Поршневая машина Советский патент 1992 года по МПК F04B9/02 F16H19/02 

Фиг. 2

Изобретение относится к производству машин и может быть использовано в насосах, компрессорах, двигателях.

Известен поршневой компрессор, содержащий кривошипно-шатунный меха- низм. Недостатком такой конструкции является невозможность повышения надежности пары поршень-цилиндр из-за тангенциальной на них нагрузки, возникае- мой от качания шатуна.

Известно механическое устройство передачи мощности с изменяемой амплитудой, выбранное в качестве прототипа, содержащее поршень с шатуном, связанным с серединой одноплечего рычага, один конец которого связан с шатуном, соединенным с кривошипом коленвала, а другой - с сухариками, опирающимися на горизонтальную поверхность паза неподвижной опоры.

Недостатком известной конструкции является невозможность повышения долговечности (моторесурса) пары поршень-цилиндр из-за действия на поршень тангенциальной нагрузки, создаваемой со- вместно шатуном и рычагом, точка поворота которого поочередно занимает положения А I ( XI) и А2 (Х2); увеличенная площадь сечения профиля рычага (следовательно, и масса) во избежание его прогиба и разруше- ния от действия на его середину силы давления газов; увеличенный габарит по высоте из-за наличия второго шатуна; повышенная вибрация из-за массивного рычага, совершающего горизонтальное возвратно- поступательное (колебательное) движение на величину А1-А 2; невозможность понижения мощности на коленвале (когда это механическое устройство работает как компрессор) как при уменьшении, так и при увеличении амплитуды качания рычага.

Целью изобретения является повышение надежности работы поршневой машины путем уменьшения износа пары поршень-цилиндр.

Указанная цель достигается тем, что поршневая машина, преимущественно компрессор, содержащая корпус, цилиндр, поршень с шатуном, соединенным с двуплечим рычагом, связанным одним (левым) концом с помощью паза с кривошипно-ползунным механизмом, а другой - с опорой, согласно изобретению снабжена направляющей в виде паза, соосного поршню, по которой движется нижняя головка шатуна, а опора выполнена маятником, на который опирается непазовый (правый) конец рычага.

Поставленная цель достигается также тем, что на свободном конце маятника согласно изобретению закреплен ролик, а рычаг связан с маятником посредством поджа- тия его к ролику пружиной.

Включение в поршневую машину направляющей в виде паза, соосно поршню, для движения по ней нижней головки шатуна ликвидирует его качание и в связи с этим тангенциальную нагрузку на поршень, а также ликвидирует горизонтальное возвратно- поступагельное (колебательное) движение рычага, связанного с нижней головкой шатуна.

Включение в поршневую машину маятника с роликов обеспечивает во время процесса вжатия газов перенос их возрастающей силы с середины на край рычага, в частности на маятник, а это позволяет уменьшить площадь сечения рычага, следовательно, и массу, а также уменьшить силу сжимаемых газов, воздействующую на коленвал, из-за возрастающего плеча рычага, что обеспечивает понижение мощности привода . Во время процесса давления воспламенившейся рабочей смеси обеспечивается перенос ее силы с середины на пазовый край рычага, в частности на коленвал, что повышает на нем крутящий момент, следовательно, и мощность.

Изобретение поясняется фиг.1 и 2.

Поршневая машина содержит корпус 1, цилиндр 2, поршень 3, шатун 4, соединенный своей нижней головкой 5 с двуплечим рычагом 6, содержащим на одном конце паз 7 с размещенным в нем ползуном 8, надетым на шейку кривошипа коленвала 9, а другим концом опирается на опору. Нижняя головка 5 шатуна 4 одновременно связана с направляющей 10 в виде паза, соосного поршню 3. Опора выполнена маятником 11, содержащим на свободном конце ролик 12, к которому поджимается рычаг 6 с помощью пружины 13.

Поршневая машина, в частности компрессор, работает следующим образом. Кри- вошип 9, поворачиваясь с помощью привода от нижней мертвой точки (н.м.т.). до горизонтали, движет в сторону от шатуна 4 по пазу 7 рычага 6 ползун 8, который одновременно увеличивает свое плечо относительно шатуна 4 и поднимает пазовую часть рычага 6. Последний своей средней частью перемещает вверх по направляющей 10 нижнюю головку 5 шатуна 4, а он - поршень 3, выполняющий при этом в цилиндре 2 сжатие газов. Причем шатун 4 не отклоняется от вертикали из-за направляющей 10, расположенной соосно поршню 3. Поворачиваясь вниз до горизонтали, непазовая часть рычага 6 движет в сторону шатуна 4 по своей нижней поверхности ролик 12 маятника 11, приближающегося к вертикали и при этом

уменьшающее опорное плечо рычага 6 относительно шатуна 4, Кривошип 9, поворачиваясь от горизонтали до верхней мертвой точки (в.м.т.) продолжает двигать теперь в сторону шатуна 4 по пазу7 рычага б ползун 8, который теперь уменьшает свое плечо относительно шатуна 4 и продолжает поднимать пазовую часть рычага 6. Последний своей средней частью также продолжает перемещать вверх по направляющей 10 нижнюю головку 5 шатуна 4, а он - поршень 3, выполняющий при этом в цилиндре 2 выталкивание сжатого газа в газосборник, связанный с корпусом 1 компрессора. Поворачиваясь вниз от горизонтали, непазовая часть рычага 6 продолжает двигать в сторону шатуна 4 по своей нижней поверхности ролик 12 маятника 11, удаляющегося теперь от вертикали и при этом продолжающего уменьшать опорное плечо рычага 6 относительно шатуна 4. Кривошип 9, поворачиваясь от в.м.т. до н.м.т. движет сверху вниз поршень 3, который производит всасывание газов в цилиндр 2. Прм этом ползун 8 сначала приближается к шатуну 4, а затем удаляется. За это время маятник 11 движется от шатуна 4 в крайнее удаленное положение.

Формула изобретения

1.Поршневая машина, преимущественно компрессор, содержащая корпус, цилиндр, поршень с шатуном, установленный

в шатуне двуплечий рычаг и кривошипно- ползунный механизм, при этом рычаг связан с возможностью качания с шейкой шатуна, один конец рычага связан с опорой, а на другом конце выполнен паз, причем

0 ползун кривошипно-ползунного механизма установлен в последнем, отличающая- с я тем, что. с целью повышения надежности путем уменьшения износа поршня и по- .нижения мощности прибора, он снабжен

5 направляющей с пазом, соосным с поршнем, нижняя головка шатуна установлена в паз направляющей, а опора выполнена в виде маятника, закрепленного с возможностью качания одним концом на корпусе, при

0 этом рычаг связан со свободным концом маятника подвижно с возможностью перемещения в его плоскости качания.

2.Машина по п.1,отличающаяся 5 тем, что на Свободном конце маятника закреплен ролик, а рычаг связан с маятником посредством поджатия к ролику пружиной.

Сущность изобретения: в шатуне 4 установлен двуплечий рычаг 6, связанный с шейкой шатуна 4 с возможностью качания. Один конец рычага 6 связан с опорой. На другом 16 айин м конце выполнен паз 7. Ползун 8 кривошип- но-шатунного механизма установлен в пазу 7. Паз направляющей 10 соосен поршню 3. Нижняя головка 5 шатуна 4 установлена в пазу направляющей. Опора выполнена в виде маятника 11, закрепленного одним концом на корпусе 1. Рычаг 6 связан со свободным концом маятника 11 подвижно с возможностью перемещения в его плоскости качания. На свободном конце закреплен ролик 8, к к-рому пружиной 13 поджат рычаг 6, 1 з.п. ф-лы, 2 ил.