Поршневая машина с бесшатунным преобразованием возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение рабочего вала и наоборот Советский патент 1992 года по МПК F01B9/02 F16H21/30 

.,4., J

,;

Изобретение относится к машинам объемного вытеснения газа или жидкости, содержащим бесшатунный исполнительный механизм поступательного перемещения поршней.

Известны поршневые машины с бесшатунной кинематикой перемещения поршней, например по авт. св. СССР № 118471, № 1091649, Недостатком известных конструкций является то, что в них боковое давление (трение) переносится с поршня на поршневой шток, что требует наличия крей- цкопфных направляющих.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является бесшатунная поршневая машина по заявке № 4373794, в которой нет крейцкоп- фных направляющих. Эта конструкция и взята за прототип. Она содержит блок из двух поворотных звеньев, смонтированных в цилиндрическом отверстии корпуса перпендикулярно плоскости движения поршней, причем одно из поворотных звеньев находится внутри второго параллельно и эксцентрично оси его вращения, а кривошипные шейки этого звена (вала) имеют шарнирную связь с поршневыми штоками. При согласованном повороте указанного блока звеньев в корпусе с помощью привода обеспечивается прямолинейное перемещение шеек коленчатого вала, а следовательно, и поршневых штоков вдоль оси цилиндров без бокового прижима их к стенкам.

Предлагаемая поршневая машина отличается от взятой за прототип тем, что, с целью повышения динамической уравновешенности, она имеет в цилиндрическом отверстии корпуса второй блок идентичных поворотных звеньев, но с прямо противоположным вращением их относительно звеньев первого блока.

Устроена машина следующим образом. В цилиндрическом отверстии корпуса 1 находятся два одинаковых эксцентриковых втулок 2 и 3, несущая каждая по одинаковому двухколенчатому валу 4 и 5. С одной стороны вала 4 и 5 шейки кривошипов имеют связь между собой с помощью муфты б, а с противоположной стороны имеют связь с двухпоршневыми штоками 7 и 8, установленными в параллельно расположенных цилиндрах 9 и 10. В корпусе 1 имеется еще вал 1 с помощью которого осуществляется зубчатая связь между эксцентриковыми втулками 2 и 3 для вращения их в противоположном направлении и для снятия мощности.

Работает поршневая машина следующим образом.

При работе в режиме компрессора или насоса во вращение приводится вал 11, который через зубчатые колеса вращает эксцентриковые втулки 2 и 3 в корпусе 1 в

противоположных направлениях. Так как шейки двухколенных валов 4 и 5 связаны между собой муфтой 6; то эта муфта строго прямолинейно будет перемещаться в корпусе 1 перпендикулярно плоскости движения

штоков 7 и 8 в цилиндрах 9 и 10. Происходит это потому, что эксцентриситет втулки 2 и 3 равен радиусу колен валов 4 и 5 Образуется эффект инверсии - преобразование кривых в математически точный механизм прямолинейного движения (прямило) На черетеже схема поршневой машины показана в четырехцилиндровом варианте. Но достаточно муфту 6 жестко связать с третьим двухпор- шневым штоком; расположенном в цилиндре под прямым углом к цилиндрам 9 и 1U, как будет ужу шестицилиндровый вариант машины с крестовой формой корпуса 1. Поскольку рабочий ход поршней в цилиндрах 9 и 10 равен четырем радиусам плеч кривошипов 4 и 5, то можно уменьшить удельный вес машины путем использования в каждом цилиндре двухстороннего рабочего процесса. При работе машины в режиме двигателя или мотора все происходит в обратной последовательности. Мощность снимается с вала 11. Конструкция поршневой машины как с круглыми, так и с прямоугольными поршнями плунжирного типа экспериментально проверялась п лаборатории технического творчества СГПТУ-33 г Ленинграда. Было установлено, что новый бесшэтуьный механизм имеет потенциальные возможности для создания керамических адиэбатных двигателей ее базе нового исполни тельного

механизма преобразования поступательного движения поршней во вращательное движение вала.

Формула изобретения 1. Поршневая машина с бесшатунным преобразованием возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение рабочего вала или наоборот, содержащая корпус с оппозитно расположен- ными цилиндрами, в которых размещены двухпоршневые штоки, связывающие поршни с шейками коленчатого вала, выполненного из двух или более частей, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности за счет обеспечения линейного перемещения двухпоршневых штоков без крейцкопфных направляющих, каждая часть коленчатого вала смонтирована о от- депьной эксцентриковой втулке с нозмож- ностью соосного вращения всех етулок в

корпусе в противоположных направлениях по отношению друг к другу.

2. Машина по п. 1, отличающая - с я тем, что кинематическая связь между частями коленчатого вала осуществлена с использованием шарнирной муфты поступательного движения, а кинематическая связь между эксцентриковыми втулками - с использованием зубчатых колес, связанных

с валом, выполняющим функцию входного или выходного звена машины

3. Машина по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что шарнирная муфта жестко связана с двухпоршневым штоком, установленным с возможностью возвратно-поступательного движения в цилиндрах, расположенных под прямым углом к другим цилиндрам.

Использование: в машиностроении, а именно в поршневых машинах, а также в передачах для преобразования возвратнопоступательного движения во вращательное и наоборот. Сущность изобретения: машина содержит рабочий вал (В) 11, корпус 1, размещенные в нем блоки 9, 10 цилиндров, в каждом из которых распотсжены по два связанных между собой штоками 7 8 оппо- зитных поршня, В 11 выполнен из двух (или более) частей 4, 5, каждая из которых установлена в отдельной эксцентриковой втулке 3,2с возможностью вращения в противоположных друг другу направленияхЧасти 4, 5 В 11 связаны посредством шарнирной муфты 6, а втулки 2, 3 посредством зубчатых колес связаны с В 11. 2 з. п -ф-лы, ил