Прямодействующий двигатель-компрессор с противоположно движущимися свободными поршнями Советский патент 1950 года по МПК F01B23/08 F02B71/04 F04B31/00 

Прямодействующие двигатели-компрессоры с противоположно движущимися свободными поршнями с двумя и более параллельно размещенными цилиндрами известны. Отличительная особенность предлагаемого двигателя-компрессора состоит в том, что в качестве общего для всех цилиндров механизма синхронизации движения порщней применены качающиеся валы, соединенные с соответствующими порщнями кривощипно-щатунной передачей и связанные между собой при помощи цилиндрических щестерен. В качестве аккумуляторов энергии для обеспечения необходимого сжатия в рабочих полостях при различных режимах работы применены стержневые пружины-торсионы. Для придания торсионным аккумуляторам предварительной закрутки перед пуском применен гидравлический силовой иилиндр, обслуживаемый ручным насосом.

На фиг. 1 показан прямодействующий двигатель-компрессор в прсн дольном разрезе по АБ ка фиг. 2; на фиг. 2 - двигатель-компрессор в плане; на фиг. 3 - двигатель-компрессор в поперечном разрезе по CD на фиг. 1; на фиг. 4 - гидравлический силовой цилиндр в иродольном разрезе.

Прямодействующий двигатель-компрессор состоит из двух или более параллельно расположенных цилиндров / двигателя с противоположно движущимися свободными порщнями 2 и соосно расположенных цилиндров 3 ц 4 компрессора, из которых цилиндр 3 является первой ступенью, а цилиндр 4 - второй ступенью. В каждом цилиндре / двигателя находятся по два поршня 2, жестко соединенные со щтоком 5 компрессорных лорщней 6 и 7. Внутренняя полость порщия 2 заполнена цилиндровым маслом, которое способствует более интенсивному теплообмену между головкой и юбкой порщня.

Так как движущиеся силы масс могут быть неодинаковыми вследствие различного трения поршней и различных давлений в компрессорных цилиндров, то для их уравнивания применен синхронизирующий механизм, который воспринимает незначительные силы порщневых групп и приводит в движение все вспомогательные механизмы.

Синхронизирующий механизм состоит из рычагов 8, щарнирно соединенных с порщнями при помощи шатунов 9, порщневых пальцев 10, нустотелых качающихся валов /У, .соединенных с соответствующими

,№ 89888- 2 -

поршнями кривошипно-шатукной передачей, и цилиндрических шестерен 12, 13 и 14, находящихся между собой в зацеплении. Благодаря этому обеспечивается принудительное синхронное движение поршневых групп; при этом поршни двигателя одновременно сходятся при сжатии и расходятся при расширении продуктов сгорания в цилиндрах / двигателя.

В качестве аккумуляторов энергии для обеспечения необходимого сжатия в рабочих полостях при различных режимах работы применены стержневые пружины-торсионы 15, размещенные внутри полых валов // механизма синхронизации. Энергия торсионных аккумуляторов используется также для осуществления начального хода сжатия в рабочих цилиндрах, для чего торс-ионам 75 придают предварительную закрутку при помощи гидравлического силового цилиндра 16, обслуживаемого ручным насосом 17. Цилиндр 16 снабжен двумя поршнями 18.

Поршни 1 и 6 совершают только прямолинейное движение с непосредственной передачей энергии от двигателя компрессору, придают через посредство рычагов 8 закрутку торсионным валам 15, которые служат аккумуляторами энергии, необходимой для сжатия смеси в цилиндрах дизеля при обратном ходе поршней.

Продувка рабочих цилиндров / двигателя от отработанных газов производится посредством инерционной системы (не показана на чертеже) .

Перед пуском двигателя-компрессора в действие вначале поршни 18 ставятся в верхние крайние положения, для чего кривошип 19 устанавливают так, чтобы нижняя головка шатуна 20 упиралась в шток поршенька 21.

После этого в силовой цилиндр 16 накачивается масло при помощи ручного насоса 17; при этом вентиль 22 закрыт. Под давлением масла поршни 18 будут расходиться и своими концами упрутся в сферические выточки рычагов 23, а так как рычаги жестко насажены на вал 11, то поршни, раздвигая их, раздвинут и поршни I и 6 двигателя-компрессора во внешние крайние положения, после чего подача масла в цилиндр 16 прекращается, а полость силового цилиндра 16 разъединяется от ручного насоса нагнетательным клапаном (не показан на чертеже), а так как рычаги 8 соединены с валом //, то при этом торсионные валы /5 будут закручиваться, аккумулируя необходи.мое количество энергии для создания при обратном ходе поршней достаточно надежного сжатия смеси в цилиндрах двигателя.

Послеразведения поршней 7 и 6 до крайнего внешнего положения, полости насоса 17 и силового цилиндра 16 разъединяются нагнетательным клапаном, раздвинутые клапаном поршни всегда будут находиться в своем крайнем положении. Вентиль 22 открывает доступ маслу, которое, находясь под большим давлением, будет выходить с большой скоростью из цилиндра по трубке 24 в картер 25 двигателя-компрессора. При этом поршневые группы будут освобождены и, двигаясь к внутренней мертвой точке под влиянием раскручивания двух торсионов, произведут сжатие воздуха, замкнутого между порщнями в цилиндрах двигателя.

Непосредственно перед внутренним мертвым положением поршней в камеру сгорания цилиндров двигателя впрыскивается топливо при помощи топливного насоса 26 через форсунку 27, которое от нагретого воздуха, вследствие его сжатия, воспламеняется.

Энергия, выделяющаяся при сгорании газов, заставляет поршневые группы расходиться к внешней мертвой точке. Причем, находящийся в цилиндрах компрессора воздух сжимается и выталкивается через клапаны 28 и трубу 29 в цилиндр 30 холодильника, а из последнего по трубе 31 поступает во вторую ступень. Порщни при своем ходе к внещней мертвой точке вначале открывают выхлопные окна у всех цилиндров 1, выхлопные газы, имеющие повыщенное давление, устремляются через

коллектор в выхлопную трубу 32 со значительной скоростью. Вместе с тем, оставшаяся в цилиндре часть газа, двигаясь с большой скоростью к выхлопным окнам, производит засасывание, при открытии продувных окон, свежего воздуха из атмосферы, который через трубу 33 и всасывающий коллектор, вследствие разрежения, поступает в полость цилиндров двигателя. A-lacca выхлопных газов при этом увлекает поток продувочного воздуха, не только равный объему цилиндров, но превышающий его до 50%. Чем и будет произведена продувка цилиндров двигателя.

Под воздействием закручивания торсионных валов и проливодавления сжатого воздуха во вредных пространствах компрессорных цилиндров поршни останавливаются в своих внешних и крайних положениях после чего сжатый воздух, заключенный во вредном пространстве цилиндров, расширяясь, а торсионы, раскручиваясь, снова двигают поршни ко внутренней мертвой точке.

Приобретенная двумя торсионами при их закручивании энергия, и энергия, заключенная в сжатом воздухе вредных объемов компрессорных цилиндров, достаточна для того, чтобы в цилиндрах двигателя при обратном ходе поршней достигалась необходимая степень сжатия для надежного воспламенения топлива и для обеспечения с другой стороны, при этом же ходе поршней, необходимого заряда свежего воздуха к компрессору. При обратном ходе поршней оставшийся сжатый -воздух в компрессорных цилиндрах расширяется, а закрученные торсионы раскручиваются, благодаря чему поршни двигателя приобретают скорость и под влиянием силы инерции движутся дальше и всасывают новый заряд воздуха из атмосферы через трубу 34 в цилиндры 3 компрессора первой ступени.

Непосредственно перед внутренним мертвым положением поршней впрыскивается топливо, которое от нагретого при сжатии воздуха воспламеняется, давление в камере резко повышается, под воздействием давления горяших газов поршни раздвигаются ко внутренней мертвой точке и следуюшие циклы повторяются.

Предмет изобретения

. Прямодействуюший двигатель-компрессор с противоположно движущимися свободными поршнями с двумя и более параллельно размешенными цилиндрами, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, в качестве общего для всех цилиндров механизма синхронизации движения поршней применены качающиеся валы, соединенные с соответствующими поршнями кривошипно-шатунной передачей и связанные между собой с помошью зубчатых колес.

.2. Форма выполнения двигателя-компрессора по п. 1, отличающа яся тем, что в качестве аккумуляторов энергии для обеспечения необходимого сжатия в рабочих полостях при различных режимах работы применены стержневые пружины-торсионы, размещенные внутри полых валов механизма синхронизации.

3.Способ пуска двигателя-компрессора по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что для осуществления начального хода сжатия в рабочих цилиндрах используют энергию торсионных аккумуляторов, которым для этого придают предварительную закрутку.

4.Форма выполнения двигателя-компрессора по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что, с целью придания торсионным аккумулятором предварительной закрутки перед пуском применен обслуживаемый ручным насосом гидравлический силовой цилиндр, два поршня которого могут воздействовать на кривошипы качающихся валов механизма син; ронизации.

5.В двигателе-компрессоре по п. 1 применение инерционной системы продувки рабочих цилиндров.

fi

тфi itiiluj рдз-

ЦШ

UI I

л L

i Jjг дрГЦ

r-j4pj Чр-|