ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2007 года по МПК F04B43/00 

Изобретение относится к области машиносторения. Двигатель предназначен для использования в качестве гидропневмопривода.

Известен двигатель, содержащий баллон-цилиндр в виде сильфонной рабочей камеры переменного объема, подвижный торец которой связан с приводным устройством и которая сообщена с входными и выходными магистралями, выполненными из отрезков упругого трубопровода, выполняющих роль как запорных клапанов при их перегибе, так и распределительных запорных устройств (RU 2120556 С1, 20.10.1998).

Недостатком этого двигателя является возникающая несинхронность во взаимодействии приводного устройства в виде кривошипно-кулисного механизма и пульсаций рабочих камер с распределительными запорными устройствами.

Технической задачей, поставленной в настоящем изобретении, является упрощение конструкции и повышение надежности работы.

Эта задача достигается тем, что в двигателе, содержащем баллон-цилиндр в виде сильфонной рабочей камеры переменного объема, подвижный торец которой связан с приводным устройством и которая сообщена с входными и выходными магистралями, выполненными из отрезков упругого трубопровода, выполняющих роль как запорных клапанов при их перегибе, так и распределительных запорных устройств, приводное устройство выполнено в виде кривошипно-шатунного механизма, состоящего из подвижного торца рабочей камеры с установленным на нем проходным тройником-шатуном, который через фрикционную втулку, скрепленную с шатуном и насаженную на шейку коленчатого вала, преобразует пульсирующее возвратно-поступательное движение подвижного торца рабочей камеры во вращательное движение коленчатого вала с установленным на нем маховиком.

В результате такой конструкции достигается неразрывная связь и синхронное взаимодействие пульсации рабочей камеры с вращением приводного устройства коленчатого вала и прямого воздействия его по рабочим тактам через Т-образный проходной тройник-шатун на расположенные поперек его оси вращения упругие мягкие входные и выходные магистрали машины, которые при их перегибе выполняют роль клапанов и распределительных запорных устройств, настраиваемых в соответствии с рабочими тактами объемной пульсирующей машины.

На фиг.1 представлен двигатель - вид сбоку (с частичными разрезами), на фиг.2 - вид сверху.

Двигатель содержит корпус 5 (возможная крышка показана пунктирной линией), внутри него расположен коленчатый вал 2, установленный на шарикоподшипниковых опорах 10, закрепленных крышками 11.

Внутри корпуса 5 установлен гибкий сильфон 7, донная часть которого закреплена в днище корпуса 5, а в его верхнюю подвижную часть установлен Т-образный проходной тройник-шатун 8, который через разъемную фрикционную втулку 3, сидящую на шейке (цапфе) коленчатого вала 2 и закрепленную крышкой 10 тройника-шатуна 8, преобразует возвратно-поступательное движение подвижной части сильфона 7 во вращательное коленчатого вала 2.

Входная магистраль 9 и выходная магистраль 4, выполненные из отрезков упругого трубопровода, связаны одним концом с подвижным патрубком проходного тройника-шатуна 8, а другим концом закреплены в неподвижных патрубках в корпусе машины.

Корпус 5 устанавливается на амортизационных шайбах 6.

Двигатель работает следующим образом. При подаче давления (или потока) рабочего тела через патрубок в корпусе двигателя в направлении, указанном стрелкой на фиг.1, входной трубопровод 9 занимает непереломленное положение (т.е. открыт), а выходная магистраль 4 занимает переломленное положение (т.е. закрыта). Рабочая камера 7 от давления рабочего тела расширяется и передает свое движение через проходной тройник-шатун 8 коленчатому валу 2 (направление вращения которого показано стрелкой. Происходит рабочий ход до верхней мертвой точки (В.М.Т.). При этом проходной тройник-шатун 8 занимает самое верхнее положение, а входная магистраль 9 занимает переломленное положение (т.е. закрыта), при этом выходная магистраль 4 занимает непереломленное положение (т.е. открыта).

Таким образом, давление рабочего тела в рабочей камере 7 снижается и вместе с потоком рабочего тела через выходной магистральный трубопровод 4 выходит в зону более низкого давления.

Далее коленчатый вал, вращаясь за счет инерции маховиков-противовесов 1, свое движение передает через проходной Т-образный тройник-шатун 8 на сжатие рабочей камеры 7 (в это время выходной трубопровод 4 открыт, а входной трубопровод 9 закрыт).

Рабочее тело вытесняется из рабочей камеры до нижней мертвой точки (Н.М.Т.), при этом Т-образный тройник-шатун 8 занимает самое нижнее положение. Входная магистраль 9 начинает занимать непереломленное положение (т.е. приоткрываться), а входная магистраль начинает занимать переломленное положение (т.е. закрываться).

Затем рабочий ход повторяется, как описано выше. Происходит процесс преобразования энергии рабочего тела в механическую энергию.

Двигатель становится универсальным двигателем: т.е. из вторичного двигателя (гидро-пневмо) может превращаться в первичный двигатель, подключая его взамен турбины (и используя при его изготовлении соответствующие материалы - термостойкие, химически стойкие и др.) - к рабочим потокам, имеющим невысокие температуры, скорости и давления. Кроме того, меняя вход (4) и выход (9) рабочего тела (как показано стрелкой на фиг.2), коленчатый вал 2 может вращаться и в другую сторону, т.е. машина имеет "задний ход" путем простого переключения рабочего потока.

Двигатель найдет самое широкое применение во всех областях техники, как простой, легкий, надежный, универсальный с повышенным КПД за счет герметичности его системы, простоты конструкции, надежности работы, требуемой мощности, с возможностью самой разнообразной компоновки его по аналогии с классическим ДВС (одноцилиндровым, двух и более, с верхним и нижним расположением и т.д.).

Двигатель предназначен для использования в качестве гидропневмопривода. Содержит баллон-цилиндр в виде сильфонной рабочей камеры переменного объема. Ее подвижный торец связан с приводным устройством. Входные и выходные магистрали выполнены из отрезков упругого трубопровода, выполняющих роль как запорных клапанов при их перегибе, так и распределительных запорных устройств. Приводное устройство выполнено в виде кривошипно-шатунного механизма. Оно состоит из подвижного торца рабочей камеры. На ней установлен проходной тройник-шатун, который через фрикционную втулку, скрепленную с шатуном и насаженную на шейку коленчатого вала, преобразует пульсирующее возвратно-поступательное движение подвижного торца рабочей камеры во вращательное движение коленчатого вала. На коленчатом валу установлен маховик. Входная и выходная магистрали расположены по обе стороны и поперек осей рабочей камеры и коленчатого вала. Подвижные концы магистралей соединены между собой и рабочей камерой проходным тройником-шатуном. Позволяет осуществить герметичность всей системы, а также повысить КПД и надежность работы машины. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Двигатель, содержащий баллон-цилиндр в виде сильфонной рабочей камеры переменного объема, подвижный торец которой связан с приводным устройством, которая сообщена с входными и выходными магистралями, выполненными из отрезков упругого трубопровода, выполняющих роль как запорных клапанов при их перегибе, так и распределительных запорных устройств, отличающийся тем, что приводное устройство выполнено в виде кривошипно-шатунного механизма, состоящего из подвижного торца рабочей камеры с установленным на нем проходным тройником-шатуном, который через фрикционную втулку, скрепленную с шатуном и насаженную на шейку коленчатого вала, преобразует пульсирующее возвратно-поступательное движение подвижного торца рабочей камеры во вращательное движение коленчатого вала с установленным на нем маховиком.2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что входная и выходная магистрали расположены по обе стороны и поперек осей рабочей камеры и коленчатого вала, подвижные концы которых соединены между собой и рабочей камерой указанным проходным тройником-шатуном, для обеспечения перегиба входной и выходной магистралей рабочей камеры, настраиваемых в соответствии с рабочими тактами двигателя, и соединительного трубопровода для прохождения рабочего тела к рабочей камере по ее входной и выходной магистралям.