КОМБИНИРОВАННАЯ СИЛОВАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1995 года по МПК F02B75/32 F02B63/06 F01B23/08 

Изобретение относится к устройствам, преобразующим тепловую энергию в гидравлическую или гидравлическую энергию в механическую.

Известна комбинированная силовая установка, содержащая поршневую машину с механизмом преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное и роторный агрегат, причем механизм преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное выполнен в виде коленчатого вала с шестерней, вращающихся кривошипных опор и зубчатого колеса внутреннего зацепления, жестко связанного с корпусом поршневой машины, коленчатый вал установлен в кривошипных опорах с возможностью взаимодействия шестерни с зубчатым колесом с передаточным отношением, равным 1:2, а эксцентриковая шейка коленчатого вала кинематически связана с поршнями [1]
Недостаток известного технического решения заключается в недостаточной эффективности в работе.

Цель изобретения повышение эффективности установки в работе.

Для этого комбинированная силовая установка содержит поршневую машину с механизмом преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное и роторный агрегат, причем механизм преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное выполнен в виде коленчатого вала с шестерней, вращающихся кривошипных опор и зубчатого колеса внутреннего зацепления, жестко связанного с корпусом поршневой машины, коленчатый вал установлен в кривошипных опорах с возможностью взаимодействия шестерни с зубчатым колесом с передаточным отношением, равным 1:2, а эксцентриковая шейка коленчатого вала кинематически связана с поршнями, роторный агрегат выполнен в виде обратимой гидромашины объемного вытеснения с цилиндрической рабочей полостью, снабженной зубьями внутреннего зацепления с двумя неподвижными лопастями, с каналами подвода и отвода рабочей среды и с двумя вращающимися замыкателями с выемками, ротор выполнен с двумя гнездами на наружной поверхности, связан с кривошипной опорой и размещен в центре рабочей полости, на замыкателях выполнены зубья наружного зацепления, взаимодействующие с зубьями внутреннего зацепления рабочей полости, замыкатели установлены в гнездах ротора с возможностью совместного вращения с ротором, причем выемки на замыкателях выполнены с возможностью взаимодействия с лопастями, а один из замыкателей соединен с коленчатым валом.

На фиг. 1 показана принципиальная схема установки; на фиг. 2 установка, продольный разрез; на фиг. 3 гидромашина, поперечный разрез; на фиг. 4 и 5 взаимное положение звеньев механизма преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное.

Комбинированная силовая установка содержит поршневую машину, выполненную, например, в виде двигателя внутреннего сгорания и, обратимую гидромашину, выполненную, например, в виде насоса 8, гидравлически связанного с гидромотором 9, а также с внешним потребителем 33.

Двигатель внутреннего сгорания содержит оппозитно расположенные цилиндры 1, в которых расположены поршни 2, жестко связанные между собой штоком 3. В средней части штока 3 выполнена втулка 4, в которой расположена эксцентриковая шейка 5 коленчатого вала 11. Последний содержит шестерню 6 с зубчатым венцом 12 и цапфа 13 и 14. Цапфа 13 установлена во вращающейся кривошипной опоре 15, установленной в подшипниках 16, и связана с валом 17 привода вспомогательных механизмов двигателя внутреннего сгорания. Зубчатый венец 12 шестерни 6 взаимодействует с зубчатым колесом 7 внутреннего зацепления, жестко связанного с корпусом двигателя внутреннего сгорания с передаточным отношением, равным 1:2. Другая цапфа 14 коленчатого вала 11 установлена во вращающейся кривошипной опоре, связанной с ротором 19 насоса 8. Последний содержит корпус 18 с цилиндрической рабочей полостью 27, имеющей зубья внутреннего зацепления 28. В цилиндрической рабочей полости размещен ротор 19 с закрепленными в нем втулками 22. Ротор 19 вращается вокруг оси О-О на подшипниках 23 и 24. В гнездах ротора 19 установлены силовой замыкатель 20, связанный с цапфой 14 коленчатого вала 11, и приводной замыкатель 21. Силовой 20 и приводной 21 замыкатели связаны зубчатым зацеплением 26 с зубьями внутреннего зацепления 28 и снабжены выемками 25. В цилиндрической рабочей полости 27 имеются две вытеснительные неподвижные лопасти 29 с каналами 30 подвода и отвода рабочей среды. Последние соединены с каналами 31, выполненными в корпусе 18. Подвод и отвод рабочей среды, передаваемой гидромотору 9, осуществляется через патрубки 32. Ротор 19 соединен с маховиком 10. Взаимное положение звеньев механизма преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное показано на фиг. 4 и 5. Эксцентриковая шейка 5 описывает окружность радиуса r, длина колена коленчатого вала 11 обозначена l и равна r. Ход поршней 3 S равен 4l D.

Комбинированная силовая установка работает следующим образом.

При поочередном сгорании топлива в оппозитно расположенных силовых цилиндрах 1 поршни 2 заставляют шток 3 двигаться возвратно-поступательно. Это приводит во вращение коленчатый вал 11, который, в свою очередь, вращает жестко связанную с ним шестерню 6. При этом шестерня 6 опирается через цапфу 13 на соответствующее отверстие в теле вращающейся кривошипной опоры 15. Вращение цапфы 14, выполненной за одно целое с замыкателем 20, заставляет вращаться и приводной замыкатель 21. Совершая планетарное движение вместе с ротором 19, на определенных участках оба замыкателя своим зубчатым зацеплением 26 взаимодействуют с зубьями внутреннего зацепления 28 на круговой поверхности внутри корпуса 18 насоса и, двигаясь в рабочей полости 27, перешагивают выступающие в рабочую полость 27 неподвижные лопасти 29, не прерывая при этом постоянного контакта с поверхностью этой цилиндрической полости, который создает надежное уплотнение. Это позволяет при взаимодействии замыкателей 20 и 21 с вытеснительными неподвижными лопастями 29 эффективно нагнетать рабочую жидкость в каналы 30 лопастей 29, а из них в патрубки 32 магистралей рабочего гидромотора 9 потребителя 33.

При обратном действии установки, т.е. при подаче рабочей жидкости под давлением в гидромашину-гидромотор, должно начаться возвратно-поступательное движение штока 3 и поршней 2 в силовых цилиндрах 1, используемых для нагнетания газов или перекачиваемой жидкости. В таких условиях комбинированная силовая установка может служить компрессором или насосом загрязненных жидкостей.

Преимущества предлагаемого технического решения определяются повышением экономичности и КПД обратимой силовой установки за счет исключения гидрораспределителей и специального преобразующего механизма, а также расширение технологических возможностей такой машины, которые позволяют использовать ее в качестве не только генератора рабочей жидкости, но также и в виде компрессора или насоса.

Использование: устройства, преобразующие тепловую энергию в гидравлическую или гидравлическую в механическую. Сущность изобретения: комбинированная силовая установка содержит поршневую машину, которая может быть выполнена в виде двигателя внутреннего сгорания, и обратимую гидромашину, которая может быть выполнена в виде насоса, гидравлически связанного с гидромотором. Коленчатый вал 11 поршневой машины установлен своими цапфами 13 и 14 во вращающихся кривошипных опорах, одна из которых связана с ротором 19 насоса. В гнездах ротора 19 установлены силовой и приводной замыкатели. Силовой замыкатель связан с цапфой 14. На замыкателях выполнены выемки, позволяющие перешагивать через вытеснительные неподвижные лопасти 29 с каналами подвода и отвода рабочей среды. 5 ил.

КОМБИНИРОВАННАЯ СИЛОВАЯ УСТАНОВКА, содержащая поршневую машину с механизмом преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное и роторный агрегат, причем механизм преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное выполнен в виде коленчатого вала с шестерней, вращающихся кривошипных опор и зубчатого колеса внутреннего зацепления, жестко связанного с корпусом поршневой машины, коленчатый вал установлен в кривошипных опорах с возможностью взаимодействия шестерни с зубчатым колесом с передаточным отношением 1 2, а эксцентриковая шейка коленчатого вала кинематически связана с поршнями, отличающаяся тем, что роторный агрегат выполнен в виде обратимой гидромашины объемного вытеснения с цилиндрической рабочей полостью, снабженной зубьями внутреннего зацепления, с двумя неподвижными лопастями с каналами подвода и отвода рабочей среды и с двумя вращающимися замыкателями с выемками, ротор выполнен с двумя гнездами на наружной поверхности, связан с кривошипной опорой и размещен в центре рабочей полости, на замыкателях выполнены зубья наружного зацепления, взаимодействующие с зубьями внутреннего зацепления рабочей полости, замыкатели установлены в гнездах ротора с возможностью вращения вокруг своих осей и с возможностью совместного вращения с ротором, причем выемки на замыкателях выполнены с возможностью взаимодействия с лопастями, а один из замыкателей соединен с коленчатым валом.