мере с одним из элементов кинематической пары цилиндр - поршень соединен перпендикулярно плоскости их поступательного движения промежуточный вал, снабженный жестко соединенным с ним зубчатым колесом, а второй зубчатое колесо установлено на выходном валу с возможностью постоянного зацепления с первым колесом при его циклическом пространственном перемещении вместе с промежуточным валом. 3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что промежуточный вал снабжен опорной поверхностью и по крайней мере одним подшипником качения, смонтированным на опоре, кинематически связанной со стойкой с возможностью контактного взаимодействия с опорной поверхностью промежуточного вала в течение всего цикла его пространственного перемещения.