ДВУХТАКТНАЯ ГАЗОВАЯ МАШИНА С ВЫПУСКОМ И ПРОДУВКОЙ ЧЕРЕЗ ОКНА, ОТКРЫВАЕМЫЕ ПОРШНЕМ Советский патент 1931 года по МПК F02B43/00 

В известных газовых машинах с продувкой через окна, у которых кроме воздушных продувных окон имеются еще особые впускные окна для газа, последние смещены из плоскости воздушных продувных окон таким образом, что рабочий поршень открывает их позже воздушных, в результате чего между выталкиваемыми воздухом из цилиндра горячими газами и последующим впуском газа включается разъединяющий слой воздуха. Этот слой воздуха должен быть достаточен для того, чтобы было исключено непосредственное соприкосновение свежей порции газа с горячими отходящими газами, что могло бы привести к раннему воспламенению газа, и для того, чтобы было возможно в достаточной мере продуть весь цилиндр без потери в газе. Выполнение этих требований повлекло бы за собой сравнительно большое расстояние между газовыми впускными и воздушными продувными окнами, что связано с потерей хода поршня.

Для того, чтобы избежать этой потери хода и все же получить возможно более позднее поступление газа после достаточного предварительного впуска воздух для продувания, согласно изобретению, устраивается добавочный распределительный орган к находящимся под распределительным действием рабочего поршня окнам, служащим одновременно и для продувания, и для свежего газа, и этот новый орган разделяет по времени путь, проходимый рабочим поршнем и впускным окном, на отрезки времени для газа и воздуха. Этот добавочный распределитель состоит из общего вращающегося золотника для воздуха и газа, устроенного таким образом, что отверстия для выхода газа из золотника в цилиндр оказываются временами между двумя отверстиями для выпуска воздуха, при чем первое из них начинает открываться непосредственно перед открытием продувного окна, так что в цилиндр поступает сначала чистый воздух для продувания, потом смесь со сперва возрастающим, затем опять убывающим содержанием газа и, наконец, через второе выпускное окно для воздуха в цилиндр еще раз попадает свежий воздух.

На прилагаемом чертеже фиг. 1 изображает продольный разрез газовой машины по цилиндру с поперечным разрезом по распределительному золотнику; фиг. 2 - поперечный разрез по цилиндру с продольным разрезом по золотнику по линии CD на фиг. 1; фиг. 3 - продольный разрез по распределительному золотнику по линии EF на фиг. 1; фиг. 4 - разрез по распределительному золотнику по линии GH на фиг. 2; фиг. 5 - диаграмму по времени; фиг. 6 - диаграмму давления и распределения; фиг. 7 и 8 - видоизменение распределительного золотника в поперечном и продольном разрезе; фиг. 9 - второе видоизменение золотника.

Цилиндр а (фиг. 1 и 2) двухтактной газовой машины двойного действия снабжен рядом окон с, общих для обеих сторон поршня для впуска и газа, и воздуха для продувания, а также снабжен для выпуска рядом окон d₁ для верхней стороны поршня b и рядом d₂ для нижней стороны поршня. Ряды окон с соединены каналом е с кожухом f распределителя, а кожух с одной стороны прикреплен помощью фланца g к газопроводу h, с другой же стороны соединен с воздухопроводом i для продувания. Кожух f распределителя содержит в себе добавочный распределительный орган в форме вращающегося золотника j, приводимого в действие от коленчатого вала машины. Вращающийся золотник сделан пустотелым и в части, обращенной к каналу е, снабжен отверстиями для выпуска воздуха, каковые отверстия стенками m₁ и m₂ разделяются на две части: k₁, для одной стороны поршня и k₂, для другой его стороны.

Соединительный штуцер g отодвинут в продольном направлении золотника в сторону от выходных окон k₁, или k₂, для воздуха, а газовый канал m доходит до кромки g¹ названного штуцера, так что газ, переходящий из газопровода h в рабочий цилиндр а, внутри газового канала m должен пройти путь с двумя угловыми поворотами. Это позволяет использовать те же выпускные отверстия в кожухе золотника как для газа, так и для воздуха. Вращающийся золотник устанавливается по отношению к рабочему поршню таким образом, что отверстия для впуска воздуха открываются как раз незадолго до начала прохождения рабочего поршня мимо продувных окон с (фиг. 6). При несимметричном положении газового канала в отношении выпускных отверстий для воздуха впуск газа в пространство е происходит также несимметрично относительно мертвого положения поршня (фиг. 5 и 6).

Процесс продувания и загрузки для верхней стороны поршня происходит следующим порядком. Поршень b открывает во время хода расширения выпускное окно d₁ так что содержащиеся в цилиндре отработанные газы разрежаются до атмосферного давления и приближаются при дальнейшем ходе расширения к впускному окну с. Раньше, чем поршень начнет открывать это окно с, вращающийся золотник j, двигаясь в направлении стрелки, уже начнет покрывать окном k₁ соединительное пространство е, которое заполняется воздухом, имеющим давление, достаточное для продувания. При непосредственном вслед за этим прохождении поршня мимо ряда окон с воздух для продувания вступает через золотник j, окно k₁ и пространство е в цилиндр и выдувает находящиеся еще в нем остатки отработанных газов. Это происходит до тех пор, пока рабочий поршень почти не достигнет нижнего мертвого положения (фиг. 5 и 6). После этого, при дальнейшем вращении распределительного золотника j в направлении стрелки, газовый канал m начинает соединять газопровод h с пространством е так что, помимо входящего через окно k₁ воздуха, получается возможность впуска в цилиндр газа через газовый канал m; вследствие продолжающегося вращения золотника j это происходит таким образом, что сила потока газа сначала увеличивается, а затем опять уменьшается. В тот момент, когда при продолжающемся вращении золотника j впускные и выпускные отверстия газового канала вновь прикрываются стенками кожуха золотника, оканчивается подача газа, между тем как подача воздуха еще продолжается через окно Этот притекающий через окно воздух проталкивает оставшуюся в пространстве е смесь в цилиндр, в результате чего при закрытии окна с обратно движущимся поршнем пространство е очищается от газа и предотвращается потеря газа при последующем периоде продувания. Для нижней стороны те же явления происходят в том же порядке.

Распределительный золотник со своим кожухом служит одновременно и воздухопроводом для продувания, и потому для всех цилиндров многоцилиндровой машины нужен только один общий воздухопровод i, в то время как проводка газа принята отдельной для каждого цилиндра. На фиг. 7 и 8 изображена форма выполнения предлагаемого устройства, в которой вращающийся золотник j, благодаря прилитой или иначе вделанной трубе j₁, превращен в двухтрубное тело, внутренняя труба j которого снабжена прорезами j₃ в направлении к пространству е, а газовый канал m образуется стенками j₂, отходящими от трубы j₁. Доступ газа во внутреннюю трубу получается через штуцер h, а воздух поступает во внешнюю трубу через воздухопровод i. Воздушный канал, таким образом, охватывает кольцом газовый канал.

В изображенном на фиг. 9 видоизменении устройства внутренняя труба j₁, служащая для подвода газа, неподвижна и охвачена вращающимся золотником j.

Двухтактная газовая машина с выпуском и продувкой через окна, открываемые поршнем, характеризующаяся применением вращающегося золотника j, снабженного диаметральным каналом m для впуска газа и окнами k₁, l₁ и k₂, l₂, расположенными вдоль по обеим сторонам отверстий газового канала m, каковой золотник распределяет газ и воздух таким образом, что сначала производится продувка воздухом, затем подается газ с воздухом и наконец снова воздух.