Способ работы поршневого двигателя и поршневой двигатель Советский патент 1992 года по МПК F02G1/02 F01B17/00 

Изобретение относится к пневмоприводам вращательного движения, в частности к поршневым расширительным машинам (паровые машины, пневмодвига- тели и др.).

Известен способ работы поршневого двигателя, включающий подачу рабочего тела через впускное отверстие цилиндра в рабочую полость, расширение его и выпуск из рабочей полости. В таком способе подача рабочего тела производится прерывисточв зависимости от угла поворота койёйЧатого вала, .что осуществляется кпапанно- распределительных 4 (золотниковых) устройств.

Известен поршневой двигатель, содержащий корпус, в котором размещен цилиндр с впускными и выпускными отверстиями, и установленный в нем поршень с возможностью образования рабочей полости и кинематически связанный с механизмом преобразования движенияс

Недостаток известного способа и поршневого двигателя заключается в том, что прерывание потока рабочего тела в зависимости от угла поворота коленчатого вала требует применения сложных прецизионных клапанно-распре- делительных (золотниковых) устройств. Это часто делает невозможным применение таких двигателей в качестве прирез впускное отверстие, расположенное с возможностью постоянного сообщения( с рабочей полостью цилиндра С целью

повышения КПД впускное отверстие выполнено в виде сужающегося сопла.

Именно выполнение впускного отверстия в виде сопла с постоянным сообщением с рабочей полостью цилиндра обеспечивает непрерывную подачу рабочего тела в рабочую полость цилиндра, что и обеспечивает реализацию предлагаемого способа работы поршневого двигателя.

Па чертеже изображен поршневой двигатель, реализующий предлагаемый способ.

Поршневой двигатель состоит из корпуса 1, в котором размещен цилиндр 2

с впускным отверстием 3, выполненным в виде сужающегося сопла, и выпускным отверстием 4. В цилиндре установлен поршень 5, образующий вместе с ним рабочую полость 6. Поршень кинематически связан с механизмом 7 преобразования движения. Впускное отверстие открывается поршнем не доходя до ИМТ,

Рабочее тело, например сжатый возДУХ °т внешнего источника постоянного давления подается через сужающееся сопло 3 в рабочую полость 6. Давление в рабочей полости всегда ниже, чем во внешнем источнике, при этом

Использование: в поршневых расширительных машинах. Цель: упрощение конструкции. Сущность изобретения: подача рабочего тела в цилиндр : производится непрерывно через впуск- ное отверстие, при этом перепад дав- лений на входе и выходе впускного отверстия больше 2/3 величины, обеспечивающей сверхкритический перепад давлений между входом и выходом. Двигатель содержит корпус 1, в котором размещен цилиндр 2 с впускным отверстием 3, выполненным п виде сужающегося сопла, и выпускным отверстием 4. В цилиндре установлен поршень 5, свя- занный с механизмом 7 преобразования движения. Положительный эффект: упрощение конструкции двигателя за счет устранения впускного клапана0 2 с.п0Л-лы, 1 ил. От ucmowt/ка газа постоянно-i го X Ч СП W о о ч

вода инструмента в заводских условиях, величина давления на входе во впуск- когда воздух для питания пиевмоинстру- ное отверстие больше, чем 2/3 величи мента загрязнен песком и водой, Услож- ны, обеспечивающей сверхкритический няется конструкция пневмодвигателя, перепад давлений между входом и выхо- увеличивается его стоимость. Больший- дом впускного отверстия 3, поэтому ство видов клапанно-распределительных ДО воздух непрерывно подаётся в рабочую

(золотниковых) устройств не могут работать при высокой (более 20000 об/мин) частоте вращения. В результате сущест-м вующие поршневые пневмодвигатели являются тихоходными (до 3000 об/мин). Все это сужает область применения порш-1 невых двигателей. В частности, они не могут быть применены для ручных шлифовальных машин.

полость 6. В результате давление в рабочей полости растет и поршень 5 из ВМТ перемещается в НИХ

Линейное перемещение поршня 5 че- 45 рез механизм 7 преобразования движения преобразуется во вращательное движение. Не доходя до НМТ, поршень 5 открывает выпускное отверстие 4 и воздух выходит в атмосферу. Давление Цель изобретения - упрощение кон- 50 в рабочей полости 6 падает. Поршень струкции поршневого двигателя путем под действием момента сил инерции применения способа его работы, не требующего прерывания потока рабочего тела через впускное отверстие.

Указанная цель достигается тем, что подача рабочего тела в рабочую полость цилиндра поршневого двигателя производится непрерывно, независимо от угла поворота коленчатого вала чеагрегата, приводимого двигателем через механизм 7 преобразования движения 7, перемещается в ВМТ, преодо- 55 левая увеличивающуюся силу давления воздуха на него. Цикл повторяется.

Пример. В поршневой двигатель подавали согласно предлагаемому способу воздух под абсолютным давлениЛинейное перемещение поршня 5 че- рез механизм 7 преобразования движения преобразуется во вращательное движение. Не доходя до НМТ, поршень 5 открывает выпускное отверстие 4 и воздух выходит в атмосферу. Давление в рабочей полости 6 падает. Поршень под действием момента сил инерции

агрегата, приводимого двигателем через механизм 7 преобразования движения 7, перемещается в ВМТ, преодо- левая увеличивающуюся силу давления воздуха на него. Цикл повторяется.

Пример. В поршневой двигатель подавали согласно предлагаемому способу воздух под абсолютным давленим 0,6 МПа с температурой 290 К. При том выхлоп производился в атмосфе- | ру и двигатель устойчиво работал с частотой в зависимости от нагрузки j от 6000 об/мин до 10000 об/мин (холостой ход) о

Образец поршневого двигателя, с которым проводились испытания, был создан в соответствии с предлагаемым 10 поршневым двигателем и имел следующие конструктивные параметры: рабочий объем 10 см3; объем над поршнем в ВМТ 7 см3 ; ход поршня 22 мм; диаметр поршня 24 мм; диаметр критического сечения сопла 3 мм (площадь 7,07 мм2); угол,отсчитанный от ВИТ, при котором происходит открытие выхлопного отверстия,составляет 110°.

Предлагаемый поршневой двигатель может найти применение в качестве привода пневматической ручной шлифовальной машины малой мощности.

Известная машина марки ШГ с диаметром абразивного инструмента 15 мм 25 имеет при скорости вращения 3000 рад/с мощность 0 ,.038 кВт при расходе сжатого воздуха 0,2 м3/мин. Масса этой машины 0,44 кг.

Поршневой двигатель, разработанный согласно предлагаемому изобретению с рабочим объемом всего 2,5 см3, имеет при той же частоте вращения мощность 0,050 кВт и расход воздуха 0,18 м3/мин„ Масса такого двигателя 35 коло 0,15 кг. Таким образом, предлагаемый поршневой двигатель дает полоительный эффект. Кроме того, поло15

20

30

j

10 300 Т6

жительный эффект может возникнуть за счет снижения частоты тонального шума до равной частоте вращения, т.е. около 500 Гц, в то время, как тональный шум турбины и ротационных машин в 4-15 раз превышает их частоту вращения . Снижение частоты тонального шума улучшит условия труда.

Формула изобретения

ч а ю щ и и с я тем, что, с целью упрощения конструкции, подачу рабочего тела производят непрерывно, поддерживая при этом величину давления на входе во впускное отверстие больше, чем 2/3 величины, обеспечивающей сверхкритический перепад давлений между входом и выходом впускного отверстия.

с возможностью постоянного сообщения с рабочей полостью цилиндра.