Свободнопоршневая машина Советский патент 1985 года по МПК F02B71/00 F02B33/06 F01B11/00 F01B9/04 

.связанного с коленчатым валом и со штоком рабочего поршня.

12.Машина попп. НИ, от ли ч ающая с я тем, что синхронизатор движения выполнен в виде секторной шестерни, связанной с выходным валом и со штоком рабочего поршня.

13.Машина по п. 12, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что зубья секторной шестерни изготовлены из текстильного армированного эластомера,

14.Машина по пп. 12 и 13, о.т личающаяся тем, что она содержит устройство зажигания, расположенное в полости секторной шестерни.

15.Машина по пп. 1-14, о т л ичающаяся тем, что рабочие

поршни присоединены к противоположным концам штоков рабочих поршней.

16.Машина по пп. i-15, отличающаяся тем, что рабочие пороши с цилиндрами установлены параллельно один другому и соединены

с коленчатым валом.

17.Машина по пп. 7-16, о т ли чающаяся тем, что направляющий стержень диска впускного клапана выполнен полым и расположен одним концом за габаритами машины для подачи через него смазочного масла.

Приоритет по пунктам:

03.02.79 по пп 1-6, 9, II и 15;

02.07.79по пп 7, 8, 12,14 и 16

25.01.80по пп 10, 13 и 17.

Изобретение относится к свободнопоршневым машинам.

Цель изобретения - повышение КПД и упрощение конструкции свободнопоршневой машины (СПМ) путем выполнения системы взаимосвязанных поршневых групп со свободным поршнем и секторного механизма синхронизации.

На фиг. 1 показана СПМ с промежуточным положением рабочего и нагнета тельных поршней; на фиг. 2 - СПМ при положении рабочего н нагнетательного поршней во внутренней мертвой точке при фиксированном свободном поршне; на фиг. 3 - то же, с положением свободного, рабочего и нагнетательного поршней в фазах расширения газа; на фиг. 4 - выполнение СПМ с коаксиальными рабочими цилиндрами, вариант.

Свободнопоршневая машина (фиг. 1) содержит по меньшей мере один рабочий поршень 1 со штоком 2, образующий с рабочим цилиндром 3 и его головкой 4 камеру 5 сгорания, размещенный соосно с ним свободный поршень 6 и синхронизатор 7 движения поршневых групп, связанный с рабочим поршнем 1. На штоке 2 рабочего поршня 1 установлен вспомогательный поршень 8, образующий со вспомогательным цилиндром 9 камеры нагнетания 10 и П, а свободный поршень 6

снабжен аксиальным одноходовым клапаном, сообщающим полости за и перед свободным поршнем 6, и фиксирумцчм устройством, взаимодействующим с рабочим поршнем 1 при движении последнего в зоне внутренней мертвой точки (ВМТ), аксиальный одноходовой слапан и фиксирующее устройство в виде расцепляемых ловителей не показаны. Свободный поршень 6 установлен с возможностью скольжения на направляющем стержне 12, размещенном в рабочем цилиндре 3 и имеющим упругое приспособление 1 3 (например, пружину) для опоры свободного поршня 6. Впускной клапан 14 выполнен в виде качающегося диска и установлен с возможностью поворота на направляющем стержне 12, размещенном в выемке штока 2 рабочего поршня 1, а выпускной - в виде осевого золотника (детально не показан Днища рабочего 1 и вспомогательного 8 поршней образуют с рабочим 3 и вспомогательным 9 цилиндрами взаимосвязанные камеры 15, 10 и 11 нагнетания. Синхронизатор 7 движения поршневых групп СПМ в разных вариантах вьтолнения может быть вьшолнен либо в виде секторной шестерни 6 связанной с вьгходным валом 17 и со штоком 2 рабочего поршня 1, причем зубья шестерни могут изготавливать3ся из текстильного армированного эластомера, либо в виде шатуна, связанного с коленчатым валой и со штоком рабочего поршня 1, Для воспламенения топливовоздушной смеси.в камере 5 сгорания предусмотрена свеча 18зажигания, управляемая устройством зажигания, установленным в полос ти секторной шестерни J6, В различных вариантах выполнения вспомогательный поршень СПМ может быть выполнен (фиг. 4) в виде двух установленных в соответствуюшрсе цилиндры 19и 20 коаксиальных поршней 21 и 22 причем центральный коаксиальный пор шень 22 соединен с рабочим поршнем I,а периферийный 21 - прикреплен к штоку 2. Рабочие поршни с цилиндрами установлены параллельно один другому и соединены с коленчатым валом, направляющий стержень для диска впускного клапана выполнен полым и расположен одним концом за габаритами машины для подачи через него смазочного масла. Свободнопоршневая машина работает следующим образом. Рабочий поршень 1 совершает возвратно-поступательное движение в раб чем цилиндре 3 при горении топливовоздушной смеси, в частности от свеч 18 зажигания, в камере 5 сгорания, вследствие чего в камерах 15, 10 и I1,образованных поршнями 1 и 8 и ци линдрами 3 и 9, попеременно происходят процессы всасывания-нагнетания рабочего тела, которое по соединительным каналам через впускной клапан 14, выполненный, например, в виде качающегося диска, поступает в дальнейшем в камеру 5 сгорания , (фиг. 1). Возвратно-вращательное двИ жение диска обеспечивается поворотом его на направляющем стержне 12, размещенном в выемке штока 2 рабочего поршня 1. Синхронизация движения сим метричных поршневых групп, образованных поршнями 1 и 8, осуществляетс синхронизатором 7 движения, выполнен ным, например, в виде поворотной сек торной шестерни 16, зубья которой могут быть изготовлены нз текстиль18ного армированного эластомера, связанной с выходным валом 17 и со штоком 2. Воспламенение топливовоздушной смеси в камере 5 сгорания осуществляется свечой 18 зажигания от устройства зажигания, расположенного в полости секторной шестерни (не показано). В процессе возвратно-поступательного движения свободного поршня 6 при прохождении его в зоне внутренней мертвой точки (ВЖ) он фиксируется посредством расцепляемых ловителей (не показаны), приводимых в действие при помощи рабочего поршня 11 когда последний перемещается в положение, расположенное вблизи нижней границы его рабочего хода (фиг.2). При этом после выхода из зацепления и закрытия впускного клапана 14 свободный поршень 6 начинает удалять отработанные газы из камеры 5 сгорания, перемещаясь вместе с рабочим поршнем 1, но следуя за ним на некотором расстоянии, за счет наличия упругого приспособления 13, например, в виде пружины (фиг. 3). Вследствие этого новая порция топливовоздушной смеси после завершения выхлопа снова получает доступ в камеру 5 сгорания, проходя через аксиальный одноходовой клапан (не показан) в свободном поршне 6. В конце очередного такта сжатия упругое приспособление 13 снова прижимает свободный поршень 6 к головке 4, где он вновь защелкивается и посредством упомянутых выше расцепляемых ловителей находится в фиксированном положении в течение части рабочего хода. При наличии коаксиальных цилиндров 19 и 20 с поршнями 21 и 22 (фиг. 4) передача усилий на последние осуществляется через шток 2 рабочего поршня 1, а подвод смазочного масла - через полый направляющий стержень для диска впускного клапана. Таким образом, в камере сгорания осуществляется эффективный газообмен, что в сочетании с-отсутствием боковых усилий обеспечивает высокую эффективность машины.

О о

in

///////

ч

«

N

cv ij

ВV i/

55

//////А Щ

S

Y.