ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2009 года по МПК F01B1/02 

Изобретение относится к двигателям, в которых поршни, помещенные в цилиндры, перемещаются под действием впускаемых в цилиндры под напором газа, пара, воды. Поршни с помощью штоков или шатунов, связанных шарнирно с кривошипом, приводят кривошип в криволинейное движение и с помощью других механических связей приводят вал двигателя во вращательное движение.

Наиболее близким аналогом к заявленному двигателю может служить «паровая машина паровоза», которая имеет следующее устройство. К раме паровоза прикреплены цилиндры. Внутри каждого цилиндра помещен поршень, имеющий возможность перемещаться вдоль оси цилиндра; поршень делит цилиндр на две рабочие полости: переднюю и заднюю. Пар из котла паровоза, выпускаемый попеременно в переднюю и заднюю полости цилиндра, давит на поршень то с одной, то с другой стороны, заставляя его перемещаться от одного крайнего положения к другому и обратно. Перемещение поршня под действием давления пара посредством штока передается ползуну, перемещающемуся в свою очередь по параллелям. Прямолинейно-возвратное движение ползуна с помощью кривошипно-шатунного механизма превращается во вращательное движение движущегося колеса паровоза. Для того чтобы впускать (и выпускать) пар попеременно в переднюю и заднюю полости цилиндра, регулировать степень наполнения их паром, т.е. увеличивать или уменьшать силу тяги паровоза, а также изменять направление его движения, служит парораспределительный механизм (Подвижной состав и основы тяги поездов. М.: Транспорт. Второе издание. Под редакцией С.И. Осипова. 1983, с.154, 155). Недостатком этого парового двигателя является малый ход поршня, который обеспечивает вращение колеса на пол-оборота.

Предлагаемый двигатель предназначен увеличить кпд двигателя, снизить расход топлива и смазочных материалов за счет того, что отсутствуют колебательные процессы в системе поршень - шатун - кривошип. Повороты вала двигателя происходят за счет прямого действия поршня, который за один свой ход поворачивает вал двигателя несколько раз за счет длины связанной с ним гибкой тяги и барабана, на котором помещена тяга с некоторым числом витков на нем.

Для достижения этой цели двигатель изготовляется с рядным расположением цилиндров, установленных вертикально и прикрепленных к стенке двигателя. Поршни трех цилиндров связаны между собой гибкими тягами, помещенными на два барабана с некоторым числом витков на них. Барабаны помещены на горизонтально и параллельно установленные валы, помещенные в подшипники корпусов, закрепленных на фундаменте. Одновременные повороты валов с барабанами обеспечивают шестерни, закрепленные на валах и связанные зубчатым зацеплением. При этом барабаны поворачиваются в противоположных направлениях. Помещенные на них гибкие тяги, связанные с поршнями, будут обеспечивать взаимодействие поршней - если крайние поршни идут вниз, то средний поршень будет другими концами тяг подниматься вверх, и наоборот. При достижении поршнями верхней мертвой точки они начнут перекрывать поступление газа (пара, воды) в одни цилиндры, открывая одновременно впускные отверстия, открывать отверстия для поступления газа (пара, воды) в другие цилиндры, одновременно закрывая выпускные отверстия. Открытие, перекрытие впускных и выпускных отверстий осуществляется поступлением в переднюю или заднюю часть цилиндра с поршнем и штоком в нем жидкости. Шток поршня при этом придет в движение. Концевая часть штока, связанная со звеном замкнутой цепи, надетой на звездочки, установленные шарнирно на вертикально закрепленных осях, приведет замкнутую цепь в движение. Ветви цепи будут перемещаться в противоположных направлениях, а пластины с закрепленными на них патрубкообразными клапанами, закрепленные на звеньях цепи, продольно расположенные и помещенные в горизонтально установленных трубах - впускной и выпускной, расположенных по обеим сторонам цилиндров, будут открывать, закрывать отверстия для входа-выхода газа (пара, воды).

Рабочие ходы поршней двигателя с применением гибких тяг, помещенных на барабаны, будут поворачивать барабаны и валы, на которых барабаны закреплены, минуя другие механические связи с применением шатунов, кривошипов. Один рабочий ход поршней с помощью барабанов и гибких тяг, помещенных на них, связанных с поршнями, обеспечит многоразовые повороты вала двигателя. За счет этого снизится расход топлива на единицу мощности, повысится кпд двигателя.

На фиг.1 изображен двигатель, вид А-А; на фиг.2 - то же, вид В-B; на фиг.3 - цилиндр с поршнем при использовании напора воды; на фиг.4 - поршень с открытым днищем.

Двигатель включает цилиндры 1, которые крепятся к стенкам двигателя, поршни 2 с прикрепленными к ним гибкими тягами 3, трубы 4 входа-выхода газа через патрубки 5 в цилиндры 1 и пластины 6 с прикрепленными к ним патрубкообразными клапанами 7, подвижно помещенные в трубы 4. Пластины 8 прикреплены к пластинам 6 и к звеньям замкнутой цепи 9, надетой на звездочки 10, установленные на осях 11, закрепленных на пластине 12; цилиндр 13 крепится к пластине 12. Имеются: поршень со штоком 14, прикрепленным к звену замкнутой цепи 9, барабаны 15 с гибкими тягами 3, имеющими на барабанах некоторое число витков, барабаны 15 с гибкими тягами 3 установлены на валах 16 с закрепленными на них шестернями 17, входящими в зацепление; корпус 18 с подшипниками на валах 16 и креплениями 19, шестерни 20 закреплены на валах 16 и могут иметь храповые механизмы, передающие одностороннее вращение среднему валу 21, установленному в подшипниках корпуса 18. Двигатель содержит: переключающие устройства 22, установленные в верхних частях цилиндров 1 и открывающие поступление жидкости в переднюю или заднюю часть цилиндра 13 со штоком 14 поршня, решетку 23, которая крепится к стенкам поршня 2 и имеет отверстие 24 с помещенным в него свободно стержнем 25 в верхней части, входящим во втулку 26, крепящуюся к поршню 2, гибкую пластину 27, которая крепится к средней части стержня 25, упоры 28 для открытия-закрытия стержнем 25 днища поршня 2 гибкой пластиной 27, которые крепятся к цилиндру 1, шестерни 29.

Двигатель работает следующим образом.

Поршень 2, подойдя к верхней мертвой точке, боковой стороной нажмет на выступ переключающего устройства 22, которое откроет поступление жидкости в цилиндр 13; под действием давления жидкости поршень цилиндра 13 придет в движение, его шток 14, прикрепленный концевой частью к звену замкнутой цепи 9, приведет ее в движение; пластины 6, прикрепленные к звеньям замкнутой цепи 9, придут в движение в противоположных направлениях, открывая прикрепленными к ним патрубкообразными клапанами 7 отверстия для входа через патрубки 5 газа в одни цилиндры, закрыв выходные, и для выхода газов из других цилиндров, закрыв входные. Газ, поступающий под давлением в цилиндры 1, приведет поршень 2 в движение, гибкая тяга 3, прикрепленная к поршню 2, начнет, удлиняясь, поворачивать барабаны 15 с валами 16, шестернями 17 в противоположных направлениях. Другие концы тяг 3 при этом начнут, укорачиваясь, поднимать поршень 2 до верхней мертвой точки, где поршень 2 включит поступление жидкости в цилиндр 13 с другой его стороны. Поршень со штоком 14 придет в движение и с помощью звеньев замкнутой цепи 9, к звену которой шток 14 прикреплен, начнет перемещать пластины 6 с клапанами 7, открывая впускные отверстия для движения поршней 2 вниз, закрывая при этом выпускные отверстия. Опущенные поршни 2 при закрытии впускных отверстий и открытии выпускных отверстий начнут подниматься до верхней мертвой точки, где переключат поступление газа в соседний цилиндр 1, открыв выходные отверстия. При этих переключениях поршни 2 будут перемещаться вверх-вниз и обратно, поворачивая гибкими тягами 3 барабаны 15 с валами 16 то в одну, то в другую стороны. Для одностороннего вращения среднего вала 21 шестерни 20 имеют храповые механизмы. При использовании напора воды для перемещения поршней 2 они имеют в днище открывающиеся - закрывающиеся гибкие пластины, прикрепленные одной стороной к средней части стержня 25, перемещающегося в направляющих 26 при встрече его с упорами 28.

Два двигателя установленные друг к другу торцевыми сторонами валов 16 с закрепленными на них шестернями 20, имеющими храповые механизмы и входящими в зацепление с шестернями 29 среднего вала 21, для eго одностороннего вращения будут взаимодействовать, объединив мощности. Двигатели, расположенные противоположно и симметрично один над другим, имеющие общие цилиндры с поршнями, прикрепленными верхней и нижней сторонами к гибким тягам, идущим к верхним и нижним барабанам, при поступлении газа, пара, воды поочередно в цилиндры 1 в их верхние и нижние части будут взаимодействовать и увеличивать общую мощность.

Двигатель предназначен для использования в энергомашиностроении. Двигатель содержит вертикально расположенные цилиндры, в которых поршни прикреплены к концам гибких тяг, помещенных на барабаны, закрепленные на параллельных валах, на которых установлены шестерни; барабаны расположены между цилиндрами, в впускных и в выпускных трубах расположены клапаны, связанные пластинами, концы которых закреплены на звеньях цепи с возможностью при ее движении перемещаться в противоположных направлениях, поршни установлены с возможностью при поступлении жидкости в цилиндры под давлением то с одной, то с другой стороны перемещаться то в одну, то в другую сторону, а их штоки - с возможностью перемещать ветви цепи, со звеньями которой они связаны, в противоположных направлениях, приводя пластины с клапанами в движение, причем поршни расположены с возможностью при достижении мертвой точки своими боковыми сторонами воздействовать на переключающие устройства и обеспечивать поступление жидкости в цилиндры. Изобретение обеспечивает повышение кпд и снижение расхода топлива и смазочных материалов. 4 ил.

Двигатель, содержащий вертикально установленные цилиндры с помещенными в них поршнями, впускные и выпускные трубы, отличающийся тем, что поршни прикреплены к гибким тягам, помещенным на барабанах с некоторым числом витков на них, барабаны закреплены на параллельно расположенных валах, помещенных в подшипники корпуса, закрепленного с помощью болтов на тумбообразной подставке, на валах установлены шестерни, входящие в зацепление друг с другом при вращении их в противоположные стороны, и шестерни с храповыми механизмами для передачи одностороннего вращения среднему валу, установленному в подшипниках корпуса с закрепленными на нем шестернями, барабаны с гибкими тягами расположены между цилиндрами, а концы тяг с барабанов закреплены на поршнях и опущены вниз в цилиндры, по обе стороны цилиндров расположены трубы впускные и выпускные, связанные с цилиндрами каналами в виде патрубков, в трубах подвижно помещены патрубкообразные клапаны, связанные между собой пластинами, концы которых закреплены на звеньях замкнутой цепи на противоположно расположенных ее ветвях с возможностью при движении цепи перемещаться в противоположных направлениях, перемещая при этом пластины с клапанами в трубах, и с возможностью открытия или закрытия отверстий входа - выхода газа, или пара, или воды в цилиндры, замкнутая цепь надета на звездочки, расположенные на некотором расстоянии друг от друга и шарнирно установленные на вертикально расположенных осях, закрепленных на горизонтально установленной пластине, на которой также закреплены цилиндры с поршнями и штоками, концы штоков связаны с помощью пластины со звеньями замкнутой цепи, поршни установлены с возможностью при поступлении жидкости в цилиндры под давлением то с одной, то с другой стороны перемещаться то в одну, то в другую сторону, а штоки - с возможностью перемещать ветви замкнутой цепи, со звеньями которой они связаны, в противоположных направлениях, приводя пластины с клапанами в движение, причем поршни расположены с возможностью при достижении мертвой точки своими боковыми сторонами воздействовать на переключающие устройства и обеспечивать поступление жидкости в цилиндры с другой стороны.