Поршневая расширительная машина Советский патент 1990 года по МПК F01B23/02 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к расширительным газовым машинам, и может быть использовано для привода транспортных средств.

Цель изобретения - повышение экономичности и быстроходности.

На фиг.1 приведена функциональная схема расширительной машины; на фиг.2 - схема работы механизма газораспределения; на фиг.З - привод вну- треннего золотника от коленчатого вала через винтовую передачу.

Поршневая расширительная машина 1 содержит корпус 1, размещенный в нем

поршень 2, коленчатый вал 3, механизм газораспределения, состоящий из двух концентричных золотников и 5, приводы 6 и 7 их перемещения, окна 8 и 9 на боковой поверхности наружного золотника 4, полость 10 низкого давления, дополнительный поршень 11, цилиндрический корпус 12 с впускными и выпускными отверстиями 13 и 1Ц механизма газораспределения, полость 15 высокого давления, кривошипно-шатун- ные механизмы с коленчатыми валами 16 и 17 и шатунами 18 и 19, конические зубчатые передачи 20 и 21, зубчатый планетарный механизм 22 с эпициклической шестеоней 23 и рычагом 2k управления. Кроме того, конструкция расширительной машины может содержать винтовую передачу 25 состоящую из винтовых шестерен 26 и 27, рычага 28 управления и вала 29.

Поршневая расширительная машина работает следующим образом.

В момент приближения поршня 2 к своей верхней мертвой точке наружный золотник k движется влево. После того как кромка А-В окна 9 наружного золотника k поравняется с кромкой C-D впускного отверстия 13 цилиндрического корпуса 12 рабочее тело начнет поступать из полости 15 высокого давления через окно 9 и впускное отверстие 13 в полость над поршнем 2. Внутренний золотник 5 движется при этом в противоположном направлении, т.е. вправо. В момент встречи кромки F-G внутреннего золотника 5 с кромкой Н-К окна 9 наружного золотника k впуск рабочего тела прекратится, т.е. произойдет отсечка. Одновременно с описанным процессом впуска рабочее тело из полости над поршнем 11 поступает через выпускное отверстие Т

10

15

цилиндрического корпуса 12 и окно 8 наружного золотника 4 в полость 10 низкого давления, т.е. идет процесс выпуска из полости над поршнем 11. Рабочие процессы в полостях над поршнями 2 и 11 смещены друг относительно друга на 180°.

После прекращения поступления рабочего тела в полость над поршнем 2 происходит процесс расширения. Наружный золотник f, двигаясь влево, достигает своего крайнего положения и начинает двигаться вправо. После того, как кромка М-II окна 8 наружного золотника 4 поравняется с кромкой P-S выпускного отверстия 1Ц цилиндрического корпуса 12 начнется выпуск рабочего тела из полости над поршнем 2 через выпускное отверстие 1А и окно 8 в полость 10 низкого давления. Наружный золотник дойдя до своего крайне правого положения, начнет дви; гаться влево и в момент, когда кромка M-N окна 8 поравняется с кромкой P-S выпускного отверстия 1, выпуск рабочего тела прекратится. Одновременно с описанным процессом в полости над поршнем 11 закончится процесс наполнения и рабочее тело начнет расширяться. Таким образом, выпуском рабочего тела через выпускные отверстия 1 из полостей над поршнями 2 и 11 управляет наружный золотник k. Если в момент начала впуска рабочего тела в полость над поршнем 2

20

25

30

35

0

5

0

5

кромка внутреннего золотника 5 будет занимать положение F -G , то отсечка произойдет позже, т.е. период наполнения увеличится. Таким образом, при изменении фазового сдвига между наружным золотником Ц и внутренним золотником 5 меняется период наполнения расширительной машины. В случае максимального наполнения расширительной машины внутренний золотник 5 Движется синхронно с наружным золотником k, т.е. положение кромки F-G внутреннего золотника 5 все время совпадает с положением кромки А-В окна 9 наружного золотника k, В режиме холостого хода, т.е. нулевого наполнения, в момент, когда кромка А-В окна 9 поравняется с кромкой C-D впускного отверстия 13, кромка внутреннего золотника 5 займет положение F -G и наполнения не произойдет.

Вращательное движение коленчатого вала 3 расширительной машины через

коническую зубчатую передачу 20, коленчатый вал 16 и шатун 18 преобразуется в возвратно-поступательное движение наружного золотника k, а внутренний золотник 5 связан с коленчатым валом 3 расширительной машины посредством шатуна 19, коленчатого вала 17, зубчатого планетарного механизма 22 и конической зубчатой передачи 21 . Изменение фазы движения внутреннего золотника 5 относительно наружного золотника k осуществляется изменением положения рычага управления, жестко соединенного с эпициклической шестерней 23 зубчатого планетарного механизма 22. При этом меняется фаза вращения коленчатого вала 17 относительно коленчатого вала 3 расширительной машины. При использовании в приводе внутреннего золотника 5 вместо зубчатого планетарного механизма 22 винтовой передачи 25 при изменении положения рычага 28 управления винтовая шестерня 26, скользя вдоль вала 29, проворачивается вместе с этим валом, меняя тем самым фазу вращения коленчатого вала 17 относительно коленчатого вала 3.

Формула изобретения

1. Поршневая расширительная машина, содержащая корпус, размещенный в нем поршень с образованием полостей высокого и низкого давления, коленчатый вал, соединенный с поршнем и - с размещенным в цилиндрическом корпусе механизмом газораспределения, состоящим из двух концентричных золотников и приводов их перемещения,

5

0

5

0

5

0

причем привод наружного золотника кинематически жестко связан с коленчатым валом, а внутренний золотник установлен с возможностью осевого перемещения относительно наружного, на боковой поверхности наружного золотника выполнены окна, сообщенные соответственно с полостями высокого и низкого давления, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности и быстроходности, она снабжена установленным в корпусе дополнительным поршнем, связанным с коленчатым валом, в цилиндрическом корпусе выполнены впускные и выпускные отверстия, во внутреннем золотнике выполнена кольцевая полость с возможностью сообщения с полостью высокого давления, привод каждого золотника выполнен в виде кривошипно- шатунного механизма с коленчатым валом и зубчатой передачи, причем привод наружного золотника кинематически жестко связан через коническую зубчатую передачу с коленчатым валом, а привод внутреннего золотника связан с последним через коническую зубчатую передачу и зубчатый планетарный механизм с эпициклической шестерней и рычагом управления движением внутреннего золотника.

2. Машина поп.1, отличающаяся тем, что привод внутреннего золотника выполнен в виде винтовой передачи, состоящей из двух взаимосвязанных винтовых шестерен, одна из которых соединена с коленчатым валом, а другая имеет рычаг управления и установлена на валу с возможностью перемещения вдоль его оси.

f

if

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для привода транспортных средств. Цель изобретения - повышениие экономичности и быстроходности поршневой расширительной машины. В корпусе 1 размещен поршень 2 с образованием полостей (П) 10, 15 низкого и высокого давлений. Коленчатый вал (В) 3 соединен с поршнем 2 и с размещенным в цилиндрическом корпусе 12 механизмом газораспределения. Механизм состоит из двух концентричных золотников 4, 5 и приводов 6, 7 их перемещения. Привод 6 кинематически жестко связан с В 3. Золотник 5 установлен с возможностью осевого перемещения относительно золотника 4. На боковой поверхности золотника 4 выполнены окна 8, 9, сообщенные соответственно с П 10, 15. Поршень 11 связан с В 3. В корпусе 12 выполнены впускные и выпускные отверстия 13, 14. В золотнике 5 выполнена кольцевая П с возможностью сообщения с П 15. Приводы 6, 7 выполнены в виде кривошипно-шатунных механизмов с коленчатыми В 16, 17 и зубчатыми передачами 20, 21. Привод 6 кинематически жестко связан через передачу 20 с В 16. Привод 7 связан с золотником 5 через передачу 21 и зубчатый планетарный механизм 22 с эпициклической шестерней 23 и рычагом 24 управления движением. Привод 7 может быть выполнен в виде винтовой передачи. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

6 л

У//////////, у//

«гЗ

Редактор Л.Зайцева

Составитель О.Картуесов Техрел Л.Сердюкова

Заказ 126

Тираж 421

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. , д. /5

. |

J

Корректор М.Шароши

Подписное