Объемная машина прямого действия Советский патент 1986 года по МПК F01B17/00 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к поршневым машинам.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей машины, а также повышение быстродействия.

На фиг. 1 представлена схема объемной машины прямого действия; на фиг. 2 - устройство Е5сасываю1цего и нагнетательных клапанов.

Объемная прямого действия (фиг. 1) содержит корпус 1 с цилиндром 2, имеющим торцовую крышку 3, внутри ци- ,/шндр,а размещен поршень 4, на боковой поверхности которого выполнена кольцевая канавка 5, сообщенная с камерой сжатия каналами 6, плунжер 7, введеннь1Й с коль- цевым зазором в канал 8 поршня 4 и закрепленный в торцовой крышке 3 с возможностью регулирования его длины («вылета), элемент 9 подачи рабочего тела в камеру и Т-образное сопло 10, выполненные неза- Е исимо и последовательно в плунжере 7, кольцевую проточку 11, выполненную в цилиндре 2 корпуса 1, регулировочную пружи- пу 12 клапана 13, концевые витки которой закреплены жестко на его нерабочем торце и торце плунжера, причем пружина 12 центрирует клапан 13 с кольцевым зазором относительно стенок канала выпуска, углубление 14 в рабоче.м торце клапана 13, предназначенное для облегчения его массы и исключения кавитационных разрушений торца, каналы 15, критическое сопло 16, вы- полненное в штоке поршня 4 для увеличения расхода относительно отработанного газа из камеры сгорания после открытия клапана 13, возвратную пружину 17, раз.ме- щенную в нижней части переходного щтоко- вого диаметра поршня с образованием меж- ду ним и корпусом замкнутого объема, магистраль 18 подвода воздуха, содержащая всасывающий клапан 19, магистраль 20 перепуска воздуха, снабженную последовательно установленными нагнетательным клапаном 21, ресивером 22, соединенным с атмосферой через запорный орган 23, и дополнительным нагнетательным клапаном 24 и сообщенную с кольцевой проточкой 1 1 цилиндра 2 зубчатую рейку 25, выполненную на niTOKC порщня 4, кинематически связан- ную с валами 26 маховичных механизмов 27, стартер 28 пуска маншны, корпус 29 (фиг..2) клапанов 19, 21 и 24 с пружинами 30 и 31, между которыми независимо взвеЕнен запорный элемент 32 относительно входа клапана 33 с щелеЕ ЫМ переменным регулируемым зазором 34 и канал выхода 35.

Устройство работает следующим образом.

Поршень 4 под действием пружины 17 занимает в цилиндре 2 корпуса 1 такое положение, которое близко к его в.м.т. При этом выпускной клапан 13 перекрывает канал критического сопла 16, а

его регулировочная пружина 12 сжата, в камере сжатия цилиндра 2 корпуса 1 давление газа близко к максимальному сжатию, так как кольцевые канавки 5 поршня 4 и пр.о- точка 11 цилиндра 2 перекрыты соответственно стенками цилиндра 2 и поршня 4 и между камерой, каналом 8 поршня и клапаном 13 образован замкнутый объем. Для осуществления запуска мащины включается пусковой стартер 28, который начинает вращать маховичное колесо 27 по часовой стрелке, а вал 26 махового колеса, кинематически связанный с рейкой 25 штока порщня 4, начинает перемещать поршень 4 вверх. Степень сжатия газа достигает максимального значения, которое соответствует в.м.т. поршня 4. В этот момент автоматически срабатывает синхронизированный с в.м.т. элемент 9 подачи рабочего тела в камеру сжатия и происходит ее воспламенение. Стартер 28 автоматически выходит из зацепления с маховым колесом 27. Под действием расширяющихся газов порщень 4 идет вниз, соверщая рабочий ход, сжимая при этом пружину 17. Запорный элемент 32 всасывающего клапана 19 мгновенно из.ме- няет свой щелевой зазор 34 до нуля и перекрывает вход клапана 33. При этом пружина 30 сжимается на дополнительную величину, а пружина 31 уменьшает свою затяжку. Изменение направления затяжки пружин 30 и 31 в корпусе 29 нагнетательных клапанов 21 и 24 происходит в обратной последовательности и их щелевые зазоры 34 запорных элементов 32 принимают максимальное значение, так как давление газа в полости пружины 17 повышается и сжатый газ заполняет ресивер 22 и нагружает кольцевую проточку 11 цилиндра 2.

Порщень 4, смещаясь вниз, раскручивает маховичные механизмы 27. Смещение порщня вниз продолжается до тех пор пока пружина 12 клапана 13, концевые витки которой закреплены жестко на нерабочем торце клапана 13 и торце плунжера 7, из положения сжатия начнет работать на растяжение, преодолеет усилие, с которым клапан 13 прижимался перепадом давления газа к седлу критического сопла 16, оторвет его от сопла 16 и вернет клапан 13 в положение близкое к исход- 1гому, но несколько не доходя до него. В этот момент давление отработанного газа в цилиндре начнет резко падать, так как газ по Т-образному соплу 10, вход в которое открылся при движении поршня 4 вниз, с больщим ускорением по кртическому соплу 16 выйдет в зону низкого давления. Одновременно с этим кольцевая канавка 5 поршня 4 совпадает с кольцевой канавкой 11 цилиндра 2 и сжатый в ресивер 22 газ (воздух) через каналы 6 кольцевой канавки 5 наполнит полость цилиндра 2. Это положение порщня 4 соответствует н.м.т. Усирительной затяжки регулировочной пружины 12, в результате чего изменяется ход поршня 4 от в.м.т. до Н.М.Т., а, следовательно, изменяется рабочий объем цилиндра 2 и степень сжатия, что расширяет функциональные возможности машины и ее экономические показатели, а также упрощает регулировку начальных условий в процессе ее изготовления.

Использование быстродействующей конлие сжатой пружины 17 начнет возвращать поршень 4 в исходное положение. Рабочий объем цилиндра 2 начнет уменьшаться и через Т-образное сопло 10 и критическое сопло 16 осуществится продувка цилиндра 2, после чего седло критического сопла 16 вновь мягко перекроется клапаном 13, чему способствует пружина 12 и малая масса клапана 13, в котором выполнено углубление 14. Беспрепятственному прохождению отработанного газа при открытии кла- ю струкции всасывающего клапана 19 и нагне- пана 13 способствуют отверстия 15, выпол-тательных клапанов 21 и 24 значительно

ненные на его боковой поверхности. Приснизило гидравлические потери, повысило

движении поршня 4 вверх запорные элемн-быстродействие и надежность клапанов и

ты 32 клапанов 19, 21 и 24 изменяют св оекомпрессорной части машины, которая обес

положение на противоположное. Клапан 19 откроется, а клапаны 21 н 24 отсекут свои 5 каналы и удерживают сжатый газ в ресивере 22 и кольцевой проточке И, которая перекрыта поршнем 4. Пружина 17 разгонит и вернет поршень 4 в в.м.т., после чего цикл

повторяется. При ходе поршня 4 из положе-например, воздуха от сети низкого или выния н.м.т. и в.м.т., зацепление валов 26 махо-сокого давления. При этом работа компресвых механизмов 27 с рейками 25 штока порш-сорной части машины отключается, наприня 4 автоматически разъединяется (не по-мер, открытием запорного органа 23, сообказано). Заглубленное положение выпускно-щая при этом рабочий объем ресивера 22

го клапана 13 внутри канала 8 поршня 4 от-с атмосферой, и через полость пружины 17

носительно камеры сгорания предохраняет 25 осуществляется свободный проток атмосфер- его от воздействия высоких температур,ного воздуха, который охлаждает машину.

а ускорение газа в Т-образном сопле 10Возможность регулировки хода поршня 4

и критическом сопле 16 в н.м.т. поршня 4 иот в.м.т. до н.м.т сохраняется в этом слуего скачкообразное расширение способствуетчае также как и при работе на горючей

резкому охлаждению, что повышает надеж-смеси, что расширяет автономность испольность клапана 13 и пружины 12. Возмож- 30 зования машины и позволяет регулиро- ность регулирования длины «вылета плунже- вать частоту вращения маховичного меха- ра 7 относительно камеры сжатия цилинд-низма 27 не только величиной расхода, но

ра 2 позволяет изменять величину предва-и величиной рабочего хода поршня 4.

печивает процесс продувки камеры.

Конструкция предлагаемой объемной машины прямого действия предусматривает возможность ее работы без использования горючей смеси. При этом в канал элемента 9 подачи рабочего тела подается давление.

рительной затяжки регулировочной пружины 12, в результате чего изменяется ход поршня 4 от в.м.т. до Н.М.Т., а, следовательно, изменяется рабочий объем цилиндра 2 и степень сжатия, что расширяет функциональные возможности машины и ее экономические показатели, а также упрощает регулировку начальных условий в процессе ее изготовления.

Использование быстродействующей конструкции всасывающего клапана 19 и нагне- тательных клапанов 21 и 24 значительно

например, воздуха от сети низкого или выпечивает процесс продувки камеры.

Конструкция предлагаемой объемной машины прямого действия предусматривает возможность ее работы без использования горючей смеси. При этом в канал элемента 9 подачи рабочего тела подается давление.

29

.,,.,..

Х ХГ ч у ч Л -V44 N

7Ъ« --Ьэ

Jr -S Е

.,..

-V44 N

--Ьэ

30

JJ

TI

J5

/ / / / у

/ / / / у

Jf

фиг. г

л