ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2011 года по МПК F01B17/04 

Изобретение относится к области двигателестроения с различного рода энергоносителями.

Известен двигатель, содержащий фундаментальную раму, продольную хребтовую трубчатую ось, остов с опорными стойками, качающиеся цилиндры со штоками и поршнями и насос-форсунку (RU 2314431 C1, 10.01.2008).

Недостатком известного устройства является сложность обслуживания и сборки, а также низкая экономичность.

Задачей, поставленной в настоящем изобретении, является упрощение обслуживания и сборки двигателя, а также повышение экономичности.

Указанная задача и технический результат достигается за счет того, что в двигателе, содержащем фундаментальную раму, продольную хребтовую трубчатую ось, остов с опорными стойками, качающиеся цилиндры со штоками и поршнями и насос-форсунку продольная хребтовая ось установлена на опорных стойках остова двигателя, опертых на фундаментальную раму, качающиеся цилиндры установлены на хребтовую трубчатую ось шарнирно при помощи проушин, выхлопные трубы сообщены с коллекторами, при этом трубчатая ось сообщена с кондиционером, для образования сконденсированного пара для повторного использования.

Кроме того, в двигателе насос-форсунка содержит плунжерный клапан, состоящий из плунжера и плунжерной втулки, нагруженный тарельчатыми пружинами, поджимаемыми регулировочной гайкой, плунжерная втулка установлена с возможностью ограниченного осевого перемещения, при этом в центре плунжерного клапана выполнено отверстие, сообщенное с перепускным карманом, а на конце плунжерного клапана укреплен распылитель.

Насос-форсунка содержит шестеренчатый привод, состоящий из сателлита с установленной на нем кулачковой шайбой и солнечного колеса, установленного на продольную хребтовую трубчатую ось и входящего в зацепление с зубчатой рейкой, выполненной на штоке гидроцилиндра двухстороннего действия.

В настоящем изобретении возможно объединить паровой котел и двигатель в единую конструкцию, т.е. получать пародвижущую силу внутри двигателя.

Известно, что для генерирования пара необходима вода, не содержащая примесей, образующих накипь, и абсолютно не нужен заряд свежего воздуха, так как нет сгорания топлива. В связи с этим предлагаемая конструкция не имеет нагнетательных клапанов и их привода. Предлагается упрощенная конструкция насос-форсунки, в которой нагнетательный игольчатый клапан заменен на плунжерный клапан, нагруженный тарельчатыми пружинами, поджимаемыми регулировочной гайкой. В центре плунжерного клапана просверлено отверстие, оканчивающееся наклонными сверлениями, сообщающимися с перепускным карманом, на конце плунжерного клапана укреплен многодырчатый распылитель. Плунжерная пара, состоящая из плунжера и его втулки, образует нагнетание энергоносителя, при этом втулке плунжера придана ограниченная возможность осевого перемещения, что позволяет использовать втулку в качестве наполнительного клапана.

Гидропривод насос-форсунки заменен на механический зубчато-шестеренчатый, состоящий из солнечного колеса, надетого на продольную хребтовую трубчатую ось, и входит в зацепление с зубчатой реечной передачей, нарезанной на двухпоршневом штоке гидроцилиндра двухстороннего действия ведомого звена безнасосного гидропривода, с нижней стороны солнечного колеса размещена сателлитная шестерня сблокированная с кулачковой шайбой, ось опирается на две подшипниковые опоры, закрепленные на крышке цилиндра.

Продольная хребтовая трубчатая ось укрепляется на опорных стойках остова двигателя, стойки опираются на фундаментную раму, в свою очередь рама подвешена на двух шарнирных опорах, обеспечивающих радиальное качание, при этом качания гасят опрокидывающий момент и крутильные колебания коленчатого вала.

Маятниковый цилиндр подвешен на проушинах, жестко закрепленный на шипах, шарнирная проушина надета на продольную хребтовую трубчатую ось, выхлопные трубы сообщены с коллекторами, шарнирно навешенными параллельно с проушинами.

Трубчатая ось несет на себе дополнительно функцию глушителя шума и сообщается с кондиционером, образующим конденсацию пара для повторного использования.

На Фиг.1 изображена поперечная проекция двигателя, на фиг.2 - продольная проекция двигателя, на фиг.3 - устройство насос-форсунки:

1 - маятниковый цилиндр;

2-3 - поршень цилиндра и его шток;

4 - крышка цилиндра;

5 - выхлопные трубы;

6 - насос-форсунка;

7 - крепление насос-форсунки;

8 - многодырчатый распылитель;

9 - толкатель плунжера;

10 - ролик толкателя;

11 - сателлитная шестерня;

12 - кулачковая шайба;

13 - солнечное зубчатое колесо;

14 - продольная хребтовая трубчатая ось;

15 - выхлопной коллектор;

16 - опорные стойки остова двигателя;

17 - гидроцилиндр двойного действия;

18 - поршень гидроцилиндра;

19 - двухпоршневой шток гидроцилиндра;

20 - штуцер гидромагистрали;

21 - подшипниковый узел проушины;

22 - сочленение хребтовой оси со стойками;

23 - шип установки проушины подвески;

24 - подшипниковый узел сателлитной шестерни;

25 - перепускные отверстия отработавшего пара;

26 - корпус;

27 - втулка плунжера;

28 - наполнительное отверстие;

29 - втулка плунжерного клапана;

30 - отверстие входа в осевой канал;

31 - плунжерный клапан;

32 - регулировочная чайка величины давления впрыска;

33 - многодырчатый распылитель;

34 - тарельчатые пружины;

35 - плунжер;

36 - возвратная пружина;

37 - толкатель плунжера;

38 - ролик толкателя;

39 - ось ролика;

40 - замыкающая гайка;

41 - кожух корпуса;

42 - ограничитель хода втулки плунжера.

Двигатель работает следующим образом.

На фиг.1 показано положение поршня 2 в верхней мертвой точке, маятниковый цилиндр 1 расположен в середине амплитуды качания, что соответствует исходной позиции перед началом рабочего хода поршня 2 и штока 3. Кулачковая шайба 12 вплотную сближена с роликом 10 и соответственно с толкателем 9, сателлитная шестерня 11 находится в зацеплении с солнечным колесом 13 и зубчатой рейкой 19. Такое расположение привода соответствует средним оборотам коленчатого вала, маятниковый цилиндр 1 и 3 среднего положения амплитуды качания движется в правую сторону, сателлитная шестерня 11 обкатывается по зубьям солнечного колеса 13, кулачок шайбы 12 проталкивает толкатель 9, а он есть продолжение плунжера, следовательно, началась цикловая подача энергоносителя и длится до конца амплитуды качания маятникового цилиндра, затем происходит обратное качание, сателлитная шестерня 11 обкатывается в обратном направлении, а кулачковая шайба 12 позволяет толкателю 9 под воздействием возвратной пружины 36 (см. фиг.3) вернуться в исходное положение. Далее, например, потребовалось увеличить цикловую подачу, для этого используется ведомое звено безнасосного гидропривода 17, в поршневую полость справа на фиг.1 поступает рабочая жидкость из ведущего звена безнасосного гидропривода, зубчатый шток 19 поворачивает солнечное колесо 13 в левую сторону на фиг.1, сателлитная шестерня 11 поворачивается в правую сторону фиг.1, кулачковая шайба 12 вместе с сателлитной шестерней 11 также поворачивает вправо, такое положение кулачковой шайбы 12 соответствует опережению момента цикловой подачи, для уменьшения цикловой подачи производятся обратные действия.

Экономическая эффективность предлагаемого изобретения несомненно внесет собственный вклад, так как представляет собой альтернативу углеводородному топливу, его конструктивные упрощения повысят надежность.

Маятниковая конструкция цилиндров позволяет беспрепятственно обслуживать двигатель, так как все движущиеся части просматриваются, например, через окна в остове двигателя. Замена вышедшей из строя детали легко осуществима.

Сборка двигателя может осуществляться крупными блоками, что очень важно при использовании предлагаемой конструкции на плавсредствах военно-морского флота. Предлагается отработавший пар конденсировать и использовать повторно.

Изобретение относится к машиностроению двигателей различного назначения и использования. Двигатель содержит фундаментальную раму, продольную хребтовую трубчатую ось, остов с опорными стойками, качающиеся цилиндры со штоками и поршнями и насос-форсунку. Продольная хребтовая ось установлена на опорных стойках остова двигателя, опертых на фундаментальную раму. Качающиеся цилиндры установлены на хребтовую трубчатую ось шарнирно при помощи проушин. Выхлопные трубы сообщены с коллекторами. Трубчатая ось сообщена с кондиционером для образования сконденсированного пара для его повторного использования. Насос-форсунка содержит плунжерный клапан, состоящий из плунжера и плунжерной втулки, нагруженный тарельчатыми пружинами, поджимаемыми регулировочной гайкой. Плунжерная втулка установлена с возможностью ограниченного осевого перемещения. В центре плунжерного клапана выполнено отверстие, сообщенное с перепускным карманом, а на конце плунжерного клапана укреплен распылитель. Насос-форсунка содержит шестеренчатый привод, состоящий из сателлита, с установленной на нем кулачковой шайбой и солнечного колеса. Последнее установлено на продольную хребтовую трубчатую ось и входит в зацепление с зубчатой рейкой, выполненной на штоке гидроцилиндра двухстороннего действия. Упрощается обслуживание, сборка, повышается экономичность. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Двигатель, содержащий фундаментальную раму, продольную хребтовую трубчатую ось, остов с опорными стойками, качающиеся цилиндры со штоками и поршнями и насос-форсунку, отличающийся тем, что продольная хребтовая ось установлена на опорных стойках остова двигателя, опертых на фундаментальную раму, качающиеся цилиндры установлены на хребтовую трубчатую ось шарнирно при помощи проушин, выхлопные трубы сообщены с коллекторами, при этом трубчатая ось сообщена с кондиционером для образования сконденсированного пара для повторного использования.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что насос-форсунка содержит плунжерный клапан, состоящий из плунжера и плунжерной втулки, нагруженный тарельчатыми пружинами, поджимаемыми регулировочной гайкой, плунжерная втулка установлена с возможностью ограниченного осевого перемещения, при этом в центре плунжерного клапана выполнено отверстие, сообщенное с перепускным карманом, а на конце плунжерного клапана укреплен распылитель.

3. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что насос-форсунка содержит шестеренчатый привод, состоящий из сателлита с установленной на нем кулачковой шайбой и солнечного колеса, установленного на продольную хребтовую трубчатую ось и входящего в зацепление с зубчатой рейкой, выполненной на штоке гидроцилиндра двухстороннего действия.