МНОГОЦИЛИНДРОВЫЙ ПОРШНЕВОЙ БЕСШАТУННЫЙ КОМПРЕССОР Российский патент 2006 года по МПК F04B27/00 

Изобретение относится к области машиностроения аэрокосмической и нефтегазовой промышленности, энергетики, в частности, к поршневым компрессорам для сжатия газообразных сред и в том числе сред агрессивных газов.

Известен двигатель внутреннего сгорания с бесшатунным механизмом, содержащий рабочий вал с отбором мощности в его средней части и имеющий отверстие, смещенное на 1/4 хода поршня (см. патент РФ №2222704, 2004 г.), также известен двигатель внутреннего сгорания с бесшатунным механизмом, в котором расположен составной вал, включающий рабочий коленвал и расположенные на противолежащих его сторонах эксцентрические втулки с эксцентрическими шейками (см. патент РФ №2222705, 2004 г.).

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому устройству является бесшатунный двигатель с двухсторонним рабочим процессом в цилиндрах (см. С.С.Баландин. Бесшатунные двигатели внутреннего сгорания изд. 2-е, доп. М., 1972 г., с.176. рис.15). Недостатком такого устройства являются значительные габариты, движение поршней происходит в различных плоскостях, значительное количество подвижных частей.

Техническая задача: создание устройства, обладающего небольшой массой, малыми габаритами и имеющего малое количество подвижных частей за счет применения бесшатунного механизма с круговыми звеньями.

Технический результат - повышение мощности компрессора на единицу его массы и уменьшение габаритов компрессора.

Технический результат достигается тем, что отсутствуют шатуны, механизм привода компрессора состоит из ведущего колеса, выполненного в виде двух цилиндров аксиального типа, большее из которых имеет обод трапецеидальной формы. Ведущее колесо соединено с поршнями при помощи направляющих, имеющих со стороны поршней головки, а со стороны ведущего колеса направляющий паз.

Вся конструкция механизма и его движение происходят в одной плоскости, а электродвигатель может располагаться внутри ведущего колеса.

На фиг.1 изображен многоцилиндровый поршневой бесшатунный компрессор, на фиг.2 - крепление направляющей к большому цилиндру колеса, на фиг.3 - крепление направляющей к поршню, на фиг.4 - направляющие, на фиг.5 - направляющая поршня, на фиг.6 - поршень.

Компрессор содержит корпус 1, поршень с кольцами 2, впускной и выпускной клапаны 3, направляющие поршня 4, ведущее колесо, выполненное в виде двух цилиндров аксиального типа 5, где 5.1 - малый цилиндр, приводимый в движение от привода, и 5.2 - больший цилиндр, приводимый в движение от малого цилиндра, внешняя часть которого выполнена в виде трапецеидального обода, направляющие поршня состоят из двух деталей 4.1 и 4.2, соединение этих деталей производится с помощью болтового соединения, при этом эти детали образуют направляющий паз 7.1 (см. фиг 5). Деталь 4.1 имеет головку 8, которая входит в контакт пазом 7.2, выполненным в поршне 2.

Устройство работает следующим образом.

Привод приводит колесо 5 в движение вокруг центральной оси О. Малый цилиндр 5.1 приводится в движение от привода, больший цилиндр 5.2 (большего диаметра) колеса 5 вращается вокруг оси О и своей внешней частью в виде трапецеидального обода входит в контакт с направляющими, которые состоят из двух деталей 4.1 и 4.2, заставляет направляющие поршня совершать поступательное движение (см. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики. Учебник для втузов. 11-е изд., испр. - М.: Высшая школа, 1995 г., с.117). Головкой 8 направляющие 4 контактируют с поршнем 2, имеющим в теле направляющий паз 7.2, заставляя поршень 2 совершать возвратно-поступательное движение.

Варианты исполнения привода.

1. Привод находится в самом механизме компрессора, в этом случае применяется смазка на магнитной основе, для этого необходимо с внешней стороны втулки закрепить постоянные магниты в виде параллелепипедов, что позволит уменьшить расход смазочного материала.

2. Привод находится вне компрессора, т.е. компрессор получает вращение от вала, в этом случае применяется обычная подача масла в картерном исполнении.

Компрессор имеет повышенную мощность на единицу массы и уменьшенные габариты по сравнению с традиционной кривошипно-шатунной схемой привода движения.

Положительный эффект достигается тем, что отсутствуют шатуны, вся конструкция механизма и его движение происходят в одной плоскости, а электродвигатель может располагаться внутри ведущего колеса.

Изобретение предназначено для использования в области аэрокосмической и нефтегазовой промышленности, энергетики для сжатия газообразных сред и сред агрессивных газов. Механизм привода компрессора состоит из ведущего колеса, выполненного в виде двух цилиндров аксиального типа, большее из которых имеет обод трапецеидальной формы. Ведущее колесо соединено с поршнями при помощи направляющих, имеющих со стороны поршней головки, а со стороны ведущего колеса направляющий паз. Создано устройство, обладающее малой массой, малыми габаритами и имеющее малое количество подвижных частей за счет применения бесшатунного механизма с круговыми звеньями. Повышается мощность компрессора на единицу его массы, и уменьшаются его габариты. 6 ил.

Поршневой бесшатунный многоцилиндровый компрессор, содержащий корпус, впускные и выпускные клапаны, поршни с кольцами, отличающийся тем, что механизм привода компрессора состоит из ведущего колеса, выполненного в виде двух цилиндров аксиального типа, большее из которых имеет обод трапецеидальной формы, а ведущее колесо соединено с поршнями при помощи направляющих, имеющих со стороны поршней головки, а со стороны ведущего колеса направляющий паз.