ОБЪЕМНАЯ ПОРШНЕВАЯ МАШИНА СУХОРУКОВА БОРИСА ИВАНОВИЧА Российский патент 1998 года по МПК F01B9/00 F02B75/32 

Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано при проектировании поршневых машин - двигателей, насосов, компрессоров и детандеров в различных отраслях народного хозяйства.

Известна объемная поршневая машина, содержащая, по меньшей мере, один неподвижный цилиндр, расположенный в нем по оси с возможностью возвратно-поступательного движения двухсторонний поршень и выходной вал, кинематически связанный с поршнем посредством кулисного механизма, включающего кулису и два шатуна, один из которых одним концом связан с поршнем, а другим - с кулисой (EP, заявка, 0114781, кл. F 01 C 9/00, 1984).

Недостатками этой машины является сложная конструкция, что снижает ее надежность и ограничивает область применения.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности и расширение области применения.

Поставленная задача решается за счет того, что объемная поршневая машина, содержащая, по меньшей мере, один неподвижный цилиндр, расположенный в нем по оси с возможностью возвратно-поступательного движения двухсторонний поршень и выходной вал, кинематически связанный с поршнем посредством кулисного механизма, включающего кулису и два шатуна, один из которых одним концом связан с поршнем, а другим - с кулиской, снабжена второй кулисой, обе кулисы совмещены одна в одну, установлены на выходном валу и снабжены рычагами, причем первый шатун связан с первой кулисой через ее рычаг, второй шатун одним концом связан со второй кулисой через ее рычаг, а другим - с первым шатуном строго по центру, при этом поршень выполнен из двух половин, жестко соединенных между собой штоком.

Машина снабжена охваченными цепью зубчатыми шкивами, один из которых установлен на выходном валу, а другой - связан с первым шатуном, и вентилятором, установленным с возможностью охлаждения машины, причем первый шатун своим концом строго по центру прикреплен к штоку поршня.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично изображена описываемая поршневая машина с 16 цилиндрами, 32 рабочими камерами с 32 головками и 16 поршнями, расположенными по кругу; на фиг. 2 - вариант выполнения машины с цилиндрами, расположенными по сторонам четырехугольника; на фиг. 3 - вариант выполнения машины с цилиндрами, расположенными параллельно друг другу; на фиг. 4 - вариант выполнения машины по фиг. 2; на фиг. 5 - вид сбоку на машину с узлом зажигания и узлом турбонаддува; на фиг. 6 - узел сочленения кулис и рычагов, разрез.

Объемная поршневая машина содержит по меньшей мере один неподвижный цилиндр 1, расположенный в нем по оси с возможностью возвратно-поступательного движения двухсторонний поршень 3 и выходной вал 11, кинематически связанный с поршнем 3 посредством кулисного механизма, включающего малую кулису 9 и два шатуна, большой и малый, 8, 7 соответственно. Шатун 8 одним концом связан с поршнем 3, а другим - с кулисой 9. Машина снабжена второй, большой, кулисой 5. Обе кулисы 9, 5 совмещены одна в одну, установлены на выходном валу 11 и снабжены соответственно рычагами 10, 6. Причем первый, большой, шатун 8 связан с первой, малой, кулисой 9 через ее рычаг 10, второй, малый, шатун 7 одним концом связан со второй, большой, кулисой 5 через ее рычаг 6, а другим - с первым, большим, шатуном 8 строго по центру. При этом поршень 3 выполнен из двух половин, жестко соединенных между собой штоком 4.

Машина снабжена охваченными цепью 13 зубчатыми шкивами 12, 14 и 16. Шкив 12 установлен на выходном валу 11. Машина снабжена вентилятором 24, установленным в корпусе 18 машины. Причем первый, большой, шатун 8 своим концом строго по центру прикреплен к штоку 4 поршня 3. Узел турбонаддува с вентилятором 24 отделен от остальных узлов машины опорой - перегородкой 23. Шкив 14 связан с одним концом шатуна 15, второй конец которого соединен с большим шатуном 8, а шкив 16 соединен с распределительным валом. Машина содержит узел 19 зажигания, вал 20 вспомогательных механизмов, топливный насос 21, масляный насос 22 и реверсивный электродвигатель 17.

Машина в качестве двигателя работает следующим образом.

Насосом 21 топливо подается в цилиндры 1, поджигается узлом 19 и, сгорая, расширяется, в результате чего осуществляется возвратно-поступательное движение поршней 3, преобразуемое во вращение выходного вала 11 посредством кулисного механизма. Вал 11 может быть соединен с электрогенератором или иным исполнительным механизмом. Цепные передачи обеспечивают синхронизацию перемещений.

При работе машины в качестве насоса или компрессора электродвигатель 17 запускается стартером (условно не показан) и вращает вал 11. Вращение вала 11 посредством кулис 5, 9, шатунов 7, 8, 15 и рычагов 6, 10, а также цепных передач преобразуется в возвратно-поступательное движение поршней 3, перекачивающих (или сжимающих) текучую среду.

Изобретение обеспечивает устранение боковых усилий на поршень со стороны шатуна при сохранении прямолинейного движения поршня; центрация поршня в цилиндре обеспечена совмещением кулис.

Описываемая конструкция объемной поршневой машины проста, функциональна, состоит из узлов и элементов, из которых можно собрать мощный двигатель для
велосипеда - 2 л.с. с одним цилиндром и двумя поршнями;
мотоцикла "Урал" - 2 цилиндра, 4 поршня, 4 х 15= 60 л.с.;
автомашины - 4 цилиндра, 8 поршней, 8 х 15 = 120 л.с.;
бульдозера - 16 поршней, 16 • 15 = 240 л.с.;
танка - 16 цилиндров, 32 поршня, 32 х 15 = 480 л.с.;
парохода - 6 тыс.л.с.;
самолета - 8 тыс.л.с.

Объемная поршневая машина может быть выполнена состоящей из секций. При работе в качестве двигателя его запуск может быть осуществлен стартером.

Число оборотов двигателя регулируется посредством регулятора оборотов. Турбонаддув осуществляется, вентилятор работает также через соответствующий регулятор.

Машина предназначена для использования в качестве двигателя, насоса, компрессора или детандера. Машина содержит цилиндры с двухсторонними поршнями, кулисный механизм преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное выходного вала и цепные передачи. Причем первая и вторая (малая и большая) кулисы совмещены одна с другой, установлены на выходном валу и снабжены рычагами, первый большой шатун связан с первой кулисой через ее рычаг, второй малый шатун одним концом связан со второй кулисой через ее рычаг, а другим - с первым шатуном. Машина снабжена охваченными цепью зубчатыми шкивами, один из которых установлен на выходном валу, а другой - связан с первым шатуном и вентилятором, установленным с возможностью охлаждения машины, причем первый шатун своим концом прикреплен к штоку поршня. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции, повышение надежности и расширение области применения. 1 с. и 1 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Объемная поршневая машина, содержащая по меньшей мере один неподвижный цилиндр, расположенный в нем по оси с возможностью возвратно-поступательного движения двусторонний поршень и выходной вал, кинематически связанный с поршнем посредством кулисного механизма, включающего кулису и два шатуна, один из которых одним концом связан с поршнем, а другим - с кулисой, отличающаяся тем, что она снабжена второй кулисой, обе кулисы совмещены одна в одну, установлены на выходном валу и снабжены рычагами, причем первый шатун связан с первой кулисой через ее рычаг, второй шатун одним концом связан с второй кулисой через ее рычаг, а другим - с первым шатуном, при этом поршень выполнен из половин, жестко соединенных между собой штоком. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена охваченными цепью зубчатыми шкивами, один из которых установлен на выходном валу, а другой связан с первым шатуном, и вентилятором, установленным с возможностью охлаждения машины, причем первый шатун своим концом прикреплен к штоку поршня.