Аксиально-поршневой двигатель с противоположно движущимися поршнями. Аксиально поршневые двигатели


Аксиально-поршневой паровой двигатель с управляющим наклонным диском

Устройство относится к двигателестроению, а именно к аксиально-поршневым двигателям с односторонним действием поршней в цилиндрах. В корпусе двигателя размещены от одного до восьми аксиально поршневых цилиндров, зафиксированных шарнирным соединением у основания, для регулирования угла наклона цилиндра во время совершения возвратно-поступательных движений поршней с закрепленными на них поршневыми штоками, шарнирно закрепленных на поршневых рычагах наклонного диска. Поршневой шток помещен в направляющую, зафиксированную в верхней части цилиндра для обеспечения выравнивания поршневых дисков внутри цилиндров. Наклонный диск имеет центральную точку качания, установленную на гибком или Z-образном коленчатом валу. Работой клапанов управляют рычаги, соединенные при помощи шатунов, шарнирно закрепленных на клапанных рычагах, расположенных на наклонном диске. Клапанные шатуны посредством кривошипа соединены с клапанами распределения рабочей смеси в основании цилиндра, при этом точка крепления шатуна на наклонном диске смещена на 90 градусов относительно точки крепления приводного штока поршня, связанного с ним цилиндра. Обеспечивается точная синхронизация фаз впуска и выпуска рабочей смеси клапанами для любого хода поршня. 6 ил.

 

Настоящее изобретение относится к двигателестроению, а именно к аксиально-поршневому паровому двигателю с односторонним действием поршней в цилиндрах, шарнирно закрепленных на наклонном диске, который приводит в действие клапаны впуска и отвода рабочей смеси.

Известен аксиально-поршневой двигатель, содержащий корпус, закрепленный на нем рабочий цилиндр с втулкой и головкой, поршень, размещенный во втулке цилиндра с образованием камеры переменного объема, аксиальный коленчатый вал с расположенной на его оси шатунной шейкой, на которой установлен шатун. Механизм преобразования выполнен в виде двуплечего треугольного рычага, размещенного в плоскости цилиндра и вала, причем одна из вершин рычага свободно установлена на оси в корпусе, первое его плечо связано при помощи шатунной тяги с поршнем, а второе его плечо - с шатуном. В корпусе установлен также синхронизирующий рычаг, плечи которого расположены в параллельных плоскостях качания, перпендикулярных плоскости качания треугольного рычага (RU 2067675 C1, 10.10.1996).

Недостатком такого устройства является наличие множества точно обработанных деталей. На поршни действуют дополнительные боковые силы, которые увеличивают трение между стенками цилиндра и поршнем, что требует дополнительной смазки и уплотнения в труднодоступных местах.

Известен аксиально-поршневой двигатель, содержащий корпус с неподвижным блоком цилиндров, поршнями и шатунами, качающуюся шайбу, шарнирно связанную с шатунами, имеющую на своей оси два шипа, которые посредством шаровых опор и сферических подшипников шарнирно связаны с соответствующими щеками и имеют возможность продольного перемещения по оси двигателя в щеках, при этом качающаяся шайба посредством карданного подвеса, состоящего из крестовины и подшипников, крепится на подвижных штоках, связанных с поршнем кольцевого цилиндра, установленного в картере, что составляет сервопривод перемещения качающейся шайбы по оси двигателя. При перемещении качающейся шайбы в сторону блока цилиндров степень сжатия увеличивается, а при перемещении ее в противоположную сторону степень сжатия уменьшается (RU 92012665 А, 20.03.1995).

Недостатком данного устройства является наличие множества точно обработанных деталей, а также цельный блок цилиндров двигателя, что способствует увеличению общей массы двигателя и накладывает ограничения на расположение дополнительных цилиндров. На поршни действуют дополнительные боковые силы, которые увеличивают трение между стенками цилиндра и поршнем, что требует дополнительной смазки и уплотнения в труднодоступных местах.

Известен аксиально-поршневой двигатель, содержащий корпус, размещенный в нем вал с косым кривошипом и надетой на него втулкой. Поршень соединен со штоком при помощи поршневых пальцев. Шайбы закреплены в поршне в качестве направляющих. Один из штоков соединен со втулкой неподвижно, остальные - шарнирно, например, осью (RU 51110 U1, 27.01.2006). Данный аналог принят за ближайший.

Недостатком данного устройства является наличие множества точно обработанных деталей, а также цельный блок цилиндров двигателя, что способствует увеличению общей массы двигателя и накладывает ограничения на расположение дополнительных цилиндров. На поршни действуют дополнительные боковые силы, которые увеличивают трение между стенками цилиндра и поршнем, что требует дополнительной смазки и уплотнения в труднодоступных местах. Двигатель относительно тяжелый для мощности, которую он может производить.

Ни один из таких двигателей не имел масштабного использования. Отсутствие коммерческой выгоды обусловлено относительно высокой стоимостью производства, а также нерешенными вопросами обслуживания и смазки рабочих деталей. Масштабирование деталей для двигателей больших и малых размеров также проблематично из-за ограниченного пространства для расположения арматуры подведения рабочей смеси. Ограниченное пространство между цилиндрами подразумевает использование небольших отверстий для подведения рабочей смеси.

В соответствии с настоящим изобретением, в корпусе двигателя размещаются от одного до восьми аксиально-поршневых цилиндров, зафиксированных шарнирным соединением в основании каждого цилиндра для регулирования угла наклона цилиндра во время совершения возвратно-поступательных движений поршней с закрепленными на них поршневыми штоками. Поршневые штоки шарнирно закреплены на поршневых рычагах наклонного диска, совершающего качающееся движение. Чтобы обеспечить выравнивание поршневых дисков внутри цилиндров, поршневой шток помещен в направляющую, зафиксированную в верхней части цилиндра. Возвратно-поступательное движение поршней передается наклонному диску. Наклонный диск имеет центральную точку качания, установленную на гибком или Z-образном коленчатом валу. Клапанные шатуны посредством кривошипа соединены с клапанами распределения рабочей смеси, располагающимися в основании цилиндра. Такое расположение клапанов обеспечивает достаточно места для создания больших проточных отверстий для облегчения поступления рабочей смеси. Работой клапанов управляют рычаги, соединенные при помощи шатунов. Точка крепления шатуна на наклонном диске смещена на 90 градусов относительно точки крепления приводного штока поршня, связанного с ним цилиндра. Такое расположение клапанного и поршневого рычагов на наклонным диске обеспечивает точную синхронизацию фаз впуска и выпуска рабочей смеси клапанами для любого хода поршня.

Прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня преобразуется в равномерное вращение главного вала с большей экономией энергии. Вышеупомянутая конструкция позволяет преобразовать дугообразное перемещение точки крепления наклонного диска со штоком поршня в прямолинейное движение поршня в цилиндре. «О»-образное кольцевое уплотнение служит для герметизации поршня внутри цилиндра. Снижение контакта между поршнем и стенками цилиндра приводит к уменьшению трения и меньшим требованиям к смазке. Использование насыщенного пара может обеспечить необходимую смазку при нормальных условиях эксплуатации.

Краткое изложение сущности изобретения

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 изображен один из вариантов исполнения аксиально-поршневого двигателя с четырьмя цилиндрами.

На фиг. 2 представлен один из вариантов исполнения модуля аксиально-поршневого двигателя в частично разобранном виде.

На фиг. 3 изображен главный вид одного из вариантов исполнения поворотного клапана с тремя положениями и крепежного шарнира цилиндра двигателя в разрезе с линией разреза 3-3.

На фиг. 4 изображен вид сбоку одного из вариантов исполнения втулки клапана в частичном разрезе с линией разреза 4-4.

На фиг. 5 изображен один из вариантов исполнения клапанного устройства из четырех цилиндров двигателя.

На фиг. 6 изображен частичный вид шестицилиндрового двигателя по настоящему изобретению, показывающий относительное положение наклонного диска привода с точкой крепления шатуна.

Подробное описание чертежей

На фиг. 1 изображен предпочтительный вариант исполнения аксиально-поршневого двигателя, имеющего в своем составе: раму, состоящую из четырех ножек 10а, соединяющую две торцевые стенки 10; стенки удерживают на себе четыре цилиндра в сборе 11, шарнирно закрепленных на фиксированных сборках входных клапанов 12; выходной коленчатый вал 13; наклонный диск 14, соединяющий сборку цилиндров с коленчатым валом.

Как показано на фиг. 1, 2, цилиндр в сборе 11 состоит из цилиндра, соединенного с клапанным узлом 12, при помощи шарнира 28. Труба 20 прикреплена к нижней части цилиндра, изготовлена из прочного материала (металла или керамики), имеет полую структуру и соединена со столь же прочным поворотным шарниром 28, имеющим возможность замены. Внутри цилиндра поршень 15 соединен с подвижным стержнем 16 и выровнен относительно стенок цилиндра при помощи направляющего узла 18, состоящего из направляющей трубки 18а, кронштейна 186, имеющего квадратные стороны в качестве вентиляции 18в. Поршень 15 имеет «О»-образное уплотнительное кольцо 19. Противоположный конец шатуна поршня подвижно закреплен резьбовым соединением со штоком 16а.

На фиг. 2 представлен один из вариантов исполнения модуля аксиально-поршневого двигателя в частично разобранном виде. Цилиндр в сборе 11 поршневым штоком соединен с наклонным диском 14, вращающим палец кривошипа 34, зафиксированного при помощи одиночных подшипников 34b и расположенного аксиально ходу кривошипа 35. Подшипники 34b расположены друг от друга на расстоянии, чтобы обеспечить устойчивую опору пальца кривошипа. Наклонный диск 14 располагается в центре конструкции и шарнирно закреплен на гибком валу 36, который, в свою очередь, крепится к раме при помощи анкера 37. Другой вариант конструкции поворотного устройства представлен на фиг.1, на которой гибкий вал 36 заменен на Z-образный коленчатый вал, крепящийся к торцевой стенке 10 при помощи опорной стойки 36б и раскачивающий наклонный диск 14. Наклонный диск 14 посредством рычагов передает колебательное воздействие на шатуны, управляющие работой клапанов. Расположение точки крепления шатунов смещено на угол 90 градусов относительно точки крепления штока поршня. Подобное расположение точки крепления шатуна позволяет установить фазы газораспределения, в которых за такт поршня пароводяная смесь накапливается и покидает цилиндр. Тяга 42 на шарнире передает вращение на кривошип вала клапана 32. Вал клапана 32 передает вращение шатуна 41 на шток клапана 26.

Один из возможных вариантов исполнения клапанного узла впуска пароводяной смеси представлен на фиг. 3. Он состоит из корпуса клапана 12, обеспечивающего подачу пароводяной смеси в цилиндр 11. Ход смеси из впускного отверстия 22 в цилиндр и из цилиндра в выпускное отверстие 23 осуществляется через отверстие 24 и поворотную трубку 20. Направление движения смеси изменяется при помощи вращения поворотного штока клапана 26, имеющего отверстие 25. Направление вращения двигателя изменяется путем смены впускных и выпускных отверстий. Как показано на фиг. 3, поворотный шток 26 имеет три рабочих состояния: А - впуск смеси в цилиндр, В - выход смеси из цилиндра, С - закрытое состояние. Регулировочная резьба шарнира 28 в корпусе клапана 12 обеспечивает возможность замены поворотной трубки 20. Гайка 29 служит фиксатором поворотной трубки 20. «О»-образное кольцо 30 служит уплотнителем против утечек рабочей смеси. Шайба 31 служит подкладкой для регулировки степени сжатия уплотнительного кольца 30. Вал клапана 32 вращает шток клапана во время работы двигателя.

На фиг. 4 изображен корпус клапана 12, вид сбоку. Положение клапана 26, как и на фиг. 3, задает направление движения пароводяной смеси. Вал клапана 32 вращает шток клапана. Стопорные канавки 26б предусмотрены для фиксирующих колец (не изображены на чертеже).

На фиг. 5 изображен один из вариантов исполнения клапанного модуля для аксиально-поршневого двигателя с четырьмя цилиндрами. Количество цилиндров может изменяться. Размеры клапанного устройство могут быть изменены для приспособления к более широкому типу цилиндров и настройки под определенные пределы хода поршня. Кривошипный вал расположен радиально шатуну 40, обеспечивающему связь с наклонным диском. Клапанные валы 32 прикреплены к кривошипным валам, передавая частичное вращение штоку 26 клапана. Втулка 27 служит в качестве фиксаторов опорных подшипников 21 для вала 32.

На фиг. 6 изображен частичный вид аксиально-поршневого двигателя с шестью цилиндрами вид снизу. На чертеже показано относительное расположение шести поршневых рычагов 17 к шести рычагам клапанного узла 39. Два блока цилиндров 11 с их соответствующими клапанными узлами 12 описывают их эксплуатационное расположение, обеспечивающее синхронизацию клапанов и поршней в рабочих фазах. Каждый рычаг клапанного узла 39 закреплен под прямым углом к поршневому рычагу, вдоль линии D. Впускное отверстие цилиндра расположено по линии Е. Положение входного отверстия цилиндра 24 и поршневого рычага 17 относительно линии Ε определяет длину хода поршня. Изменение длины хода поршня не оказывает влияния на работу клапана. Перпендикулярное расположение поршневых рычагов относительно рычагов клапанного узла на наклонном диске используется при любом исполнении двигателя с любым числом цилиндров. Использование электронных клапанов-переключателей также является одним из примеров реализации устройства.

Настоящее изобретение может включать в себя от одного до восьми цилиндров. Варианты с одним, четырьмя и шестью цилиндрами были рассмотрены в ходе описания устройства. Приведенное выше описание содержит много особенностей и его не следует понимать как единственно верное, а скорее, как пример для конкретного экземпляра. Возможны различные варианты исполнения устройства. Например, цилиндры могут быть изготовлены из стекла, нержавеющей стали, меди, керамики, углеродного волокна, алюминия или любых других материалов, устойчивых к давлению, температуре, коррозии, необходимых под конкретный вид эксплуатации устройства. Также цилиндры могут быть выполнены с нанесением изоморфного алмазоподобного трибологического покрытия до 3 мкм, способствующего увеличению износостойкости с эффектом сухой смазки, что позволяет использовать в качестве рабочей смеси не только пар, но и другие газы, не обеспечивающие смазку поршней. Размеры цилиндров могут масштабироваться для выполнения различных задач. Также может быть использовано зеркальное расположение цилиндров, например, в двигателе с восемью цилиндрами, что способствует увеличению эффективности работы двигателя и уменьшению вибраций. Все или несколько цилиндров могут быть использованы в качестве насоса, сочетая в себе как двигатель, так и насос. Сжатый воздух, хладагент и иные состояния жидкости могут быть использованы для работы устройства. Уплотнительные кольца поршней могут быть выполнены из различных материалов, таких как каучук, углеродное волокно, PTFE или металл, в зависимости от используемой рабочей смеси и температуры эксплуатации. Коленчатый вал 13 может быть частью двигателя или частью отдельного устройства, такого как, например, генератор, насос хладагента или водяной насос. Наклонный диск может включать различные поворотные устройства, такие как гибкий вал или Z-образный коленчатый вал.

Внедрение данного устройства обеспечивает улучшение аксиально-поршневых двигателей, создавая двигатель с переменным числом цилиндров, которые легко масштабируются для больших и малых устройств; достигнутым результатом также является уменьшение трения путем устранения боковых сил, действующих на поршень, за счет аксиального движения с меньшим количеством деталей; уменьшается масса возвратно-поступательно механизма и минимизируются требования к смазочным материалам; расположение клапанов обеспечивает возможность создания более широких отверстий для свободного потока рабочей смеси в цилиндры; уменьшается сложность конструкции и, как следствие, сокращаются экономические расходы на производство.

Аксиально-поршневой двигатель, содержащий корпус, в котором размещены от одного до восьми аксиально поршневых цилиндров, зафиксированных шарнирным соединением в основании каждого цилиндра для регулирования угла наклона цилиндра во время совершения возвратно-поступательных движений поршней с закрепленными на них поршневыми штоками, которые шарнирно закреплены на поршневых рычагах наклонного диска, совершающего качающееся движение, при этом поршневой шток помещен в направляющую, зафиксированную в верхней части цилиндра, причем наклонный диск имеет центральную точку качания, установленную на гибком или Z-образном коленчатом валу, а клапанные шатуны посредством кривошипа соединены с клапаном распределения рабочей смеси в основании цилиндра, при этом точка крепления шатуна на наклонном диске смещена на 90 градусов относительно точки крепления приводного штока поршня, связанного с ним цилиндра.

www.findpatent.ru

аксиально-поршневой регулируемый мотор - патент РФ 2293875

Изобретение относится к области регулируемых гидромашин, а именно к аксиально-поршневым регулируемым моторам с переменным рабочим объемом. Аксиально-поршневой регулируемый мотор содержит качающий узел и механизм регулирования, включающий дифференциальный поршень управления, установленный в корпусе механизма регулирования и кинематически связанный с качающим узлом. Между торцевой поверхностью меньшего диаметра поршня управления и корпусом механизма регулирования образована штоковая полость. Между торцевой поверхностью большего диаметра поршня управления и корпусом механизма регулирования образована поршневая полость. Мотор содержит установленные в корпусе механизма регулирования два блока клапанов. Каждый из блоков включает размещенные в корпусе блока предохранительный клапан прямого действия и обратный клапан. В корпусе механизма регулирования выполнены два отверстия для обеспечения подвода/отвода рабочей среды. В корпусе механизма регулирования выполнены первый канал, второй канал и третий канал. Вход обратного клапана первого блока клапанов соединен с первым отверстием для подвода/отвода рабочей среды. Выход обратного клапана первого блока соединен с первым и вторым каналами. Вход предохранительного клапана первого блока соединен со вторым каналом. Выход предохранительного клапана первого блока соединен с первым отверстием для подвода/отвода рабочей среды. Вход обратного клапана второго блока клапанов соединен со вторым отверстием для подвода/отвода рабочей среды. Выход обратного клапана второго блока соединен с третьим каналом. Вход предохранительного клапана второго блока соединен с третьим каналом. Выход предохранительного клапана второго блока соединен со вторым отверстием для подвода/отвода рабочей среды. Первый канал с другой стороны соединен с гидравлическим распределителем, предназначенным для регулирования давления в поршневой полости, а второй и третий каналы соединены со штоковой полостью. Упрощается конструкция, снижается удельная масса и габаритные размеры. 2 з.п. ф-лы. 3 ил.

Рисунки к патенту РФ 2293875

Изобретение относится к области регулируемых гидромашин, а именно к аксиально-поршневым регулируемым моторам с переменным рабочим объемом.

Известна аксиально-поршневая машина, содержащая качающий узел, включающий установленный в корпусе на подшипниках вал качающего узла. Фланец вала шарнирно соединен с центральной цапфой и поршнями, входящими в цилиндры наклонного блока. Наклонный блок вращается на центральной цапфе и опирается на распределитель, который является регулируемым звеном машины. Распределитель соединен пальцем с силовым дифференциальным поршнем, расположенным в корпусе механизма регулирования. Дифференциальный поршень управляется через клапан регулирования давления в поршневой полости поршня, при этом штоковая полость соединена через обратные клапана и клапан регулирования с входом и выходом машины. Клапан регулирования, кроме того, соединен с поршневой полостью и со сливом, а каналы входа и выхода машины соединены между собой через два предохранительно-подпитывающие клапана (Каталог Бош Рексрот AG RE 91 606/05/99 I A 6 VE, 2005-03-17; сайт www.boschrexroth.com).

Недостатками известной регулируемой машины, выбранной за прототип, являются:

- сложность конструкции, обусловленная наличием обратных клапанов одновременно с наличием предохранительно-подпиточных клапанов; наличием длинных каналов с обратными клапанами для подвода рабочей среды к клапану регулирования; наличием двух каналов, проходящих от клапана регулирования через весь корпус механизма регулирования до поршневой и штоковой полостей. Все эти факторы значительно усложняют процесс изготовления известной машины и являются причиной ее дороговизны;

- недостаточная надежность конструкции и чувствительность машины, обусловленные тем, что наличие длинных каналов, проходящих через весь корпус механизма регулирования, значительно снижают качество регулирования и увеличивают цикл регулирования;

- значительные габариты машины, обусловленные увеличенной толщиной корпуса механизма регулирования по сравнению с регулируемыми машинами без предохранительно-подпиточных клапанов.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, - упрощение конструкции, снижение удельной массы и габаритных размеров аксиально-поршневого регулируемого мотора.

Поставленная задача решается тем, что в аксиально-поршневом регулируемом моторе, содержащем качающий узел и механизм регулирования, включающий дифференциальный поршень управления, установленный в корпусе механизма регулирования и кинематически связанный с качающим узлом, между торцевой поверхностью меньшего диаметра поршня управления и корпусом механизма регулирования образована штоковая полость, между торцевой поверхностью большего диаметра поршня управления и корпусом механизма регулирования образована поршневая полость, согласно изобретению мотор содержит установленные в корпусе механизма регулирования два блока клапанов, каждый из блоков включает размещенные в корпусе блока предохранительный клапан и обратный клапан; в корпусе механизма регулирования выполнены два отверстия для обеспечения подвода/отвода рабочей среды, в корпусе механизма регулирования выполнены первый канал, второй канал и третий канал; вход обратного клапана первого блока клапанов соединен с первым отверстием для подвода/отвода рабочей среды, а выход обратного клапана первого блока соединен с первым и вторым каналами, вход предохранительного клапана первого блока соединен со вторым каналом, а выход предохранительного клапана первого блока соединен с первым отверстием для подвода/отвода рабочей среды; вход обратного клапана второго блока клапанов соединен со вторым отверстием для подвода/отвода рабочей среды, а выход обратного клапана второго блока соединен с третьим каналом, вход предохранительного клапана второго блока соединен с третьим каналом, а выход предохранительного клапана второго блока соединен со вторым отверстием для подвода/отвода рабочей среды; при этом первый канал с другой стороны соединен с гидравлическим распределителем, предназначенным для регулирования давления в поршневой полости, а второй и третий каналы соединены со штоковой полостью.

Штоковая полость может быть выполнена с расширяющимся диаметром в месте ее соединения со вторым и третьим каналами.

Блок клапанов может быть выполнен в виде обратно-предохранительного клапана.

Заявляемый аксиально-поршневой регулируемый мотор функционально состоит из двух основных узлов - качающего узла и механизма регулирования.

Качающий узел содержит установленные в корпусе мотора вал с подшипниками, вращающийся на центральной цапфе наклонный блок, опирающийся на распределитель, кинематически связанный с дифференциальным поршнем управления.

Механизм регулирования содержит установленный в корпусе механизма регулирования дифференциальный поршень управления (далее - поршень управления), кинематически связанный с распределителем качающего узла посредством пальца. По разные стороны пальца поршень управления имеет разные диаметры - больший и меньший. Между торцевой поверхностью меньшего диаметра поршня управления и корпусом механизма регулирования образована штоковая полость; между торцевой поверхностью большего диаметра поршня управления и корпусом механизма регулирования образована поршневая полость. Штоковая полость в процессе работы мотора соединена с линией рабочего давления. Поршневая полость в процессе работы мотора соединена с линией рабочего давления через гидравлический распределитель.

Регулирование мотора осуществляется при подаче от линии рабочего давления соответствующего давления в поршневую полость механизма регулирования. Подача давления в поршневую полость вызывает перемещение поршня управления. При перемещении поршня управления изменяется положение распределителя, кинематически связанного с поршнем управления. Изменение положения распределителя вызывает изменение положения наклонного блока, опирающегося на распределитель, что приводит к изменению рабочего объема мотора.

Заявляемый мотор содержит установленные в корпусе механизма регулирования два блока клапанов, каждый из которых включает размещенные в корпусе блока предохранительный клапан и обратный клапан.

Предохранительный клапан обеспечивает ограничение высокого давления в регулируемых пределах потока рабочей среды, поступающего на вход клапана.

Обратный клапан пропускает поток рабочей среды, поступающий на вход клапана, и не пропускает поток рабочей среды обратного направления.

В корпусе механизма регулирования заявляемого мотора выполнен первый канал, соединенный с одной стороны с выходом обратного клапана первого блока клапанов, а с другой стороны - с гидравлическим распределителем. Обратный клапан первого блока клапанов пропускает поток рабочей среды, поступающий на его вход из линии А (первое отверстие для обеспечения подвода/отвода рабочей среды), обеспечивая соединение линии А с первым каналом, поскольку вход обратного клапана первого блока клапанов соединен с первым отверстием.

Линия В (второе отверстие для подвода/отвода рабочей среды) соединена со входом обратного клапана второго блока клапанов.

В корпусе механизма регулирования заявляемого мотора выполнены два канала (соответственно второй и третий), соединяющие линию А с линией В через штоковую полость. При этом второй канал соединен со штоковой полостью и со входом предохранительного клапана первого блока клапанов, а третий канал соединен со штоковой полостью и соответственно со входом предохранительного клапана второго блока клапанов.

Таким образом, линии А и В соединяются через клапаны обоих блоков клапанов, второй и третий каналы и штоковую полость.

В случае, когда по линии А подается поток рабочей среды под рабочим (высоким) давлением, а через линию В соответственно идет поток низкого давления, поток рабочей среды из линии А поступает на вход обратного клапана первого блока клапанов, который, пропуская этот поток, обеспечивает соединение линии А с первым каналом. Рабочая среда из линии А рабочего давления через первый канал подается к гидравлическому распределителю, а от него - к поршневой полости. Гидравлический распределитель регулирует давление в поршневой полости, пропуская определенный поток рабочей среды из первого канала, величина которого задается в зависимости от необходимого уровня давления в поршневой полости. Управление положением гидравлического распределителя осуществляется от внешнего органа управления. Одновременно рабочая среда из линии А рабочего давления по второму каналу поступает в штоковую полость и в третий канал. При превышении давления в третьем канале заданного уровня срабатывает предохранительный клапан второго блока клапанов и рабочая среда из третьего канала сливается в линию В. Порог срабатывания предохранительного клапана второго блока клапанов задается в зависимости от уровня давления в третьем канале, которое, в свою очередь, определяется уровнем давления в штоковой полости.

В случае, когда через линию А идет поток низкого давления, а по линии В поступает поток высокого (рабочего) давления. Рабочая среда из линии В высокого давления поступает на вход обратного клапана второго блока клапанов, который, пропуская данный поток, обеспечивает соединение линии В и третьего канала. Рабочая среда поступает через третий канал в штоковую полость и во второй канал. Из второго канала рабочая среда поступает на вход предохранительного клапана первого блока клапанов и при превышении давления в третьем канале заданного уровня, предохранительный клапан срабатывает, рабочая среда из второго канала сливается в линию А, являющуюся линией низкого давления. Порог срабатывания предохранительного клапана первого блока клапанов задается в зависимости от уровня давления во втором канале, которое, в свою очередь, также определяется уровнем давления в штоковой полости.

Таким образом, обратный и предохранительный клапаны каждого блока клапанов пропускают потоки противоположных направлений - обратные клапаны пропускают потоки, поступающие на их входы соответственно по направлению из линии А или В, а предохранительные клапаны при превышении уровня давления во втором или третьем каналах пропускают потоки противоположного направления, поступающие на входы предохранительных клапанов соответственно из второго или третьего каналов по направлению в линию А или В.

Для того, чтобы обеспечить пропускание полного потока рабочей среды через второй и третий каналы, штоковая полость в месте подхода указанных каналов имеет расширение диаметра.

В заявляемом моторе линии высокого и низкого давления (первое и второе отверстия для подвода/отвода рабочей среды) соединены между собой посредством каналов (второй и третий), выполненных в корпусе механизма регулирования и соединяющих обе линии через штоковую полость. Такое выполнение указанных каналов позволяет минимизировать их длину, не требует дополнительных конструктивных элементов и места для их размещения. Для упрощения конструкции и минимизации габаритов заявляемого мотора в нем используются не отдельные виды клапанов (обратные и предохранительные), а блоки клапанов, совмещающие в одном корпусе предохранительный и обратный клапаны, указанные блоки клапанов установлены непосредственно в корпусе механизма регулирования. Надлежащее функционирование блоков клапанов обеспечивается тем, что второй и третий каналы соединены со входами соответствующих предохранительных клапанов, линии А и В соединены со входами соответствующих обратных клапанов, а выход обратного клапана первого обратно-предохранительного клапана соединен с первым каналом, соединенным также с гидравлическим распределителем. Таким образом, через первый канал осуществляется подача рабочей среды из линии А в поршневую полость.

Таким образом, соединение обеих линий (А и В) в заявляемом моторе посредством каналов, выполненных в корпусе механизма регулирования и проходящих через штоковую полость, позволяет исключить из его конструкции длинные каналы, что обеспечивает повышение качества и надежности работы мотора в целом, сокращение времени цикла регулирования. Кроме того, такое конструктивное выполнение заявляемого мотора позволяет исключить из его конструкции дополнительные устройства, обеспечивающие слив рабочей среды из штоковой полости при поднятии давления в поршневой полости. При движении поршня управления вверх рабочая среда из штоковой полости сливается соответственно в третий канал, а оттуда через предохранительный клапана второго блока клапанов в линию В (когда линия В - линия низкого давления), или - во второй канал, а оттуда - через предохранительный клапан первого блока клапанов в линию А (когда линия А - линия низкого давления).

Использование в заявляемом моторе клапанов (обратных и предохранительных), размещенных попарно в соответствующих блоках клапанов, установленных непосредственно в корпусе механизма регулирования позволяет упростить конструкцию мотора и, следовательно, также повысить надежность его работы; позволяет снизить удельную массу и габариты мотора.

Соединение второго и третьего каналов через штоковую полость обеспечивает поступление рабочей среды в штоковую полость при любом направлении рабочей среды (из линии А в линию В и наоборот). Необходимый уровень давления в штоковой полости обеспечивается путем задания соответствующего уровня срабатывания предохранительных клапанов обоих блоков клапанов.

Таким образом, соединение линий А и В и питание штоковой полости обеспечивается по одним и тем же каналам, что исключает необходимость выполнения специальных каналов, по которым будет обеспечена подача рабочей среды из линии А или В в штоковую полость и соединение обеих линий.

Для еще большего снижения массогабаритных показателей и упрощения конструкции в заявляемом моторе целесообразно в качестве блока клапанов использовать непосредственно обратно-предохранительные клапаны, совмещающие функции обратного и предохранительного клапанов.

Обратно-предохранительные клапаны обеспечивают пропуск потока рабочей среды одного направления (в режиме обратного клапана), а в режиме предохранительного клапана обеспечивают пропуск потока рабочей среды противоположного направления при превышении давления рабочей среды в соответствующем канале или полости заданного уровня.

При использовании обратно-предохранительных клапанов устанавливать их следует таким образом, чтобы поток, поступающий из линии А (первое отверстие для подвода/отвода рабочей среды), проходил через первый обратно-предохранительный клапан, работающий в режиме обратного клапана, в первый и второй каналы, и далее через второй канал, штоковую полость и в третий канал, из третьего канала поток будет поступать во второй обратно-предохранительный клапан, работающий в режиме предохранительного клапана и пропускающий соответственно поток - в линию В (второе отверстие для подвода/отвода рабочей среды). Таким образом, установленные в моторе два обратно-предохранительных клапана будут работать в противоположных режимах: если первый обратно-предохранительный клапан работает в режиме обратного клапана, второй обратно-предохранительный клапан будет работать соответственно в режиме предохранительного клапана и наоборот.

В случае, когда поток рабочей среды будет поступать из линии В, второй обратно-предохранительный клапан в режиме обратного клапана должен обеспечивать соединение линии В с линией А через третий и второй каналы и штоковую полость, т.е. обеспечивать пропуск потока рабочей среды из линии В в третий канал, далее - во второй канал, из второго канала поток должен быть пропущен первым обратно-предохранительным клапаном, работающим в режиме предохранительного клапана, в линию А.

Т.е. при использовании обратно-предохранительных клапанов они должны быть установлены с возможностью обеспечения соединения линии А с первым и вторым каналами через первый обратно-предохранительный клапан, работающий в режиме обратного клапана, и соединения третьего канала с линией В через второй обратно-предохранительный клапан, работающий в режиме предохранительного клапана для пропуска потока, поступающего из линии А в линию В. И наоборот: для пропуска потока, поступающего из линии В в линию А, обратно-предохранительные клапаны должны быть установлены с возможностью соединения линии А со вторым каналом через первый обратно-предохранительный клапан, работающий в режиме предохранительного клапана, и соединения линии В с третьим каналом через второй обратно-предохранительным клапаном, работающий в режиме обратного клапана.

На фиг.1 представлен заявляемый аксиально-поршневой регулируемый мотор.

на фиг.2 - разрез Д;

на фиг.3 - гидравлическая схема мотора.

Аксиально-поршневой мотор с регулируемым рабочим объемом содержит корпус 1, в котором на подшипниках 2 установлен вал 3 с фланцем 4. Фланец 4 шарнирно соединен с поршнями 5 и центральной цапфой 6. Поршни 5 расположены в цилиндрах 7 вращающегося вокруг оси центральной цапфы 6 наклонного блока 8, который приводится во вращение фланцем 4 вала 3 и поршнями 5. Ход поршней 5 определяется углом поворота, образованным осью вращения блока 8 и осью вращения вала 3. Блок 8 опирается на распределитель 9, прилегающий по опорной поверхности вращения к корпусу 10 механизма регулирования. Распределитель прижимается к корпусу 10 под действием усилия пружины 11 и гидравлического давления в цилиндрах 7 блока 8.

Регулирование рабочего объема мотора обеспечивается скольжением распределителя 9 по опорной поверхности вращения корпуса 10 вдоль направляющих 12. Перемещение распределителя 9 по опорной поверхности вращения корпуса 10 осуществляется дифференциальным (ступенчатым) поршнем 13 управления посредством пальца 14, входящего в отверстие 15 распределителя 9. Поршень 13 управления выполнен состоящим из двух продольных участков - большего и меньшего диаметра, участок меньшего диаметра поршня 13 размещен в полости 16 - штоковой полости, участок поршня 13 большего диаметра размещен в полости 17 - поршневой полости. Полости 16 и 17 выполнены в корпусе 10 механизма регулирования.

Полости 16 и 17 поршня 13 расположены в противоположных сторонах по отношению к пальцу 14. Штоковая полость 16 посредством обратных клапанов 18, 19 блоков клапанов (обратно-предохранительных клапанов) 20 и 21 постоянно соединена каналами 22 или 23 с линией А (соединенной со входом мотора) или линией В (соединенной с выходом мотора). Линия А и линия В - выполнены в виде соответствующих отверстий (первого и второго) в корпусе 10. В качестве обратно-предохранительных клапанов может быть использован клапан по патенту РФ № 2028531 "Обратно-предохранительный клапан".

Корпус 10 со стороны поршневой полости 17 закрыт крышкой 24, в которой установлен гидравлический распределитель, содержащий клапан регулирования 25, содержащий золотник 26. Крышка 24 и клапан регулирования 25 имеет канал 27, соединенный с поршневой полостью 17. Клапан регулирования 25 через канал 28 в крышке 24 и канал 29 (первый канал согласно формуле изобретения) в корпусе 10 соединен с полостью 30 первого обратно-предохранительного клапана 21. В крышке 24 имеется канал 31, соединенный с баком 32, для слива рабочей среды из поршневой полости.

Линия А и линия В соединены между собой обратно-предохранительными клапанами 20 и 21 каналами 22, 23 (соответственно вторым и третьим каналами согласно формуле изобретения), проходящими через штоковую полость 16 поршня 13. Для прохождения полного потока от клапанов штоковая полость 16 имеет расширение 33 в диаметре вместе подхода к ней каналов 22, 23.

Аксиально-поршневой регулируемый мотор по заявленному решению имеет меньшие габаритные размеры и массу и имеет более простое устройство.

Заявляемый мотор работает следующим образом.

Мотор функционально состоит из двух узлов: качающего узла и механизма регулирования. Качающий узел состоит из вала 3 с подшипниками 2 и вращающегося на центральной цапфе 6 наклонного блока цилиндров 8 с поршнями 5 и распределителя 9 кинематически связанного с поршнем 13.

Механизм регулирования предназначен для изменения рабочего объема поршневого мотора за счет изменения угла наклона блока 8 к оси вала 3.

Регулятор включает палец 14, входящий в отверстие 15 распределителя 9 и установленный поперечно в поршне 13, имеющего полости 16 и 17, расположенные по разные стороны от пальца 14. Клапан регулирования 25, расположенный в крышке 24 в зависимости от управляющего воздействия на золотник 26, может регулировать давление в поршневой полости 17.

В нейтральном положении золотника 26 обеспечивается равновесие сил давления, действующих на дифференциальный поршень 13. В процессе работы при изменении величины управляющего воздействия на золотник 26, приводящее к изменению положения золотника, 26 меняется давления в поршневой полости 17 поршня 13, меняющее соотношение сил на поршень 13, что вызывает перемещение последнего. При перемещении поршня 13, связанного с распределителем 9 пальцем 14, происходит изменение угла наклона блока 8 к оси вала 3 и изменение рабочего объема мотора.

В случае, когда из линии А поступает поток рабочей среды под высоким давлением, тогда через линию В идет поток рабочей среды под низким давлением. Рабочая среда из линии А через обратно-предохранительный клапан 21, работающий в режиме обратного клапана, поступает в канал 29 и в канал 23. Из канала 23 рабочая среда поступает в штоковую полость 33 и в канал 22. При превышении давления рабочей среды в канале 22 выше заданного значения, рабочая среда через обратно-предохранительный клапан 20, работающий в режиме предохранительного клапана, поступает в линию В на слив. Одновременно из линии А рабочая среда поступает в канал 29, а оттуда - через гидравлический распределитель в поршневую полость 17 для осуществления процесса регулирования мотора.

Далее в процессе регулирования мотора при повышении давления в поршневой полости 17 поршень 13 движется вверх, уменьшая объем штоковой полости 33. При этом рабочая среда из полости 33 сливается через канал 22 и обратно-предохранительный клапан 20, работающий в режиме обратного клапана, в линию В, обеспечивая таким образом необходимый уровень давления в штоковой полости.

При необходимости снизить в процессе регулирования мотора давление в поршневой полости 17, рабочая среда из поршневой полости 17 сливается через канал 31, поршень 13 движется вниз, увеличивая объем штоковой полости 33. Поддержание давления в штоковой полости 33 обеспечивается подачей рабочей среды из линии А через канал 23 в штоковую полость 33.

Аналогично работает мотор в случае, когда рабочая среда под высоким давлением поступает из линии В. Только в этом случае из линии В рабочая среда через обратно-предохранительный клапан 20, работающий в режиме обратного клапана, поступает через канал 22 в штоковую полость 33 и далее - в канал 23. Из канала 23 рабочая среда сливается в линию А при превышении давления рабочей среды в канале 23 заданного уровня.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Аксиально-поршневой регулируемый мотор, содержащий качающий узел и механизм регулирования, включающий дифференциальный поршень управления, установленный в корпусе механизма регулирования и кинематически связанный с качающим узлом, между торцевой поверхностью меньшего диаметра поршня управления и корпусом механизма регулирования образована штоковая полость, между торцевой поверхностью большего диаметра поршня управления и корпусом механизма регулирования образована поршневая полость, отличающийся тем, что мотор содержит установленные в корпусе механизма регулирования два блока клапанов, каждый из блоков включает размещенные в корпусе блока предохранительный клапан и обратный клапан; в корпусе механизма регулирования выполнены два отверстия для обеспечения подвода/отвода рабочей среды, в корпусе механизма регулирования выполнены первый канал, второй канал и третий канал; вход обратного клапана первого блока клапанов соединен с первым отверстием для подвода/отвода рабочей среды, а выход обратного клапана первого блока соединен с первым и вторым каналами, вход предохранительного клапана первого блока соединен со вторым каналом, а выход предохранительного клапана первого блока соединен с первым отверстием для подвода/отвода рабочей среды; вход обратного клапана второго блока клапанов соединен со вторым отверстием для подвода/отвода рабочей среды, а выход обратного клапана второго блока соединен с третьим каналом, вход предохранительного клапана второго блока соединен с третьим каналом, а выход предохранительного клапана второго блока соединен со вторым отверстием для подвода/отвода рабочей среды; при этом первый канал с другой стороны соединен с гидравлическим распределителем, предназначенным для регулирования давления в поршневой полости, а второй и третий каналы соединены со штоковой полостью.

2. Аксиально-поршневой регулируемый мотор по п.1, отличающийся тем, что штоковая полость выполнена с расширяющимся диаметром в месте ее соединения со вторым и третьим каналами.

3. Аксиально-поршневой регулируемый мотор по п.1, отличающийся тем, что блок клапанов выполнен в виде обратно-предохранительного клапана.

www.freepatent.ru

Аксиально-поршневой двигатель внутреннего сгорания

 

Использование: машиностроение, преимущественно двигатели внутреннего сгорания с осями симметрии цилиндров, параллельными оси вращения коренного вала. Сущность изобретения: двигатель содержит корпус с по меньшей мере одним цилиндром. На косом кривошипе коренного вала установлена качающаяся шайба, шарнирно связанная с коромыслом, закрепленным на осях в корпусе. Коромысло имеет возможность качания в плоскости, содержащей оси цилиндра и коренного вала. На коромысле размещена направляющая поверхность, выполненная в виде дугообразной поверхности с радиусом, проведенным из оси качания коромысла. Направляющая поверхность взаимодействует с рабочей поверхностью ползуна. Коромысло связано со штоком через эксцентрик. Ползун кинематически связан со штоком. На корпусе может быть выполнена дополнительная направляющая поверхность, а на ползуне - дополнительная рабочая поверхность. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к двигателям внутреннего сгорания с осями симметрии цилиндров, параллельными оси вращения коренного вала (с аксиальным расположением цилиндров).

Известен двигатель внутреннего сгорания (ДВС), содержащий корпус с по меньшей мере одним цилиндром, поршень, установленный в цилиндре, коренной вал с косым кривошипом, установленную на последнем качающуюся шайбу, шарнирно связанное с ней коромысло, установленное в корпусе на осях с возможностью качания относительно последних в плоскости, перпендикулярной оси качания качающейся шайбы, шатун, шарнирно соединенный с поршнем и коромыслом [1] Недостатком известного технического решения является непосредственная связь шатуна с коромыслом, в результате чего происходит перекладка поршня при работе двигателя и возникают значительные боковые нагрузки, действующие через поршень на стенки цилиндра. Кроме того, использование шатуна приводит к наличию неуравновешенных масс в известном двигателе, что приводит к частичной потере мощности и снижению ресурса цилиндропоршневого узла. Наиболее близкой к предлагаемой является поршневая машина, в частности ДВС, содержащая корпус с по меньшей мере одним цилиндром, поршень, кинематически связанный со штоком и установленный в цилиндре, коренной вал с косым кривошипом, установленную на последнем качающуюся шайбу, шарнирно связанное с ней коромысло, установленное в корпусе на оси с возможностью качания относительно последней в плоскости, содержащей оси цилиндра и коренного вала, эксцентрик, установленный в коромысле и шарнирно связанный со штоком поршня, причем ось симметрии цилиндра параллельна оси вращения коренного вала [2] Однако в известном устройстве опорными направляющими поверхностями, обеспечивающими возвратно-поступательное движение поршней, являются только стенки цилиндра. В результате при вращении эксцентрика возникают значительные силы, прижимающие поршни к стенкам цилиндров и, следовательно, увеличивающие потери на трение в цилиндропоршневом узле. Поэтому наличие эксцентрика, обеспечивающего непосредственную связь штока с коромыслом в устройстве по прототипу, не приводит к значительному уменьшению боковых нагрузок, действующих на поршни и стенки цилиндра со стороны механизма преобразования. Помимо наличия связанных с трением механических потерь в цилиндропоршневом узле это приводит к снижению надежности поршневой машины. Цель изобретения уменьшение потерь на трение, повышение надежности и упрощение механизма преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращение вала. Цель достигается тем, что аксиально-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с по меньшей мере одним цилиндром, поршень, кинематически связанный со штоком и установленный в цилиндре, коренной вал с косым кривошипом, установленную на последнем качающуюся шайбу, шарнирно связанное с ней коромысло, установленное в корпусе на оси с возможностью качания относительно последней в плоскости, содержащей оси цилиндра и коренного вала, эксцентрик, установленный в коромысле и шарнирно связанный со штоком поршня, причем ось симметрии цилиндра параллельна оси вращения коренного вала, снабжен ползуном, жестко связанный со штоком поршня, а также направляющей поверхностью, выполненной на коромысле с возможностью взаимодействия с рабочей поверхностью ползуна, причем направляющая поверхность выполнена в виде дугообразной поверхности с радиусом, проведенным из оси качания коромысла. Цель может быть достигнута в случае выполнения рабочей поверхности ползуна плоской. Кроме того, двигатель может быть снабжен дополнительной направляющей поверхностью, жестко связанной с корпусом и установленной параллельно оси симметрии цилиндра, а на ползуне выполнена дополнительная рабочая поверхность с возможностью взаимодействия с дополнительной направляющей поверхностью, причем дополнительная рабочая поверхность расположена противоположно рабочей поверхности позлуна. В частном случае дополнительная рабочая поверхность выполнена в виде части выпуклой цилиндрической поверхности, а дополнительная направляющая поверхность в виде части вогнутой цилиндрической поверхности. На фиг. 1 показана схема двигателя; на фиг.2-сечение A-A на фиг.1; на фиг. 3-5 схемы двигателя, с раскладкой возникающих сил, поясняющие принцип работы механизма преобразования на разных стадиях: фиг.3 поршень с верхней мертвой точке (ВМТ), начало рабочего хода;на фиг.4 промежуточное положение поршня при рабочем ходе;на фиг.5 раскладка сил, возникающих на эксцентрике при запуске двигателя. Двигатель содержит корпус 1 с по меньшей мере одним цилиндром 2. В последнем размещен поршень 3, кинематически (в данном случае жестко) связанный со штоком 4. Ось симметрии цилиндра 2 параллельна оси вращения коренного вала 5. На коренном валу 5 установлен косой кривошип 6. Качающаяся шайба 7, установленная на косом кривошипе 6 и через цилиндрические шарниры 8 связана с коромыслом 9. Коромысло закреплено в корпусе 1 на осях 10 с возможностью качания в плоскости, содержащей оси цилиндра 2 и коренного вала 5. В коромысле 9 установлен эксцентрик 11, шарнирно связанный с ползуном 12, который в свою очередь жестко связан со штоком 4 поршня 3. Ползун 12 имеет плоскую рабочую поверхность 13, а коромысло 9 дугообразную направляющую поверхность 14 с радиусом R, проведенным из оси 10 качания коромысла 9 (фиг.3-5). Связь эксцентрика 11 с ползуном 12 осуществляется с помощью пальца 15, установленного в ползуне. Кроме того, на ползуне 12 целесообразно выполнять дополнительную рабочую поверхность 16, например в виде части выпуклой цилиндрической поверхности, которая может контактировать с дополнительной направляющей поверхностью 17 козырька 18, выполненной соответственно в виде части вогнутой цилиндрической поверхности соответствующего радиуса. Козырек 18 жестко связан с корпусом 1. Предлагаемый двигатель работает следующим образом. Под воздействием расширяющихся в цилиндре 2 продуктов сгорания (сила P1 на фиг.3) происходит перемещение поршня 3, который через шток 4, эксцентрик 11, коромысло 9 и качающуюся шайбу 7 передает крутящийся момент коренному валу 5 с косым кривошипом 6. При движении поршня 3 вблизи ВМТ сила P1 направлена через ось эксцентрика 11 и раскладывается на радиальную Z и тангенциальную T составляющие непосредственно на коромысле 9. При отходе поршня 3 от ВМТ ось эксцентрика 11 смещается относительно линии 19 перемещения ползуна 12 и образуется угол Y между силой P1 и линией, проведенной из оси пальца 15 к оси эксцентрика 11 (фиг.4). В результате сила P1 раскладывается на эксцентрике на составляющие Z1 и F1, последняя из которых прижимает рабочую поверхность 13 ползуна 12 к дугообразной направляющей поверхности 14 коромысла 9 и поршень 3 к стенке цилиндра 2 (реакции опоры N1 и N2 соответственно). Поскольку коромысло поворачивается соответственно с движением ползуна, точка их контакта смещается по дугообразной поверхности 14. Во время такта сжатия, когда поршень 3 перемещается к ВМТ под действием коромысла 9, сила, возникающая под действием давления сжимаемого рабочего заряда, раскладывается подобно силе P1, прижимая ползун 12 к направляющей поверхности 14. И в этом случае плоская рабочая поверхность 13 ползуна 12 в своем поступательном движении будет перемещаться по направляющей поверхности 14, прижимаясь к ней. Дополнительная направляющая поверхность 17 козырька 18 воспринимает нагрузку от ползуна 12 (реакция опоры N3) и контактирует с его дополнительной рабочей поверхностью 16 в момент запуска двигателя из положения, когда поршень находится в ВМТ (фиг.5). В этом случае козырек 18 исключает поднятие ползуна 12 под действием силы F2, как составляющей тяги P2 коромысла 9 к нижней мертвой точке. Таким образом в заявляемом устройстве опорная направляющая поверхность для штоков расположена на коромысле механизма преобразования, непосредственно вблизи эксцентрика, в отличие от устройства по прототипу, где опорной поверхностью поршня является зеркало цилиндра. В результате того, что расстояние от оси пальца эксцентрика до точки опоры на коромысле в заявляемой поршневой машине мало, относительно расстояния до точки опоры на зеркале цилиндра, цилиндропоршневая группа практически разгружена от боковых нагрузок. Кроме того,использование связанной с коромыслом подвижной дугообразной направляющей поверхности позволило обеспечить строгое возвратно-поступательное движение штока. В результате существенно снижены механические потери, повышен ресурс и надежность механизма преобразования и цилиндропоршневого узла за счет переноса основной нагрузки от силы, действующей в паре поршень цилиндр (причем эта пара работает при больших относительных скоростях), на пару ползун-коромысло, относительные скорости которых значительно меньше.

Формула изобретения

1. Аксиально-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с по меньшей мере одним цилиндром, поршень, кинематически связанный со штоком и установленный в цилиндре, коренной вал с косым кривошипом, установленную на последнем качающуюся шайбу, шарнирно связанное с ней коромысло, установленное в корпусе на оси с возможностью качания относительно последней в плоскости, содержащей оси цилиндра и коронного вала, эксцентрик, установленный в коромысле и шарнирно связанный со штоком поршня, причем ось симметрии цилиндра параллельна оси вращения коренного вала, отличающийся тем, что снабжен ползуном, жестко связанным со штоком поршня, а также направляющей поверхностью, выполненной на коромысле с возможностью взаимодействия с рабочей поверхностью ползуна, причем направляющая поверхность выполнена в виде дугообразной поверхности с радиусом, проведенным из оси качания коромысла. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что рабочая поверхность ползуна выполнена плоской. 3. Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что снабжен дополнительной направляющей поверхностью, жестко связанной с корпусом и установленной параллельно оси симметрии цилиндра, а на ползуне выполнена дополнительная рабочая поверхность с возможностью взаимодействия с дополнительной направляющей поверхностью, причем дополнительная рабочая поверхность расположена противоположно рабочей поверхности ползуна. 4. Двигатель по п. 3, отличающийся тем, что дополнительная рабочая поверхность выполнена в виде части выпуклой цилиндрической поверхности, а дополнительная направляющая поверхность в виде части вогнутой цилиндрической поверхности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5

www.findpatent.ru

Аксиально-поршневой двигатель

 

Аксиально-поршневой двигатель может быть использован в качестве привода горных машин, таких, как погрузочные и погрузочно-доставочные машины, буровые станки и лебедки, проходческие и другие машины. Двигатель содержит корпус, в котором параллельно оси ротора выполнены цилиндрические полости, в которых размещены поршни двухстороннего действия, взаимодействующие с волнообразным кулачком ротора. В роторе выполнена система каналов и окон, обеспечивающих впуск и выпуск сжатого газа в камеры цилиндров. Окна ротора имеют противоположное смещение, обеспечивающее равномерное открытие и закрытие камер цилиндрических полостей, которые на конечном участке перемещения поршней при совершении рабочего хода и на начальном при совершении обратного хода соединены с атмосферой через систему дренажных отверстий корпуса. Смещение окон ротора для подачи сжатого газа в рабочие камеры цилиндрических полостей выполнено из условия прекращения подачи сжатого воздуха в указанные камеры при угловом перемещении ротора на 50o относительно верхней мертвой точки поршня. Повышаются технико-экономические показатели работы двигателя, увеличивается мощность без изменения габаритных размеров, снижается уровень шума и трудоемкость изготовления. 9 ил.

Изобретение относится к поршневым двигателям с осями цилиндров, параллельными к оси коренного вала, предназначено для преобразования энергии сжатого газа в механическую работу и может быть использовано в качестве привода горных машин, таких как погрузочные и погрузочно-доставочные машины, буровые станки и лебедки, проходческие и другие машины.

Известна аксиально-поршневая гидро- или пневмомашина двойного действия, поршни которой взаимодействуют с кулачком-копиром ротора и расположены в цилиндрах, оси которых параллельны оси вращения ротора [1]. По сравнению с радиально-поршневыми двигателями известная машина имеет меньшую удельную металлоемкость, повышенную мощность. Известен аксиально-поршневой пневматический двигатель [2], в котором поршни помещены в цилиндрах, расположенных параллельно валу двигателя и на равном от него расстоянии. Внутри каждого поршня размещен каток, который взаимодействует с торцевой поверхностью волнообразного кулачка, расположенного на валу двигателя. Волнообразный кулачок предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение вала. Распределение рабочего тела - сжатого воздуха, подвод и отвод его от цилиндров осуществляется через систему распределения, представляющую собой совокупность каналов, выполненных в валу и корпусе двигателя. Известный аксиально-поршневой пневматический двигатель по сравнению с радиально-поршневыми имеет меньшие габаритные и весовые показатели, однако возможности увеличения его мощности при неизменных габаритах исчерпаны не до конца. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленной конструкции двигателя является аксиально-поршневой двигатель [3, 4, 5, 6] , содержащий корпус, в котором расположены поршни двухстороннего действия и размещен ротор-распределитель. В корпусе выполнены отверстия для подвода и отвода сжатого воздуха от ротора-распределителя. В роторе-распределителе параллельно его оси расположены продольные каналы, а в зоне питания выполнены проточки. Продольные каналы объединены в две группы в чередующемся порядке при помощи радиальных каналов. Продольные каналы снабжены окнами для подвода воздуха к поршням и окнами для отвода воздуха из запоршневых камер. Эти окна имеют противоположное смещение и обеспечивают синхронное открытие и закрытие рабочих и запоршневых камер. В этом двигателе за счет радиальных каналов, соединяющих продольные каналы для подвода сжатого воздуха в рабочие камеры цилиндрических полостей и продольные каналы для отвода отработанного сжатого воздуха из запоршневых камер цилиндрических полостей, в работе участвуют все продольные каналы. Благодаря этому в момент, когда поршень совершает рабочий ход, обеспечивается максимальный подвод рабочей среды в рабочие камеры, и энергия сжатого воздуха используется более полно на совершение работы, а не на преодоление сопротивления при перемещении по малому сечению каналов. Однако указанное усовершенствование двигателя не может значительно увеличить коэффициент полезного действия, а синхронное открытие канала подачи сжатого воздуха в рабочие камеры цилиндрических полостей и отвода из запоршневых камер этих полостей не отвечает рациональному распределению энергии сжатого воздуха для ее преобразования в механическую работу двигателя. Изобретение решает задачу повышения технико-экономических показателей работы двигателя, увеличения его мощности без изменения габаритных размеров, снижения уровня шума и трудоемкости изготовления. Технический результат, получаемый при использовании изобретения, состоит в рациональном использовании сжатого воздуха, заключающемся в том, что сжатый воздух подают в рабочие камеры цилиндрических полостей только в момент наибольшего коэффициента полезного действия преобразования поступательного перемещения поршней во вращательное движение вала двигателя и отсекают, когда указанный коэффициент очень мал или равен нулю. Указанный технический результат получают за счет того, что в известном аксиально-поршневом двигателе, содержащем корпус, в котором на равном расстоянии от оси ротора и параллельно ей выполнены цилиндрические полости, в каждой из которых с образованием рабочей и запоршневой камер размещен поршень двухстороннего действия, внутри которого установлен по меньшей мере один каток с возможностью взаимодействия с волнообразным кулачком, закрепленным на роторе, в котором выполнены две изолированные друг от друга системы продольных каналов, одна - для подвода сжатого воздуха в рабочие камеры цилиндрических полостей, другая - для отвода из запоршневых камер, каждая система соединена с соответствующей зоной подвода и отвода сжатого воздуха, а каждый продольный канал ротора по обе стороны от волнообразного кулачка имеет окна для подвода и отвода сжатого воздуха соответственно в рабочие и из запоршневых камер цилиндрических полостей, причем указанные окна имеют противоположное смещение, окна для подвода и отвода сжатого воздуха в камеры и из камер каждой цилиндрической полости выполнены с угловым смещением относительно друг друга и с возможностью разновременного открытия и закрытия указанных камер, камеры цилиндрических полостей на конечном участке перемещения поршней при совершении рабочего хода и на начальном - при совершении обратного хода, соответствующем 10o углового перемещения ротора относительно нижней мертвой точки поршня, соединены с атмосферой через системы дренажных каналов, выполненных в корпусе, а смещение окон ротора для подачи сжатого воздуха в рабочие камеры цилиндрических полостей выполнено из условия прекращения подачи сжатого воздуха в указанные камеры при угловом перемещении ротора на 50o относительно верхней мертвой точки поршня. Указанные существенные отличительные признаки двигателя в совокупности с общими известными признаками прототипа позволят повысить кпд преобразования поступательного перемещения поршней во вращательное ротора, снизить уровень шума при работе двигателя, т.к. в конце рабочего хода поршней в рабочие камеры не подается сжатый воздух и они соединены в этот момент через систему дополнительных дренажных каналов с атмосферой. Это же соединение на начальном участке перемещения поршня в исходное положение обеспечит меньшее сопротивление при совершении рабочего хода на момент, когда запоршневая камера становится рабочей и в нее поступает сжатый воздух. Принципиальная схема данного двигателя представлена на чертежах, где на: фиг.1 показан продольный разрез двигателя по линии VII-VI фиг.2; фиг.2 - разрез двигателя по линии I-I фиг.1; фиг.3 - продольный разрез ротора двигателя по линии II-II фиг.2; фиг.4 - поперечное сечение ротора двигателя по линии III-III фиг.3; фиг.5 - поперечное сечение ротора двигателя по линии IV-IV фиг.3: фиг.6 - поперечное сечение ротора двигателя по линии V-V фиг.3; фиг.7 - поперечное сечение ротора двигателя по линии VI-VI фиг.3; фиг. 8 - совмещение поперечных сечений ротора двигателя по линиям V-V и VI-VI у прототипа; фиг. 9 - совмещение поперечных сечений ротора двигателя по линиям V-V и VI-VI у заявленного двигателя. Аксиально-поршневой двигатель содержит корпус 1, в котором на равном расстоянии от оси ротора 2 и параллельно ей выполнены цилиндрические полости 3, в каждой из которых с образованием рабочей 4 и запоршневой 5 камер размещен поршень 6 двухстороннего действия, внутри которого установлены на осях 7 катки 8 с возможностью взаимодействия с волнообразным кулачком 9, закрепленным на роторе 2, в котором выполнены две изолированные друг от друга системы продольных каналов: одна 10 - для подвода сжатого воздуха в рабочие камеры 4 цилиндрических полостей 3, а другая 11 - для его отвода из запоршневых камер 5. Каждая система 10 и 11 соединена с соответствующей зоной подвода 12 и отвода 13 сжатого воздуха. Зоны образованы кольцевыми проточками 14 и 15, выполненными на роторе по обеим сторонам волнообразного кулачка 9 и поверхностью цилиндрической полости 16, в которой размещен ротор 2 двигателя. В корпусе 1 выполнены отверстие 17 для подвода сжатого воздуха и отверстие 18 для отвода отработанного воздуха. Зоны подвода 12 и отвода 13 сжатого воздуха соединены с соответствующим отверстием 17 и 18 корпуса 1, а через окна 19 и 20 - с продольными каналами 10 и 11 систем подвода и отвода воздуха. Поршни 6 имеют вырезы 21. Катки 8 поршней 6 находятся в контакте с направляющими поверхностями 22 волнообразного кулачка 9, волны которого входят в вырезы 21 поршней 6. Для прохода волн кулачка 9 при вращении ротора 2 в корпусе 1 выполнены пазы 23. Для впуска сжатого воздуха в рабочие камеры 4 в корпусе 1 выполнены окна 24. При обратном ходе поршня 6 окна 24 служат для выпуска отработанного воздуха из камер 4. Для выпуска отработанного воздуха из запоршневой камеры 5 в корпусе 1 выполнены окна 25. При обратном ходе поршня 6 окна 25 служат для впуска сжатого воздуха в камеру 5. Каждый продольный канал 10 и 11 ротора 2 по обеим сторонам от волнообразного кулачка 9 имеет окна 26 для подвода сжатого воздуха через окно 24 корпуса 1 в рабочие камеры 4 и окна 27 для отвода отработанного воздуха из запоршневой камеры 5 через окна 25 корпуса 1. Окна 26 и 27 ротора 2 по обеим сторонам волнообразного кулачка 9 имеют противоположное смещение, т.е. при впуске сжатого воздуха в рабочую камеру 4 цилиндрической полости 3 окно 26 соединено с продольным каналом 10 системы подвода, а запоршневая камера 5 в этот момент соединена с продольным каналом 11 системы отвода отработанного воздуха. В прототипе расположение окон 26 и 27 выполнено таким образом, что происходит синхронно впуск сжатого воздуха в рабочую камеру 4 и выпуск отработанного воздуха из запоршневой камеры 5. В заявленном двигателе указанные окна имеют угловое смещение относительно друг друга, что обеспечивает возможность разновременного открытия и закрытия указанных камер. Расчетами, выполненными для трехволнового кулачка 9, определена оптимальная величина углового смещения окон, которая составила 10o. На конечном участке перемещения поршней 6 при совершении рабочего хода и на начальном - при совершении обратного хода, камеры цилиндрической полости 3 соединены с атмосферой через систему дренажных каналов 28 и 29 корпуса 1. На указанных участках в рабочую камеру 4 уже прекращается подача сжатого воздуха, а отвод отработанного воздуха осуществляется через указанную систему дренажных каналов, минуя основную систему отвода отработанного воздуха двигателя. Указанные перемещения поршня 6 соответствуют величине углового перемещения ротора относительно нижней мертвой точки поршня 10o. Смещение окон 26 и 27 ротора 2 выполнено из условия прекращения подачи сжатого воздуха в камеры 4 и 5 цилиндрических полостей 3 при угловом повороте ротора на 50o относительно верхней мертвой точки поршня 6. Продольные каналы 10 системы подвода сжатого воздуха могут быть соединены между собой радиальными каналами 30 в районе окон 19 и 26, а продольные каналы 11 системы отвода отработанного воздуха - радиальными каналами 31 в районе окон 20 и 27. Аксиально-поршневой двигатель работает следующим образом. Через отверстие 17 (фиг.1) сжатый воздух поступает в зону подвода 12, а из нее через окна 19 в продольные каналы 10, по которым поступает через окна 26 и 24 в рабочую камеру 4 цилиндрической полости 3. Под действием сжатого воздуха поршень 6 начинает рабочий ход от верхней мертвой точки влево (по чертежу). Усилие поршня 6 через каток 8 передается на направляющую торцевую поверхность 22 кулачка 9 и, благодаря криволинейности поверхности 22, заставляет кулачок 9, а следовательно, и ротор 2 совершать поворот. Запоршневая камера 5 на начальном этапе обратного хода, соответствующем угловому повороту ротора 2 на 10o, соединена с атмосферой через систему дренажных каналов 28 и 29 и оказывает минимальное сопротивление перемещению поршня 6 под действием усилия, развиваемого в рабочей камере 4. На остальном этапе обратного хода запоршневая камера отсекается от системы дренажных отверстий и выпуск отработанного воздуха из нее осуществляется через систему отвода, т.е. окна 25, 27, продольные каналы 11, окна 20 и отверстия 18. При повороте ротора 2 на 50o происходит закрытие окон 24 и сжатый воздух в рабочую камеру 4 не поступает. Этот момент соответствует положению катка 8 на участке торцевой поверхности 22 кулачка 9 с минимальной крутизной, при которой осевое усилие поршня 6 преобразуется в усилие на вращение ротора с минимальным кпд, а в нижней мертвой точке поршня 6 это преобразование вообще равно нулю. После отсечки сжатого воздуха от рабочей камеры 4 происходит подготовка этой камеры к совершению следующего этапа - холостого хода. Для этого указанная камера через систему дренажных каналов 28 и 29 соединяется с атмосферой и происходит сброс давления в камере. В прототипе сжатый воздух подается в камеру до конца рабочего хода, что не отвечает условию рационального использования энергии сжатого воздуха. При повороте ротора 2 на угол 60o камеры 4 и 5 меняются местами. Камера 5 становится рабочей, а камера 4 - запоршневой, при этом они соединяются с соответствующими окнами подвода и отвода воздуха. На начальном участке холостого хода поршня 6 запоршневая камера 5 через систему дренажных отверстий 28 и 29 также соединена с атмосферой. Перемена направления вращения ротора 2 осуществляется путем присоединения подвода сжатого воздуха к отверстию 18 вместо отверстия 17. Указанные существенные отличительные признаки совместно с существенными признаками прототипа, общими с данным двигателем, обеспечат решение поставленной задачи. Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР 211324, 08.02.1968. 2. Патент Франции 1132697, 14.03.1957. 3. Авторское свидетельство СССР 477250, 15.07.1975(прототип). 4. Патент Франции 2259231, 25.06.1976. 5. Патент ФРГ 2361175, 27.11.1980. 6. Патент Швеции 7316801-5, 04.11.1974.

Формула изобретения

Аксиально-поршневый двигатель, содержащий корпус, в котором на равном расстоянии от оси ротора и параллельно ей выполнены цилиндрические полости, в каждой из которых с образованием рабочей и запоршневой камер размещен поршень двухстороннего действия, внутри которого установлен по меньшей мере один каток с возможностью взаимодействия с волнообразным кулачком, закрепленным на роторе, в котором выполнены две изолированные друг от друга системы продольных каналов: одна для подвода сжатого воздуха в рабочие камеры цилиндрических полостей, а другая для его отвода из запоршневых камер, каждая система соединена с соответствующей зоной подвода и отвода сжатого воздуха, а каждый продольный канал ротора по обе стороны от волнообразного кулачка имеет окна для подвода и отвода сжатого воздуха соответственно в рабочие и из запоршневых камер цилиндрических полостей, причем указанные окна имеют противоположное смещение, отличающийся тем, что окна для подвода и отвода сжатого воздуха в камеры и из камер каждой цилиндрической полости выполнены с угловым смещением относительно друг друга и с возможностью разновременного открытия и закрытия указанных камер, камеры цилиндрических полостей на конечном участке перемещения поршней при совершении рабочего хода и на начальном при совершении обратного хода, соответствующем 10o углового перемещения ротора относительно нижней мертвой точки поршня, соединены с атмосферой через систему дренажных каналов, выполненных в корпусе, минуя систему отвода сжатого воздуха, а смещение окон ротора для подвода сжатого воздуха в рабочие камеры цилиндрических полостей выполнено из условия прекращения подачи сжатого воздуха в указанные камеры при угловом повороте ротора на 50o относительно верхней мертвой точки поршня.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9

www.findpatent.ru

Аксиально-поршневой двигатель

 

Изобретение м.б. использовано в двигателестроении, в компрессоро-и насосостроении. Двигатель содержит цилиндры 1, поршни 2, шатуны 8, качающуюся шайбу 14, коленчатый вал 2 с наклонным кривошипом, цилиндрическую втулку 10, подвижно наса

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

p!:-crlYE jlRK,г „4 @os F 01 B 3/00, F 02 B 76!26

ГОСУДЛРСТВЕННЬ!й КОМИТЕТ

ПО ИЗОЕ7РЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц Я (21) 4766211/06 (22) 07. 2.89 (46) 23.04.92. Бюл, М 15 (71) Ярославский политехнический институт (72) A,È,ßìàíèí (53) 621.43(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1643757, кл. F 02 В 75/26, 26.09.88.

» 5L3 „, 1728500 А1 (54) АКСИЯЛЬНО-ПОРШНЕЕОй ДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение м.б. использовано в двигателестроении, в компрессоро-и насосостроении. Двигатель содержит цилиндры 1, поршни 2, шатуны 8, качающуюся шайбу 14, коленчатый вал 2 с наклонным кривашипом, цилиндрическую втулку 10, подвижно наса1728500 женную на кривошип вала, причем ось симметрии цилиндрической втулки 10 непараллельна оси кривошипа, механизм для дискретного изменения угла наклона качающейся шайбы, вторую цилиндрическую втулку 11, подвижно установленную на циИзобретение относится к двигателес1= роению, а именно к транспортным энергетическим установкам с поршневыми двигателями внутреннего сгорания, и может быть использовано также в компрессоро- и насосостроении и в двигателях Стрилинга.

Известны аксиально-поршневые двигатели (АПД), называемые также двигателями барабанного типа (ДБТ), одним из преимуществ которых является возможность изменения степени сжатия. Это приводит к снижению эксплуатационного расхода топлива на 20 при перемене степени сжатия в связи с изменением режимов работы данного двигателя и на 30-50ь при изменении степени сжатия внутри термодинамического цикла.

Недостатком данного способа изменения степени сжатия является сопутствую, щее изменение хода поршня, Во втором случае должен применяться механизм преобразования движения поршневой АПД во вращение вала, содержащий профильную кулачковую шайбу, которая конструктивно и технологически является сложной деталью, а ее долговечность трудно обеспечивается.

Наиболее близким к предлагаемому является двигатель, который содержит корпус с неподвижным блоком цилиндров, установленных параллельно коленчатому валу и вокруг него. коленчатый вал с наклонным кривошипом, качающуюся шайбу. Последняя посредством карданного подвеса подвижно сочленяется с неподвижным корпусом и через подвижную втулку также подвижно с кривошипам коленчатого вала.

Поршни подвижно сочленены с шатунами, которые кинематически связаны с качающимися рычагами, контактирующими с корпусом, причем точка контакта может перемещаться относительно корпуса. Качающаяся шайба кинематически связана с дополнительными шатунами посредством шаровых шарниров, связанных с качающимися рычагами, а последние — с шатунами поршней.

В соединении качающейся шайбы с кривошипом коленчато о вала установлена втулка, образующая которой непараллельна оси наклонного кривошипа. Оси симмет5

50 линдрической втулке 10, с осью симметрии, непараллельной осям первой втулки и кривошипа. Вторая цилиндрическая втулка 11 кинематически связана с механизмом для непрерывного изменения угла наклона качающейся шайбы 14. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. рии втулки и кривошипа пересекаются в одной точке. В этой же точке оси вращения коленчатого вала и карданного подвеса. При повороте втулки относительно оси наклонного кривошипа изменяется суммарный угол наклона качающейся шайбы относительно корпуса двигателя. В результате зтого изменяется величина хода поршня и степени сжатия двигателя. Для возможноJ сти независимого регулирования степени сжатия и хода поршня предусмотрено перемещение относительно корпуса двигателя точки контакта с ним (корпусом) рычагов, сочленяющихся и дополнительный шатуны.

Недостатком известного двигателя является возможность изменения хода поршня только при перемене скоростных и нагрузочных режимов его работы. Указанная конструкция не позволяет реализовать переменность степени сжатия в течение термодинамического цикла, что способствует дополнительной экономии топлива и улучшению экологических показателей энергетической установки с двигателем, Целью изобретения является повышение эффективности рабочего процесса.

Указанная цель достигается тем, что двигатель снабжен механизмом непрерывного изменения угла наклона качающейся шайбы, второй цилиндрической втулкой с наклонной боковой поверхностью, установленной на первой цилиндрической втулке с воэможностью их взаимного поворота, причем вторая цилиндрическая втулка кинематически связана с механизмом непрерывного изменения угла наклона качающейся шайбы, а оси симметрии первой и второй втулок пересекаются между собой на оси вращения коленчатого вала в центре карданного подвеса, При этом ос« первой и второй цилиндрической втулок непараллельны между собой и приводятся во вращение наэависимо одна от другой от механизмов для дискретного и для непрерывного вращений.

Предлагаемое устройство отличается наличием цилиндрической наклонной втулки, непрерывно приводимой в движение от механизма изменения угла наклона качаю1728500

20

30

40

55 щейся шайбы в пределах длительности термодинамического цикла.

Втулки сопряжены с шейкой коленчатого вала. Однако их включение в конструкцию в указанной взаимосвязи позволяет изменять угол наклона качающейся шайбы как при переходе с одного скоростного и нагрузочного режима работы двигателя на другой, так и в пределах длительности термодинамического цикла.

На чертеже показана конструкция аксиально-поршневого двигателя, в котором величины степени сжатия и хода поршня изменяются в течение термодинамического цикла и при перемене скоростного или нагрузочного режимов работы независимы друг от друга.

Устройство а ксиал ь но-порш не вого двигателя содержит цилиндры 1, расположенные параллельно оси вращения коленчатого вала 2 и вокруг него на неподвижном корпусе 3. Корпус 3 содержит также коренные опоры 4, подвижно сопрягаемые с коренными шейками 5 и 6 коленчатого вала. Шейки

5 и 6 выполнены полыми и содержат центральные сквозные отверстия, соосные оси вращения, Внутренняя поверхность этих отверстий может иметь покрытие из подшипникового материала. В цилиндрах 1 содержатся поршни 7, шарнирно сочлененные с шатунами 8. Последние снабжены узлами 9 для шарнирного соеди ения с поршнями и качающейся шайбой. В частности, такие узлы 9 могут быть выполнены в виде сферических шарниров, На наклонном кривошипе 2 коленчатого вала подвижно установлены две цилиндрические втулки 10 и 11. Втулка 10 может по. ворачиваться вокруг оси наклонной кривошипной шейки, а втулка 11 — вокруг втулки 10. Обе цилиндрические втулки выполнены в виде цилиндрических деталей со сквозными отверстиями, посредством которых данная втулка контактирует либо с наружной поверхностью кривошипа, либо с внутренней поверхностью втулки 11 без зазоров. В составе движения образующая наружной поверхности второй цилиндрической втулки 11 непараллельна оси цилиндрической втулки 10 и оси кривошипа, а ось цилиндрической втулки 10 непараллельна оси кривошипа. Оси обеих втулок и ось кривошипа пересекаются в одной точке, через которую проходят ось вращения коленчатого вала и оси цапф карданного подвеса.

Каждая втулка имеет жестко связанный с ней зубчатый венец с коническими зубьями: на цилиндрической втулке 10 установлен венец 12, а на второй цилиндрической втулке

I 1 — венец 13.

С корпусом 3 двигателя, шатунами 8 и наружной поверхностью второй цилиндрической втулки 11 подвижно связана качающаяся шайба 14. Ее сочленение с второй цилиндоической втулкой 11 соответствует типу цилиндрический шарнир, с шатунами 8

on редсляется типом узлов 9 (на и ример, и ри выполнении последних в виде сферических шарниров осуществляется в виде сферических подпятников), а соединение с корпусом реализуется посредством сферического приводного механизма, который определяет особенности дви кения качающейся шайбы, В частности, такой механизм может быть реализован в виде карданного подвеса, состоящего из двух пар цапф 15 и 16, причем каждая пара цапф имеет общую продольную ось, эти оси перпендикулярны, à обе пары лежат в одной плоскости, и крестовины 17, выполненной в виде кольца, Посредством цапф 15 качающаяся шайба 14 сочленена с крестовиной 17, а при помощи цапф 16 крестовина 17 вместе с качающейся шайбой 14 подвижно присоединена к корпусу 3 двигателя.

Двигатель содержит дополнительно механизм для дискретного изменения угла наклона шайбы при переходе двигателя с одного режима работы на другой, а также механизм для непрерывного изменения угла наклона шайбы по углу поворота коленчатого вала в пределах продолжительности термодинамического цикла.

Механизм для непрерывного изменения угла наклона шайбы в пределахтермодинамического цикла содержит ось 18, подвижно установленную в полости коренной шейки 6 коленчатого вала и имеющую возможность совершать вращение относительно шейки

6. В частности ось 18 может опираться на внутреннюю поверхность коренной шейки 6 как на подшипник. Ось 18 на обоих концах содержит жестко скрепленные с ней конические зубчатые колеса 19 и 20, Зубчатое колесо 19 сцеплено с коническим зубчатым венцом 13 второй цилиндрической втулки

11, а колесо 20 находится в зацеплении с шестерней 21, насаженной на один конец промежуточного валика 22, на противоположном конце которого неподвижно по отношению к нему установлена другая шестерня 23, находящаяся в зацеплении с зубчатым колесом 24 на торце полой коренной шейки 6 коленчатого вала. Промежуточный валик 22 подвижно установлен в корпусе двигателя 3.

Механизм для дискретного изменения угла наклона качающейся шайбы при перемене режимов работы двигателя содержит ось 25, проходящую в полости коренной

1728500 шейки 5 коленчатого вала соосно последне- коленчатого вала. Тем самым определяется му и может опираться на внутреннюю по- среднеезначениестепенисжатия,величина в е р х и о с т ь к о р е и н о и ш е и к и 5 к а к н а которого определяет эксплуатационный реподшипник. (а обоих концах оси 25 непод- жим топлива. Вместе с вращением коленчавижно по отношению к ней установлены 5 того вала в связи с зацеплением колес 37 и коническиеэубчатыеколеса26и27. Колесо 35 приводится во вращение шестерня 33.

26 сцеплено с зубчатым венцом 12 цилинд- При постоянности режима работы двигатерической втулки 10, а колесо 27 находится в ля водило 38 неподвижно, тогда при вращеэацеплении с шестернями 30, жестко наса- нии колес 32 и 30 на осях 31 во вращение женными на промежуточные валики 31. По- 10 приводится колесо 27 на оси 25. Колесо 26 следние с противоположной стороны имеют на противоположном конце оси 25, б чи же тк н с ко асаженные шестерни 32, которые сцепленным с зубчатым венцом 12, приво Ю сцеплены с коническим венцом зубчатого дит во вращение цилиндрическую втулку 10 колеса 33. Последнее содержит цилиндри- относительно неподвижного корпуса так, ческий венец с внутренней нарезкой зубьев, 15 что ее положение относительно оси наклона обод колеса 33 подвижно контактирует с ного кривошипа остается неизменным. неподвижным корпусом двигателя, причем Одновременно при зафиксированном в этом контакте установлены подшипнико- значении средней степени сжатия на данвые элементы 34. ном постоянном режиме работы дви ателя

Внутренняя зубчатая нарезка колеса 33 20 изменяется текущее значение степени сжасцеплена с промежуточными шестернями тия в пределахдлительноститермодинами35, подвижно насаженными на оси 36, кото- ческого цикла. При этом от шестерни 24 на рые жестко закреплены в неподвижном кор- торце коленчатого вала приводится колесо пусе двигателя. Промежуточные шестерни 23 с промежуточным валиком 22 и шестер35 сцеплены с зубчатым колесом 37, жестко 25 ней 21. Благодаря зацеплению последней с установленным на торце коренной шейки-5 колесом 20 на оси 18 приводится во вращеколенчатого вала. Промежуточные валики ние шестерня 19, а от нее через зубчатый

31 подвижно установлены в рычагах водила венец 13 — вторая цилиндрическая втулка

38 соосного коленчатому валу, имеющему 11. Последняя и на установившемся режиме на своей оси зубчатое колесо 39, связанное 30 работы двигателя совершает вращение отчерез шестерню 40 и валик управления 41 с носительно кривошипа. При этом в предеорганом 28 управления. Крутящий момент лах цикла меняется угол наклона шайбы к передается потребителю фланцем 29.. оси вращения вала и, следовательно, текуДвигатель работает следующим обра- щее значение степени сжатия. зом. 35 Передаточные отношения всех зубчаПри расширении в цилиндрах 1 продук- тых зацеплений выбраны таким образом, тов сгорания топлива поршни 7 движутся в что на установившемся режиме работы углосторону нижних мертвых точек и через ша- вая скорость цилиндрической втулки 10 равтуны 8 передают усилия на качающуюся на угловой скорости коленчатого вала, а шайб 14,П у .Последняясуммируетусилиявсех 40 угловая скорость второй цилиндрической поршней и преобразует их движение во spa- втул ки 11 относительно кривошипа в четыщение коленчатого вала 2, совершая при рехтактном двигателе в 2 раза меньше, а в этомсферическоедвижение.Последнеепри двухтактном двигателе равна угловой скосочленении шайбы с корпусом двигателя рости коленчатого вала. карданным подвесом складывается из двух 45 вращении вокруг пересекающихся осей. В При перемене скоростного или нагруотносительном движении шайба 14 враща- зочного режима работы двигателя изменяется вокруг оси цапф 15 относительно кре- ется среднее значение степени сжатия. При стовины 17, а в переносном движении этом растормаживается валик 41 управлешайба 14 вместе с крестовиной 1? вращает- 50 ния с колесом 40 и сообщается некоторая ся относительно корпуса 3 двигателя вокруг угловая скорость водилу 38. Благодаря этооси цапф 16. При,".ферическом движении му нарушается равенство угловых скорокачающейся шайбы ее элемент., соединяе- стей коленчатого вала и цилиндрической мый с второй цилиндрической втулкой 11. втулки 10 относительно корпуса двигателя. совершает движение по окружности и через 55 При этом цилиндрическая втулка 10 изменяцилиндрические втулки 10 и 11 приводит во ет свое положение относительно кривошивращение вал. па, что соответствует изменению среднего

При постоянногл режиме работы двига- значения угла наклона шайбы к оси вращетеля втулка 10 сохраняет неизменное поло- ния вала. Работа второй цилиндрической жение по отношению к кривошипу 2 втулки 11 при этом не изменяется.

1728500

35

45

Составитель А.Ямания

Техред М,Моргентал

Корректор А.Осауленко

Редактор А.Мотыль

Заказ 1391 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государсггенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Применение предлагаемого двигателя позволит расширить сортамент использованных топлив, повысить эффективность их использования в условиях относительно несложной конструкции, улучшить тяговые 5 свойства энергетической установки с аксиально-поршневым двигателем.

Формула изобретения

1. Аксиально-поршневой двигатель, содержащий корпус с неподвижным блоком 10 цилиндров, поршнями, шатунами, коленчатый вал с наклонным кривошипом, качающуюся шайбу, установленную в корпусе при помощи карданного подвеса и кинематически связанную с шатунами и наклонным 15 кривошипам, цилиндрическую втулку, размещенную соосно с качающейся шайбой с возможностью их взаимного поворота относительно общей оси и подвижно установленную на наклонном кривошипе так, что 20 ось отверстия цилиндрической втулки совпадает с осью наклонного кривошипа и пересекается с осью симметрии цилиндрической втулки и качающейся шайбы в центре карданного подвеса, причем цилин- 25 дрическая втулка соединена с механизмом дискретного изменения угла наклона качающейся шайбы, а шатуны шарнирно связаны с поршнями и качающейся шайбой, о тлича ю щийся тем,что,сцельюповышения эффективности рабочего процесса, двигатель снабжен механизмом непрерывного изменения угла наклона качающейся шайбы, второй цилиндрической втулкой, установленной на первой цилиндрической втулке с возможностью их взаимного поворота, причем вторая цилиндрическая втулка кинематически связана с механизмом непрерывного изменения угла наклона качающейся шайбы, а оси симметрии первой и второй цилиндрических втулок пересекаются между собой в центре карданного подвеса, 2. Двигатель по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что коренная шейка коленчатого вала выполнена полой, а механизм непрерывного изменения угла наклона качающейся шайбы снабжен центральным валом, установленным внутри полой коренной шейки коленчатого sana, причем один конец централ ьнога вала кинематически соединен с второй цилиндрической втулкой, а другой конец центрального вала кинематически связан с коленчатым валом.

     

www.findpatent.ru

Аксиально-поршневой двигатель с противоположно движущимися поршнями

Устройство предназначено для использования в области двигателестроения. Цапфы качающихся шайб в двигателе введены внутрь поршней, а шатуны-поводки размещены внутри поршней, которые имеют уплотнения по обоим торцам. Качающиеся шайбы имеют стабилизаторы движения в виде цапф с роликами, опирающимися на направляющие поверхности в корпусе. Рабочие процессы происходят в объеме между поршнями с одной стороны, так и между торцовыми крышками и поршнями с другой, что улучшает весогабаритные показатели, повышается КПД аксиально-поршневых двигателей с противоположно-движущимися поршнями. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к двигателестроению.

Известны двигатели внутреннего сгорания двойного действия, в которых термодинамические процессы совершаются с двух сторон поршня, что позволяет увеличить мощность двигателя в 1,5-1,8 раза. Однако из-за тяжелых условий работы поршневой группы, штока и других деталей, а также из-за трудности обеспечения термодинамического процесса в полости цилиндра, где проходит шток, двигатели двойного действия не выпускаются (см. книгу "Двигатели внутреннего сгорания. Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей". Под редакцией А.С.Орлина, М.Г. Круглова. Москва. "Машиностроение", 1984 г., стр.13).

Известны также аксиально-поршневые двигатели с противоположно движущимися поршнями, например двигатель Жиродена (см. журнал "Судостроение" № 1 за 1972 г., стр.27).

В этом двигателе цилиндры расположены вокруг вала и параллельно его оси. Штоки поршней шарнирно связаны с качающимися конусами, посаженными на косую шейку вала и опирающимися на сферический подшипник, а рабочие процессы совершаются только между сходящимися поршнями. При этом в механизме преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение вала силы инерции при расхождении поршней не гасятся силами давления газов, как и у двигателей с кривошипно-шатунным механизмом. Эти силы, действующие в сочленениях механизма преобразования движения, снижают механический КПД двигателя. Кроме того, стабилизация движения качающихся конусов в этом двигателе осуществляется через зубчатое зацепление, в котором также имеются значительные потери на трение.

Такое исполнение двигателей позволяет получить весогабаритные показатели на уровне звездообразных двигателей с обычным кривошипно-шатунным механизмом преобразования движения (см. журнал Судостроение №1 1972 г., стр. 26,27).

Известен аксиально-поршневой двигатель с противоположно движущимися поршнями, содержащий корпус, вал, цилиндры, расположенные вокруг и параллельно оси вала, по два поршня с уплотнениями с обоих торцов в каждом цилиндре, неподвижно закрепленные на валу две косые втулки и две качающиеся шайбы с радиальными цапфами, связанными с поршнями через шатуны-поводки, в котором рабочие процессы совершаются как в объеме между поршнями с одной стороны, так и между торцовыми крышками и поршнями с другой стороны ( SU 1694934 A1, 30.11.1991).

Это техническое решение является наиболее близким аналогом.

Технической задачей, поставленной в настоящем изобретении, является улучшение весогабаритных показателей и механического КПД двигателя путем гашения сил инерции силами давления газов вблизи обеих мертвых точек.

Эта задача достигается тем, что в аксиально-поршневом двигателе с противоположно движущимися поршнями, содержащем корпус, вал, цилиндры, расположенные вокруг и параллельно оси вала, по два поршня с уплотнениями с обоих торцов в каждом цилиндре, неподвижно закрепленные на валу две косые втулки и две качающиеся шайбы с радиальными цапфами, связанными с поршнями через шатуны-поводки, при этом рабочие процессы совершаются как в объеме между поршнями с одной стороны, так и между торцовыми крышками и поршнями с другой стороны, цапфы качающихся шайб введены внутрь поршней сбоку, шатуны-поводки размещены внутри поршней, а качающиеся шайбы имеют стабилизаторы движения в виде цапф с роликами, опирающимися на направляющие поверхности в корпусе.

Кроме того, двигатель отличается от известных тем, что для повышения механического КПД путем снижения давления поршней на стенки цилиндров, возникающего от крутящего момента на валу, ролики стабилизаторов качающихся шайб имеют сфероидальную форму.

Возможно исполнение двигателя, в котором ролики стабилизаторов установлены на цапфах качающихся шайб, связанных с поршнями.

Кроме того, в описанном двигателе объемы между торцовыми крышками цилиндров и поршнями могут быть использованы для сжатия воздуха при продувке двигателя или в качестве компрессора.

На фиг.1 изображен описываемый аксиально-поршневой двигатель; на фиг.2 - разрез по А-А.

Двигатель содержит корпус 1, цилиндры 2, в каждом из которых размещены и могут двигаться по два поршня 3, имеющих уплотнения с обоих торцов, вал 4 на подшипниках с закрепленными на нем неподвижно двумя косыми втулками 5. На косых втулках через подшипники установлены две качающиеся шайбы 6 с радиальными цапфами, входящими внутрь поршней и связанными шарнирно с поршнями через шатуны-поводки 7.

Качающиеся шайбы 6 имеют специальные цапфы с роликами 8 сфероидальной формы, опирающимися на направляющие поверхности в корпусе.

Аксиально-поршневой двигатель работает следующим образом.

При вращении вала 4 косые втулки 5 через подшипники придают колебательное движение качающимся шайбам 6, радиальные цапфы которых через шатуны-поводки 7 приводят в возвратно-поступательное движение поршни 3. При этом в меняющихся объемах между поршнями с одной стороны и между поршнями и крышками цилиндров с другой совершаются термодинамические циклы двигателя внутреннего сгорания.

Механизм связи поршней с валом обладает свойством обратимости и поэтому силы давления газов на поршни преобразуются в крутящий момент на валу двигателя. Возникающий при этом реактивный крутящий момент на качающихся шайбах 6 воспринимается сфероидальными роликами 8 стабилизаторов и передается корпусу, тем самым разгружая поршни от бокового давления на стенки цилиндров.

Кроме того, возникающие при работе двигателя силы инерции поступательно движущихся масс в двигателе гасятся силами давления газов в обеих мертвых точках, что разгружает механизм преобразования движения от значительных сил.

В заявке описан двигатель с двумя цилиндрами. По изобретению могут быть выполнены одноцилиндровый и многоцилиндровый двигатели.

Таким образом, изобретение повышает весогабаритные показатели и КПД аксиально-поршневых двигателей с противоположно движущимися поршнями.

1. Аксиально-поршневой двигатель с противоположно движущимися поршнями, содержащий корпус, вал, цилиндры, расположенные вокруг и параллельно оси вала, по два поршня с уплотнениями с обоих торцов в каждом цилиндре, неподвижно закрепленные на валу две косые втулки и две качающиеся шайбы с радиальными цапфами, связанными с поршнями через шатуны-поводки, в котором рабочие процессы совершаются как в объеме между поршнями с одной стороны, так и между торцовыми крышками и поршнями с другой стороны, отличающийся тем, что цапфы качающихся шайб введены внутрь поршней сбоку, шатуны-поводки размещены внутри поршней, а качающиеся шайбы имеют стабилизаторы движения в виде цапф с роликами, опирающимися на направляющие поверхности в корпусе.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что ролики стабилизаторов качающихся шайб имеют сфероидальную форму.

3. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что ролики стабилизаторов установлены на цапфах качающихся шайб, связанных с поршнями.

www.findpatent.ru

аксиально-поршневой двигатель с противоположно движущимися поршнями - патент РФ 2268366

Устройство предназначено для использования в области двигателестроения. Цапфы качающихся шайб в двигателе введены внутрь поршней, а шатуны-поводки размещены внутри поршней, которые имеют уплотнения по обоим торцам. Качающиеся шайбы имеют стабилизаторы движения в виде цапф с роликами, опирающимися на направляющие поверхности в корпусе. Рабочие процессы происходят в объеме между поршнями с одной стороны, так и между торцовыми крышками и поршнями с другой, что улучшает весогабаритные показатели, повышается КПД аксиально-поршневых двигателей с противоположно-движущимися поршнями. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Рисунки к патенту РФ 2268366

Изобретение относится к двигателестроению.

Известны двигатели внутреннего сгорания двойного действия, в которых термодинамические процессы совершаются с двух сторон поршня, что позволяет увеличить мощность двигателя в 1,5-1,8 раза. Однако из-за тяжелых условий работы поршневой группы, штока и других деталей, а также из-за трудности обеспечения термодинамического процесса в полости цилиндра, где проходит шток, двигатели двойного действия не выпускаются (см. книгу "Двигатели внутреннего сгорания. Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей". Под редакцией А.С.Орлина, М.Г. Круглова. Москва. "Машиностроение", 1984 г., стр.13).

Известны также аксиально-поршневые двигатели с противоположно движущимися поршнями, например двигатель Жиродена (см. журнал "Судостроение" № 1 за 1972 г., стр.27).

В этом двигателе цилиндры расположены вокруг вала и параллельно его оси. Штоки поршней шарнирно связаны с качающимися конусами, посаженными на косую шейку вала и опирающимися на сферический подшипник, а рабочие процессы совершаются только между сходящимися поршнями. При этом в механизме преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение вала силы инерции при расхождении поршней не гасятся силами давления газов, как и у двигателей с кривошипно-шатунным механизмом. Эти силы, действующие в сочленениях механизма преобразования движения, снижают механический КПД двигателя. Кроме того, стабилизация движения качающихся конусов в этом двигателе осуществляется через зубчатое зацепление, в котором также имеются значительные потери на трение.

Такое исполнение двигателей позволяет получить весогабаритные показатели на уровне звездообразных двигателей с обычным кривошипно-шатунным механизмом преобразования движения (см. журнал Судостроение №1 1972 г., стр. 26,27).

Известен аксиально-поршневой двигатель с противоположно движущимися поршнями, содержащий корпус, вал, цилиндры, расположенные вокруг и параллельно оси вала, по два поршня с уплотнениями с обоих торцов в каждом цилиндре, неподвижно закрепленные на валу две косые втулки и две качающиеся шайбы с радиальными цапфами, связанными с поршнями через шатуны-поводки, в котором рабочие процессы совершаются как в объеме между поршнями с одной стороны, так и между торцовыми крышками и поршнями с другой стороны ( SU 1694934 A1, 30.11.1991).

Это техническое решение является наиболее близким аналогом.

Технической задачей, поставленной в настоящем изобретении, является улучшение весогабаритных показателей и механического КПД двигателя путем гашения сил инерции силами давления газов вблизи обеих мертвых точек.

Эта задача достигается тем, что в аксиально-поршневом двигателе с противоположно движущимися поршнями, содержащем корпус, вал, цилиндры, расположенные вокруг и параллельно оси вала, по два поршня с уплотнениями с обоих торцов в каждом цилиндре, неподвижно закрепленные на валу две косые втулки и две качающиеся шайбы с радиальными цапфами, связанными с поршнями через шатуны-поводки, при этом рабочие процессы совершаются как в объеме между поршнями с одной стороны, так и между торцовыми крышками и поршнями с другой стороны, цапфы качающихся шайб введены внутрь поршней сбоку, шатуны-поводки размещены внутри поршней, а качающиеся шайбы имеют стабилизаторы движения в виде цапф с роликами, опирающимися на направляющие поверхности в корпусе.

Кроме того, двигатель отличается от известных тем, что для повышения механического КПД путем снижения давления поршней на стенки цилиндров, возникающего от крутящего момента на валу, ролики стабилизаторов качающихся шайб имеют сфероидальную форму.

Возможно исполнение двигателя, в котором ролики стабилизаторов установлены на цапфах качающихся шайб, связанных с поршнями.

Кроме того, в описанном двигателе объемы между торцовыми крышками цилиндров и поршнями могут быть использованы для сжатия воздуха при продувке двигателя или в качестве компрессора.

На фиг.1 изображен описываемый аксиально-поршневой двигатель; на фиг.2 - разрез по А-А.

Двигатель содержит корпус 1, цилиндры 2, в каждом из которых размещены и могут двигаться по два поршня 3, имеющих уплотнения с обоих торцов, вал 4 на подшипниках с закрепленными на нем неподвижно двумя косыми втулками 5. На косых втулках через подшипники установлены две качающиеся шайбы 6 с радиальными цапфами, входящими внутрь поршней и связанными шарнирно с поршнями через шатуны-поводки 7.

Качающиеся шайбы 6 имеют специальные цапфы с роликами 8 сфероидальной формы, опирающимися на направляющие поверхности в корпусе.

Аксиально-поршневой двигатель работает следующим образом.

При вращении вала 4 косые втулки 5 через подшипники придают колебательное движение качающимся шайбам 6, радиальные цапфы которых через шатуны-поводки 7 приводят в возвратно-поступательное движение поршни 3. При этом в меняющихся объемах между поршнями с одной стороны и между поршнями и крышками цилиндров с другой совершаются термодинамические циклы двигателя внутреннего сгорания.

Механизм связи поршней с валом обладает свойством обратимости и поэтому силы давления газов на поршни преобразуются в крутящий момент на валу двигателя. Возникающий при этом реактивный крутящий момент на качающихся шайбах 6 воспринимается сфероидальными роликами 8 стабилизаторов и передается корпусу, тем самым разгружая поршни от бокового давления на стенки цилиндров.

Кроме того, возникающие при работе двигателя силы инерции поступательно движущихся масс в двигателе гасятся силами давления газов в обеих мертвых точках, что разгружает механизм преобразования движения от значительных сил.

В заявке описан двигатель с двумя цилиндрами. По изобретению могут быть выполнены одноцилиндровый и многоцилиндровый двигатели.

Таким образом, изобретение повышает весогабаритные показатели и КПД аксиально-поршневых двигателей с противоположно движущимися поршнями.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Аксиально-поршневой двигатель с противоположно движущимися поршнями, содержащий корпус, вал, цилиндры, расположенные вокруг и параллельно оси вала, по два поршня с уплотнениями с обоих торцов в каждом цилиндре, неподвижно закрепленные на валу две косые втулки и две качающиеся шайбы с радиальными цапфами, связанными с поршнями через шатуны-поводки, в котором рабочие процессы совершаются как в объеме между поршнями с одной стороны, так и между торцовыми крышками и поршнями с другой стороны, отличающийся тем, что цапфы качающихся шайб введены внутрь поршней сбоку, шатуны-поводки размещены внутри поршней, а качающиеся шайбы имеют стабилизаторы движения в виде цапф с роликами, опирающимися на направляющие поверхности в корпусе.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что ролики стабилизаторов качающихся шайб имеют сфероидальную форму.

3. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что ролики стабилизаторов установлены на цапфах качающихся шайб, связанных с поршнями.

www.freepatent.ru