Известны двигатели-компрессоры с расположенными на одной оси цилиндрами со свободными поршнями, встречно движущимися в среднем цилиндре двигателя, работающего внутренним сгоранием, или упругом средой, или как комбинированный двигатель, с применением буферных цилиндров и с использованием газовых толкателей.
Основные конструктивные отличия описываемого двигателя, обеспечивающие ему премущество по сравнению с известными, заключаются в том, что цилиндр двигателя снабжен дифференциальными клапанами впуска и выпуска, действующими как от профильного кулачка, синхронизированного с движением буферных плунжеров, так и от давления упругой среды, используемой как рабочее тело в цилиндре двигателя и в буферных цилиндрах.
Отличием является также установка в рессивере между первой и второй ступенями компрессора клапана, сообщающего рессивер с атмосферой.
Эти отличия обеспечивают возможность запуска двигателя при промежуточных положениях поршня, а также работы двигателя на холостых и промежуточных режимах.
На чертеже изображена схема работы двигателя-компрессора.
Двигатель-компрессор состоит из цилиндров 1 и двух комбинированных встречно движущихся к среднем цилиндре 2 поршней 3.
Цилиндр 2 является цилиндром двигателя, работающего внутренним сгоранием или упругой средой, или как комбинированный двигатель, с применением буферных цилиндров 4 и с использованием газовых толкателей 5.
Для запуска двигателя при промежуточных положениях поршней 3 цилиндр 2 снабжен дифференциальными клапанами впуска 6 и выпуска 7. Клапаны 6 и 7 действуют синхронно с движением буферных плунжеров 8 от профильного кулачка 9, а также и от давления упругой среды.
Во время работы двигателя на холостом ходу и промежуточных режимах и установления давления нагнетания в первой 10 и второй 11 ступенях компрессора в рессивере 12 между ступенями 10 и 11 компрессора установлен клапан 13, сообщающий рессивер 12 с атмосферой и находящимся под воздействием давления воздуха, подаваемого через редуктор 14 с поста управления.
Для отключения буферных цилиндров 4 они снабжены поршнями плунжерного типа 8, свободно опирающимися на поршни 3 двигателя-компрессора.
Отключение демпферов или переключение их на работу упругой средой, например, воздухом, подаваемым из первой ступени компрессора, производится многодисковым золотником 15, переставляемым упругой средой, подводимой в торцы золотника от пускового баллона 16 и из ресивера 12 первой ступени 10 компрессора.
Работа двигателя-компрессора осуществляется следующим образом.
Под действием воздуха многодисковый золотник 15 опускается и пропускает воздух в камеры второй ступени 11 буферных плунжеров 8 компрессора.
Буферные плунжеры 8 под влиянием упругой среды двигают навстречу друг другу поршни 3.
Вместе с поршнями 3 приводится в движение через синхронизирующие рейки профильный кулачок 9, который у мертвого положения поршней обеспечивает опускание конца рычага 17, и тем самым поршень 18 под нагрузкой сжатого воздуха нагружает поршень 19, в результате клапан 6 впуска опускается и совершает впуск сжатого воздуха или других рабочих тел в камеры внутреннего сгорания.
Поршни 3 под действием выпускаемого сжатого воздуха расходятся.
Профильный кулачок 9 меняет положение, рычаг 17 поднимается кверху, отрывает нагруженный поршень 18, и клапан 6 впуска совершает отсечку, после чего воздух в камере внутреннего сгорания расширяется. Воздух из первых ступеней поступает с рессивер 12; клапан 13 во время запуска компрессора этим воздухом поднимается и выпускает воздух из рессивера 12 в атмосферу.
После открытия окон 20 поршнями 3 обратное движение поршней осуществляется буферными плунжерами 8, которые сжимают воздух в камере внутреннего сгорания 24; этот воздух, поступая из камеры, воздействует на газовый толкатель 5, который впрыскивает в камеру внутреннего сгорания жидкое топливо.
Под действием газов поршни 3 расходятся, а клапан 6 впуска не опустился, так как давление газов в камере внутреннего сгорания 24 выше давления в камере 21. Если работает двигатель на упругом теле, то клапан 6 совершает всегда впуск у мертвой точки.
Таким образом, осуществляется холостой ход компрессора.
По мере надобности увеличения производительности компрессора с поста управления через редуктор 14 устанавливается необходимое переменное давление в камере 22, благодаря чему достигается сокращение количества воздуха, выбрасываемого в атмосферу из рессивера 12, что обеспечивает поступление некоторого количества воздуха из рессивера 12 во вторую ступень 11 компрессора и, следовательно, подачу из второй ступени нужного количества воздуха для тяговой машины.
С повышением давления в рессивере 12 повышается давление и в камере 23, что воздействует на топливный насос 24, увеличивая подачу топлива.
Когда давление в рессивере 12 будет установлено с поста управления на максимум, то клапан 13 больше не откроется; тогда давление из рессивера 12 передается в камеру 23 и откроет на полную подачу топлива в насосе 24, также давление в рессивере 12 распространится в камеру 5 и переместит многодисковый золотник 15, отключит пусковой баллон 16 и соединит камеры 11 второй ступени компрессора с атмосферой.
Одновременно воздух из рессивера 12 поступит в камеру 26, преодолевая пружину, опустит поршенек 27, что обеспечит запуск компрессора при надобности под полной нагрузкой, также если он работает упругим телом, так как опускание поршенька 31 обеспечит увеличение отсечки впуска сжатого воздуха или упругого тела в камеру внутреннего сгорания 24 для запуска и работы под нагрузкой.
1. Двигатель-компрессор с расположенными на одной оси цилиндрами со свободными поршнями, встречно движущимися в среднем цилиндре, являющемся цилиндром двигателя, работающего внутренним сгоранием или упругой средой, или как комбинированный двигатель, с применением буферных цилиндров и с использованием газовых толкателей, отличающийся тем. что, с целью запуска двигателя при промежуточных положениях поршней, цилиндр двигателя снабжен дифференциальными клапанами впуска и выпуска, действующими как от профильного кулачка, синхронизированного с движением буферных плунжеров, так и от давления упругой среды, используемой как рабочее тело в цилиндре двигателя и в буферных цилиндрах.
2. Двигатель-компрессор по п. 1, отличающийся тем, что с целью работы двигателя на холостом и промежуточных режимах и установления давления нагнетания в первой и второй ступенях компрессора, в рессивере между последними установлен клапан, сообщающий рессивер с атмосферой и находящийся под воздействием давления воздуха, подаваемого через редуктор с поста управления.
3. Форма выполнения двигателя по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью отключения буферных цилиндров, последние снабжены поршнями плунжерного типа, свободно опирающимися на поршни двигателя компрессора.
4. В двигателе по п. 1 применение многодискового золотника, переставляемого упругой средой, подводимой в торцы золотника от пускового баллона и из рессивера первой ступени, каковой золотник предназначен для отключения демпферов или переключения их на работу упругой средой, например, воздухом, подаваемым из первой ступени компрессора.
