Штоковый двигатель


Двухтактный штоковый двигатель внутреннего сгорания

 

Полезная модель относится к двигателям внутреннего сгорания, предназначенными для работы в паре с электрогенератором или компрессором и может быть использована как стационарно, так и в движущихся объектах: судах, автомобилях, самолетах. Полезная модель представляет собой для двухтактного двигателя двусторонний поршень-шток, находящийся внутри пространства, образованного двумя симметричными оппозитно расположенными цилиндрами. Возвратно-поступательное движение поршень-штока преобразуется в электроэнергию линейным электрогенератором с якорем на поршень-штоке и статором вокруг него; либо используется для сжатия газа с помощью компрессоров, цилиндры которых есть внутренняя часть поршень-штока, а поршни компрессоров неподвижны и находятся внутри поршень-штока. Технический результат предлагаемой полезной модели является повышение общего к.п.д. и снижение веса комплексов ДВС-компрессора, ДВС-генератора, которые могут быть использованы как стационарно, так и в движущихся объектах: судах, автомобилях, самолетах.

Полезная модель относится к двигателям внутреннего сгорания, предназначенными для работы в паре с электрогенератором или компрессором и может быть использована как стационарно, так и в движущихся объектах: судах, автомобилях, самолетах.

Полезная модель представляет собой для двухтактного двигателя двусторонний поршень-шток (1), находящийся внутри пространства, образованного двумя симметричными оппозитно расположенными цилиндрами (2). Возвратно-поступательное движение поршень-штока преобразуется в электроэнергию линейным электрогенератором с якорем на поршень-штоке и статором вокруг него; либо используется для сжатия газа с помощью компрессоров, цилиндры которых есть внутренняя часть поршень-штока, а поршни компрессоров (9) неподвижны и находятся внутри поршень-штока.

Другой вариант двухтактного штокового ДВС заключается в фиксации поршень-штока и организации возвратно-поступательного движения жестко сцепленных цилиндров вдоль него. Тогда свечи зажигания или форсунки (6) (для дизеля) располагаются в поршень-штоке. Якорь линейного электрогенератора тогда располагается на соединении цилиндров или на их продолжении.

Уровень техники в этой области представлен несколькими группами известных технических решений.

К первой группе можно отнести технические решения, основанные на принципе возвратно-поступательного движения, которое преобразуется в окончательный результат без промежуточного преобразования во вращательное движение.

Известным техническим решением является двухтактный дизель-копер, содержащий поршень, закрепляемый на забиваемой свае, подвижный цилиндр и направляющие для него. Кинетическая энергия падающего под воздействием силы тяжести цилиндра используются для сжатия воздуха в камере сгорания; давление в ней используется для подбрасывания цилиндра и через поршень передается на сваю.

Решение проблемы разгрузки бокового давления на цилиндр известны из уровня техники, в частности, устройства разгрузки известны в паровых машинах. Таковым целям служит обычный шток, направляющие которого принимают на себя поперечную составляющую силы противодействия шатуна. Известны также бесштоковые паровые машины с качающимися цилиндрами.

Сущность полезной модели состоит в следующем.

Внутри двух соосных оппозитно, головными частями друг от друга расположенных цилиндров (2) размещается двусторонний поршень (1) - поршень-шток. Рабочему такту в одной камере сгорания (3) соответствует сжатие рабочей смеси или (в дизеле) воздуха в другой, и наоборот. Таким образом, сила гравитации не используется, как в основном прототипе. Воспламенение горючей смеси (или, для дизеля, впрыск топлива) происходит свечами (форсунками для дизеля) (6). Отработанные газы из камер сгорания выпускаются через отверстия 5 в нижних частях цилиндров; впуск рабочей смеси или (для дизеля) продувка камер сгорания воздухом происходит через отверстия (4), еще более удаленные от головных частей цилиндров. Отбор энергии от поршень-штока может происходить линейным электрогенератором, якорь которого располагается где-то на средней части поршень-штока, а статор - вокруг него (Фиг.1).

Ко второй группе можно техническое решение, которое основано на ином варианте отбора энергии - с использованием компрессора высокого давления, располагаемого внутри поршень-штока. В этом случае рабочие камеры компрессора (10) формируются во внутренних полостях поршень-штока, а расположенные внутри поршень-штока поршни компрессора (9) - неподвижны (Фиг.2). Подводящие в рабочие камеры компрессора пути (7) проходят через прорези в шток-поршне и поршень компрессора, заканчиваясь клапанами (11). Аналогично от клапанов (12) проложены отводящие пути (8).

Еще одна группа технических решений состоит в возможной комбинации линейного электрогенератора с компрессором, с использованием последнего для продувки камер сгорания. Неизбежный при расположении компрессора внутри поршень-штока недостаток воздуха можно компенсировать эффектом подсоса дополнительных объемов в струю.

Из уровня техники известны технические решения с подвижными цилиндрами и неподвижным поршень-штоком (Фиг.3). Крепление неподвижного поршень-штока расположено вне плоскости рисунка и не показано. Также вне плоскости рисунка проходят подводящие каналы к коллектору (4) и отводящие пути от коллектора (15). Они

тоже не показаны. В конце рабочего хода поршень-шток освобождает вход в перепускной канал (14) на стенке цилиндра и продукты сгорания покидают камеру сгорания, продвигаясь по каналу (5) в теле поршень-штока к коллектору (15). При дальнейшем продвижении цилиндра открывается перепускной канал (13), освобождая впускной канал (4) из разветвления (16) с горючей смесью или (для дизеля) со сжатым воздухом для продувки камеры сгорания. Свечи или (для дизеля) форсунки (6) размещаются на поршень-штоке. На одном из головных частей цилиндров может располагаться линейный якорь, перемещающийся внутри линейного статора.

Еще одно решение - отбор энергии с размещением на головной части одного цилиндра, или обеих, поршней компрессоров.

Четырехтактный штоковый ДВС состоит из двух соосно спаренных двухтактных штоковых ДВС, в которых организован четырехтактный цикл.

При подвижных поршень-штоках головные части 4-х цилиндров выполняются обычным образом: с впускными клапанами и каналами (4), с выпускными клапанами и каналами (5) и свечой зажигания или (для дизеля) с форсункой (6) (Фиг.4). Поршень-штоки (1) связаны жестким соединением (17), на котором возможно размещение якоря линейного электрогенератора. Когда в камере сгорания 3-1 рабочий ход, в камере сгорания 3-3 - всасывание, и наоборот. Такое же соответствие тактов в камерах сгорания 3-2 и 3-4.

При подвижных цилиндрах впуск горючей смеси или (для дизеля) воздуха происходит через клапаны (19) и коллекторы (16) в неподвижных поршень-штоках (Фиг.5), в них же располагаются свечи или (для дизеля) форсунки (6), клапаны (18) и коллекторы (15) для выпуска отработанных газов. Конструктивно все цилиндры можно изготовить из одной трубы с перегородками и прорезями для крепления поршень-штоков. В какой-то части этой трубы может быть помещен линейный якорь (не показан на этом рисунке) или компрессор с поршнем компрессора (20), цилиндром (21), клапанами (7, 8), подводящими (7) и отводящими (8) каналами (симметрично расположенная часть компрессора не показана на рисунке).

В четырехтактном штоковом ДВС проблема продувки и наполнения цилиндров горючей смесью или (для дизеля) воздухом проще так же, как и для традиционных ДВС.

Технический результат предлагаемой полезной модели является повышение общего к.п.д. и снижение веса комплексов ДВС-компрессора, ДВС-генератора, которые могут быть использованы как стационарно, так и в движущихся объектах: судах, автомобилях, самолетах.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой полезной модели, содержащей два оппозитных симметричных цилиндра и два поршня, поршни жестко посажены на один шток, образуя поршень-шток, который совместно с двумя цилиндрами формирует две камеры сгорания для двухтактного цикла.

Кроме того, в средней части поршень-штока вмонтирован линейный якорь, вокруг которого расположен линейный статор.

Помимо этого, во внутренней полости поршень-штока формируется два цилиндра для компрессора, которые сжимают газ с помощью неподвижных поршней, введенных внутрь поршень-штока.

Вместе с тем, продувка камер сгорания производится с помощью компрессора, а объемный недостаток сжимаемого компрессором воздуха компенсируется эффектом вовлечения дополнительного объема в движущуюся струю воздуха.

Кроме этого, поршень-шток, в котором находятся свечи зажигания или (для дизеля) форсунки для впрыска топлива, неподвижен, а возвратно-поступательное движение осуществляют два жестко соединенных рабочих цилиндра.

Вместе с тем, к донным частям цилиндров соосно прикреплены донными частями цилиндры компрессоров, работающие в парах с неподвижными частями компрессоров.

Помимо того, на соединении рабочих цилиндров смонтирован линейный якорь, вокруг которого расположен линейный статор.

Помимо этого, полезная модель имеет пары штоковых ДВС с соосным жестким соединением двух пар подвижных цилиндров и четырехтактным циклом.

Кроме того, на блоке цилиндров полезной модели смонтирован линейный якорь, а линейный статор находится снаружи или внутри него.

Кроме этого, на блоке цилиндров полезной модели расположен компрессор.

Вместе с тем, штоковый ДВС полезной модели имеет цилиндры, в которых находятся свечи зажигания или (для дизеля) форсунки для впрыска топлива, которые расположены неподвижно, а возвратно-поступательное движение осуществляют два жестко соединенных поршень-штока.

Предложенное техническое решение заявляемой полезной модели полезной модели позволяет избавить двигатель от ДВС-генератора и ДВС-компрессора от таких массивных и объемных деталей, как шатуны и коленчатый вал, а также устраняет боковое давление поршней на стенки цилиндров и, тем самым, уменьшает их износ и повышает общий к.п.д. ДВС-генератора и ДВС-компрессора.

Использованные источники информации:

1. Патент РФ №2235894

2. Патент РФ №223 5 805

3. Патент РФ №2236603

1. Двухтактный штоковый двигатель внутреннего сгорания, содержащий два оппозитных симметричных цилиндра и два поршня, отличающийся тем, что поршни жестко посажены на один шток, образуя поршень-шток, который совместно с двумя цилиндрами формирует две камеры сгорания для двухтактного цикла.

2. Штоковый ДВС по п.1, отличающийся тем, что в средней части поршень-штока вмонтирован линейный якорь, вокруг которого расположен линейный статор.

3. Штоковый ДВС по п.1, отличающийся тем, что во внутренней полости поршень-штока формируется два цилиндра для компрессора, которые сжимают газ с помощью неподвижных поршней, введенных внутрь поршень-штока.

4. Штоковый ДВС по п.3, отличающийся тем, что отходящие воздуховоды компрессора соединены с соответствующими впускными отверстиями камер сгорания, воздуховоды имеют отверстия для всасывания дополнительного объема воздуха в движущуюся струю воздуха.

5. Штоковый ДВС по п.1, отличающийся тем, что поршень-шток неподвижен, а возвратно-поступательное движение осуществляют два жестко соединенных рабочих цилиндра.

6. Штоковый ДВС по п.5, отличающийся тем, что к донным частям цилиндров соосно прикреплены донными частями цилиндры компрессоров, работающие в парах с неподвижными частями компрессоров.

7. Штоковый ДВС по п.5, отличающийся тем, что на соединении рабочих цилиндров смонтирован линейный якорь, вокруг которого расположен линейный статор.

8. Штоковый ДВС по п.5, отличающийся наличием пары штоковых ДВС с соосным жестким соединением двух пар подвижных цилиндров и четырехтактным циклом.

9. Штоковый ДВС по п.8, отличающийся тем, что на блоке цилиндров смонтирован линейный якорь, а линейный статор находится снаружи либо внутри него.

10. Штоковый ДВС по п.6, отличающийся тем, что на блоке цилиндров расположен компрессор.

11. Штоковый ДВС по п.8, отличающийся тем, что цилиндры неподвижны, а возвратно-поступательное движение осуществляют два жестко соединенных поршень-штока.

poleznayamodel.ru

спирально-штоковый двигатель - патент РФ 2190122

Двигатель предназначен для использования в двигателестроении. Двигатель содержит корпус, поршни, штоки и выходное звено, представляющее собой зубчатое колесо. Штоки установлены друг против друга с возможностью поворота вокруг своей оси при продольном передвижении, на наружных поверхностях штоков выполнены образующие многогранник спиральные поверхности, одни из которых контактируют с корпусом, а другие - с выходным звеном, между последним и спиральными поверхностями расположены муфты свободного хода для односторонней передачи крутящего момента. Кинематическое звено, контактирующее со спиральными поверхностями, выполнено в виде валов. Изобретение обеспечивает повышение кпд. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. Изобретение относится к энергетике, а именно к тепловым двигателям, преобразующим кинетическую энергию расширяющихся газов сгораемого топлива в механическую работу. К двигателям, у которых продольное перемещение поршня от давления расширяющих газов преобразуется во вращательное движение выходного звена. Изобретение может использоваться в любых механизмах, преобразующих продольное движение поршня во вращательное движение выходного звена (паровая машина, двигатель Стирлинга и т.п.). Известна конструкция поршневого двигателя внутреннего сгорания, у которого цилиндры с поршнями расположены на одной оси напротив друг друга и соединены между собой штоком. В середине шток соединен с коленвалом, преобразующим поступательное движение поршней во вращательное движение маховика (см. а/с 118471). Недостатком названной конструкции является то, что при совершении поршнем рабочего хода, коленвал может сделать только полоборота и для дальнейшего вращательного движения требуется использовать рабочий ход другого поршня или накопленную энергию вращения маховика. Указанный недостаток присутствует во всех механизмах, использующих кривошипно-шатунный механизм для преобразования поступательного движения во вращательное движение. Известны конструкции механизмов, в которых с целью преобразования поступательного движения поплавка во вращательное движение зубчатого колеса, используется шток со спиральными канавками, имеющими противоположное направление (см. а/с 1032210 и советский патент 2653, кл. 88 В3 1923 года). Недостатком указанных конструкций является то, что при обратном ходе поплавка и штока, зубчатое колесо после остановки также начинает вращаться в обратном направлении. Кроме того, высокое удельное давление, действующее на пальцы, вызывает заклинивание подшипников, приводящее к поломке механизма. Заявляемое изобретение направлено на устранение вышеупомянутых недостатков, и от его использования может быть получен следующий технический результат - увеличение коэффициента полезного действия поршневого двигателя путем увеличения частоты вращения выходного звена при продольном перемещении поршня во время рабочего хода. Указанный технический результат достигается за счет того, что в спирально-штоковом двигателе штоки расположены друг против друга с возможностью поворота вокруг своей оси при продольном перемещении, на наружной поверхности каждого из которых выполнены спиральные поверхности противоположного направления, одни из которых через кинематическую связь контактируют с корпусом, а другие - таким же образом с выходным звеном. Между последним и спиральной поверхностью расположена муфта свободного хода для односторонней передачи крутящего момента. Кинематическая связь между спиральными поверхностями, образующими многогранник, и корпусом осуществляется посредством валов, установленных в корпусе на подшипниках. Кинематическая связь между спиральными поверхностями противоположного направления и выходным звеном осуществляется также через валы и через муфту свободного хода. На фиг. 1 изображен общий вид штокового двигателя в разрезе; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1. Спирально-штоковый двигатель состоит из корпуса 1, поршней 2, 3 со штоками 4, 5, которые расположены друг против друга с возможностью поворота вокруг своей оси при продольном перемещении. На наружной поверхности штоков 4, 5 выполнены спиральные поверхности 6, 7 противоположного направления. Спиральные поверхности контактируют с соответствующими валами 8, которые представляют собой кинематическое звено, служащее для взаимодействия одних из спиральных поверхностей 6 с корпусом 1, других спиральных поверхностей 7 противоположного направления с муфтой 10 и с выходным звеном - зубчатое колесо 9. Между выходным звеном и спиральными поверхностями 7 установлены вместе с кинематическим звеном муфты 10, 11 свободного хода для односторонней передачи крутящего момента. Спирально-штоковый двигатель предложенной конструкции работает, т.е. преобразовывает возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение выходного звена следующим образом: поршень 2 продольно перемещается от воздействия расширяющихся газов сгораемой топливо-воздушной смеси или от давления других энергоносителей (водяной пар, газ, жидкость), подаваемых в цилиндры двигателя. Поршень передвигает соответственно штоки 4, 5, которые за счет контакта спиральными поверхностями 6, через кинематическое звено (валы 8) с корпусом 1, поворачиваются вокруг своей оси. При своем вращении каждый шток 4, 5 поворачивает соответствующую муфту 10, 11 и находящееся с ними в зацеплении зубчатое колесо 9. Муфты 10, 11, контактируя установленными в ней валами 8 (кинематическое звено) со спиральными поверхностями 7 противоположного направления, также поворачиваются от воздействия силы, передвигающей каждый шток 4, 5. В результате того, что муфты 10, 11 и зубчатое колесо 9 вращаются со штоками, а также поворачиваются самостоятельно от взаимодействия со спиральными поверхностями противоположного направления, то угол их поворота увеличивается в два раза. При конструктивном исполнении, когда шаги спиральных поверхностей левого 6 и правого 7 направлений равны и рабочий ход поршня 2, 3 равен шагу спиралей, то зубчатое колесо 9 будет совершать два полных оборота на один полный рабочий ход поршня. Для сравнения: применяемый в конструкциях поршневых двигателей внутреннего сгорания преобразователь возвратно-поступательного движения поршня (кривошипно-шатунный механизм) во вращательное движение выходного звена (маховик), позволяет на один полный рабочий ход поршня повернуть выходное звено только на половину оборота. Эффективность преобразования продольной силы, передвигающей поршень, во вращение зубчатого колеса при указанном условии увеличивается в четыре раза. Изменяя величину шагов спиральных поверхностей и хода поршня, можно и изменять конечный результат. С увеличением шага спиральных плоскостей число оборотов выходного звена уменьшается, а величина крутящего момента увеличивается. И наоборот, величина крутящего момента уменьшается с уменьшением шага спиральных поверхностей, а число оборотов выходного звена увеличивается. С целью возвращения поршня 2, штока 4 и муфты 10 в исходное положение для повторного совершения действия, продольно перемещается поршень 3. При его передвижении так же, как и при передвижении поршня 2, происходит преобразование продольной силы во вращение выходного звена 9, которое при этом не изменяет направление своего вращения, т.к. здесь в кинематическом звене содержится муфта свободного хода, передающая крутящий момент только в одну сторону. Предлагаемая конструкция спирально-штокового двигателя позволяет значительно повысить коэффициент полезного действия и надежность тепловых двигателей, в которых продольное передвижение поршня преобразуется во вращательное движение выходного звена. Повышение коэффициента полезного действия означает получение большего количества механической работы при использовании меньшего количества топлива, что в свою очередь весьма благоприятно влияет на экологическое состояние окружающей природы за счет уменьшения выброса количества отработанных газов и снизить степень их токсичности. Использование изобретения на тепловых электростанциях позволит повторно использовать отработанный в турбинах водяной пар для вращения генератора электрического тока и производить его дополнительно к выработанному на турбинах. Весьма эффективным будет применение данного технического решения в конструкциях двигателей внешнего сгорания, где после рабочего хода необходимо поршню сделать остановку для охлаждения рабочего тела.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Спирально-штоковый двигатель, содержащий корпус, поршни, штоки и выходное звено, представляющее собой зубчатое колесо, отличающийся тем, что штоки установлены друг против друга с возможностью поворота вокруг своей оси при продольном передвижении, на наружной поверхности каждого из которых выполнены образующие многогранник спиральные поверхности, одни из которых через кинематическое звено контактируют с корпусом, а другие таким же образом - с выходным звеном, между последним и спиральными плоскостями расположены муфты свободного хода для односторонней передачи крутящего момента. 2. Спирально-штоковый двигатель по п. 1, отличающийся тем, что кинематическое звено, контактирующее со спиральными поверхностями, выполнено в виде валов.

www.freepatent.ru

Спирально-штоковый двигатель

 

Двигатель предназначен для использования в энергомашиностроении. Двигатель содержит корпус, поршни, штоки и выходное звено в виде зубчатого колеса. Штоки имеют профильные спиральные канавки противоположного направления и установлены с возможностью поворота вокруг оси, причем одни штоки через кинематическое звено взаимодействуют с корпусом, а другие - с выходным звеном, между последним и спиральными канавками установлены муфты свободного хода, а кинематическое звено выполнено в виде шариковой пары. Изобретение обеспечивает повышение кпд. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к энергетике, может быть использовано в двигателях, преобразующих кинетическую энергию расширяющихся газов, передвигающих поршень, во вращательное движение выходного звена. Двигатель может быть использован на тепловых электростанциях, где продольное перемещение поршня от воздействий перегретого пара, подаваемого в цилиндры, будет преобразовано во вращение зубчатого колеса и электрогенератора. Также двигатель может применяться на автомобилях, тракторах, судах (надводных, подводных, воздушных) и тепловозах.

Известны конструкции двигателей внутреннего сгорания, у которых цилиндры с поршнями расположены на одной оси напротив друг друга и соединены штоком. В середине шток соединен с коленвалом, преобразующим поступательное движение поршней во вращательное (см. а. с. 118471, МКЛ F 01 В 9/02).

Недостатком такой конструкции является то, что при совершении поршнем рабочего хода, коленвал может сделать только полоборота и для дальнейшего вращения используется рабочий ход другого поршня или энергия вращения маховика. Указанный недостаток имеется во всех механизмах, использующих кривошип для преобразования поступательного движения во вращательное.

Известна конструкция волнового двигателя, где на внутренней поверхности поплавка, взаимодействующего с валом, выполнена перекрещивающаяся винтовая нарезка (см. патент 2653, МКЛ F 03 В 13/16).

Недостатком указанной конструкции является то, что при продольном передвижении поплавка в преобразовании поступательного движения во вращательное участвует винтовая нарезка только одного направления. В результате этого при его перемещении на длину шага витка вал сделает только один оборот. При большей величине перемещения частота вращения будет кратной шагу витка.

Наиболее близким по технической сущности является волновая электростанция, содержащая корпус и шестерню, снабженные закрепленными в них штифтами, которые располагаются в спиральных пазах вала (см. а. с. 1032210, МКЛ F 03 В 13/12).

Недостатком этой конструкции является то, что при обратном ходе поплавка со штоком шестерня вращается в другую сторону. Последовательное расположение спиральных пазов с противоположным направлением спиралей увеличивает габариты конструкции и снижает эффективность преобразования возвратно-поступательного движения [B-ПД] поплавка во вращение электрогенератора, а значит, и снижает КПД.

Заявляемое изобретение направлено на устранение вышеупомянутых недостатков, и от его использования может быть получен следующий технический результат: увеличение коэффициента полезного действия (КПД) двигателя путем повышения эффективности преобразования продольной силы, перемещающей поршень, во вращение выходного звена.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в штоковом двигателе штоки установлены друг против друга с возможностью поворота вокруг своей оси при продольном перемещении, на наружной поверхности каждого из которых выполнены профильные спиральные канавки противоположного направления, одни из которых через кинематическую связь взаимодействуют с корпусом, а другие - таким же образом с выходным звеном, между последним и спиральными канавками установлена муфта свободного хода для односторонней передачи крутящего момента. Кинематическая связь осуществляется посредством шариковой пары.

На фиг.1 представлен общий вид штокового двигателя в разрезе. На фиг.2 - разрез А-А по фиг.1.

Штоковый двигатель состоит из корпуса 1, поршней 2, 3 со штоками 4. 5, которые расположены друг против друга с возможностью поворота вокруг своей оси при продольном перемещении. На наружной поверхности штоков 4, 5 выполнены профильные спиральные канавки 6, 7 противоположного направления. В канавках 6, 7 соответственно размещены соответствующие шариковые пары 8, каждая из которых представляет собой кинематическое звено, служащее для взаимодействия одних из канавок 6 с корпусом 1, а других канавок 7 с выходным звеном - зубчатое колесо 9. Между выходным звеном и спиральными канавками 7 установлены муфты 10, 11 свободного хода для односторонней передачи крутящего момента.

Штоковый двигатель предложенной конструкции работает следующим образом. Поршень 2 перемещается от воздействия газов сгораемой топливовоздушной смеси или от давления других энергоносителей (пар, газ, жидкость), подаваемых в цилиндры, передвигает соответственно штоки 4, 5, которые за счет зацепления спиральными канавками 6 через кинематическое звено (шариковую пару) 8 с корпусом 1 поворачиваются вокруг своей оси. При своем вращении каждый шток 4, 5 поворачивает соответствующую муфту 10, 11 и находящееся с ним в зацеплении зубчатое колеcо 9. Муфта 10, 11, контактируя с шариковой парой 8 с профильными спиральными канавками 7 противоположного направления, также поворачивается от воздействия силы, передвигающей каждый шток 4, 5. В результате того, что муфты 10, 11 и зубчатое колесо 9 вращаются со штоками, а также поворачиваются самостоятельно от взаимодействия со спиральными канавками противоположного направления, то угол их поворота увеличивается в два раза.

Для возвращения поршня 2, штока 4 и муфты 10 в исходное положение перемещаем поршень 3. При его передвижении также происходит преобразование продольной силы во вращение. Муфта 11 передает крутящий момент только в одну сторону.

Предлагаемая конструкция штокового двигателя позволяет значительно повысить коэффициент полезного действия тепловых машин, в которых продольное перемещение поршня преобразуется во вращательное движение выходного звена.

1. Спирально-штоковый двигатель, содержащий корпус, поршни, штоки и выходное звено, представляющее собой зубчатое колесо, отличающийся тем, что штоки установлены друг против друга с возможностью поворота вокруг своей оси при продольном передвижении, на наружной поверхности каждого из которых выполнены профильные спиральные канавки противоположного направления, одни из которых через кинематическое звено взаимодействуют с корпусом, а другие таким же образом - с выходным звеном, между последним и спиральными канавками установлены муфты свободного хода для односторонней передачи крутящего момента.

2. Спирально-штоковый двигатель по п.1, отличающийся тем, что кинематическое звено выполнено в виде шариковой пары.

Рисунок 1, Рисунок 2

www.findpatent.ru

спирально-штоковый двигатель - патент РФ 2187654

Двигатель предназначен для использования в энергомашиностроении. Двигатель содержит корпус, поршни, штоки и выходное звено в виде зубчатого колеса. Штоки имеют профильные спиральные канавки противоположного направления и установлены с возможностью поворота вокруг оси, причем одни штоки через кинематическое звено взаимодействуют с корпусом, а другие - с выходным звеном, между последним и спиральными канавками установлены муфты свободного хода, а кинематическое звено выполнено в виде шариковой пары. Изобретение обеспечивает повышение кпд. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. Изобретение относится к энергетике, может быть использовано в двигателях, преобразующих кинетическую энергию расширяющихся газов, передвигающих поршень, во вращательное движение выходного звена. Двигатель может быть использован на тепловых электростанциях, где продольное перемещение поршня от воздействий перегретого пара, подаваемого в цилиндры, будет преобразовано во вращение зубчатого колеса и электрогенератора. Также двигатель может применяться на автомобилях, тракторах, судах (надводных, подводных, воздушных) и тепловозах. Известны конструкции двигателей внутреннего сгорания, у которых цилиндры с поршнями расположены на одной оси напротив друг друга и соединены штоком. В середине шток соединен с коленвалом, преобразующим поступательное движение поршней во вращательное (см. а. с. 118471, МКЛ F 01 В 9/02). Недостатком такой конструкции является то, что при совершении поршнем рабочего хода, коленвал может сделать только полоборота и для дальнейшего вращения используется рабочий ход другого поршня или энергия вращения маховика. Указанный недостаток имеется во всех механизмах, использующих кривошип для преобразования поступательного движения во вращательное. Известна конструкция волнового двигателя, где на внутренней поверхности поплавка, взаимодействующего с валом, выполнена перекрещивающаяся винтовая нарезка (см. патент 2653, МКЛ F 03 В 13/16). Недостатком указанной конструкции является то, что при продольном передвижении поплавка в преобразовании поступательного движения во вращательное участвует винтовая нарезка только одного направления. В результате этого при его перемещении на длину шага витка вал сделает только один оборот. При большей величине перемещения частота вращения будет кратной шагу витка. Наиболее близким по технической сущности является волновая электростанция, содержащая корпус и шестерню, снабженные закрепленными в них штифтами, которые располагаются в спиральных пазах вала (см. а. с. 1032210, МКЛ F 03 В 13/12). Недостатком этой конструкции является то, что при обратном ходе поплавка со штоком шестерня вращается в другую сторону. Последовательное расположение спиральных пазов с противоположным направлением спиралей увеличивает габариты конструкции и снижает эффективность преобразования возвратно-поступательного движения [B-ПД] поплавка во вращение электрогенератора, а значит, и снижает КПД. Заявляемое изобретение направлено на устранение вышеупомянутых недостатков, и от его использования может быть получен следующий технический результат: увеличение коэффициента полезного действия (КПД) двигателя путем повышения эффективности преобразования продольной силы, перемещающей поршень, во вращение выходного звена. Указанный технический результат достигается за счет того, что в штоковом двигателе штоки установлены друг против друга с возможностью поворота вокруг своей оси при продольном перемещении, на наружной поверхности каждого из которых выполнены профильные спиральные канавки противоположного направления, одни из которых через кинематическую связь взаимодействуют с корпусом, а другие - таким же образом с выходным звеном, между последним и спиральными канавками установлена муфта свободного хода для односторонней передачи крутящего момента. Кинематическая связь осуществляется посредством шариковой пары. На фиг.1 представлен общий вид штокового двигателя в разрезе. На фиг.2 - разрез А-А по фиг.1. Штоковый двигатель состоит из корпуса 1, поршней 2, 3 со штоками 4. 5, которые расположены друг против друга с возможностью поворота вокруг своей оси при продольном перемещении. На наружной поверхности штоков 4, 5 выполнены профильные спиральные канавки 6, 7 противоположного направления. В канавках 6, 7 соответственно размещены соответствующие шариковые пары 8, каждая из которых представляет собой кинематическое звено, служащее для взаимодействия одних из канавок 6 с корпусом 1, а других канавок 7 с выходным звеном - зубчатое колесо 9. Между выходным звеном и спиральными канавками 7 установлены муфты 10, 11 свободного хода для односторонней передачи крутящего момента. Штоковый двигатель предложенной конструкции работает следующим образом. Поршень 2 перемещается от воздействия газов сгораемой топливовоздушной смеси или от давления других энергоносителей (пар, газ, жидкость), подаваемых в цилиндры, передвигает соответственно штоки 4, 5, которые за счет зацепления спиральными канавками 6 через кинематическое звено (шариковую пару) 8 с корпусом 1 поворачиваются вокруг своей оси. При своем вращении каждый шток 4, 5 поворачивает соответствующую муфту 10, 11 и находящееся с ним в зацеплении зубчатое колеcо 9. Муфта 10, 11, контактируя с шариковой парой 8 с профильными спиральными канавками 7 противоположного направления, также поворачивается от воздействия силы, передвигающей каждый шток 4, 5. В результате того, что муфты 10, 11 и зубчатое колесо 9 вращаются со штоками, а также поворачиваются самостоятельно от взаимодействия со спиральными канавками противоположного направления, то угол их поворота увеличивается в два раза. Для возвращения поршня 2, штока 4 и муфты 10 в исходное положение перемещаем поршень 3. При его передвижении также происходит преобразование продольной силы во вращение. Муфта 11 передает крутящий момент только в одну сторону. Предлагаемая конструкция штокового двигателя позволяет значительно повысить коэффициент полезного действия тепловых машин, в которых продольное перемещение поршня преобразуется во вращательное движение выходного звена.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Спирально-штоковый двигатель, содержащий корпус, поршни, штоки и выходное звено, представляющее собой зубчатое колесо, отличающийся тем, что штоки установлены друг против друга с возможностью поворота вокруг своей оси при продольном передвижении, на наружной поверхности каждого из которых выполнены профильные спиральные канавки противоположного направления, одни из которых через кинематическое звено взаимодействуют с корпусом, а другие таким же образом - с выходным звеном, между последним и спиральными канавками установлены муфты свободного хода для односторонней передачи крутящего момента. 2. Спирально-штоковый двигатель по п.1, отличающийся тем, что кинематическое звено выполнено в виде шариковой пары.

www.freepatent.ru

СПИРАЛЬНО-ШТОКОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ shram.kiev.ua

СПИРАЛЬНО-ШТОКОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ. АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ. АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ. НОВЫЕ ТИПЫ ДВИГАТЕЛЕЙ. НОУ ХАУ. ВНЕДРЕНИЕ. ПАТЕНТ. ТЕХНОЛОГИИ.

English

Имя заявителя: Белянин Владимир Васильевич; Белянина Екатерина ВладимировнаИмя изобретателя: Белянин Владимир Васильевич; Белянина Екатерина Владимировна Имя патентообладателя: Белянин Владимир Васильевич; Белянина Екатерина ВладимировнаАдрес для переписки: 390044, г.Рязань, ул. Великанова, 14, кв.17, В.В. БелянинуДата начала действия патента: 

Двигатель предназначен для использования в энергомашиностроении. Двигатель содержит корпус, поршни, штоки и выходное звено в виде зубчатого колеса. Штоки имеют профильные спиральные канавки противоположного направления и установлены с возможностью поворота вокруг оси, причем одни штоки через кинематическое звено взаимодействуют с корпусом, а другие - с выходным звеном, между последним и спиральными канавками установлены муфты свободного хода, а кинематическое звено выполнено в виде шариковой пары. Изобретение обеспечивает повышение кпд.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к энергетике, может быть использовано в двигателях, преобразующих кинетическую энергию расширяющихся газов, передвигающих поршень, во вращательное движение выходного звена. Двигатель может быть использован на тепловых электростанциях, где продольное перемещение поршня от воздействий перегретого пара, подаваемого в цилиндры, будет преобразовано во вращение зубчатого колеса и электрогенератора. и двигатель может применяться на автомобилях, тракторах, судах (надводных, подводных, воздушных) и тепловозах.

Известны конструкции двигателей внутреннего сгорания, у которых цилиндры с поршнями расположены на одной оси напротив друг друга и соединены штоком. В середине шток соединен с коленвалом, преобразующим поступательное движение поршней во вращательное (см. а. с. 118471, МКЛ F 01 В 9/02).

Недостатком такой конструкции является то, что при совершении поршнем рабочего хода, коленвал может сделать только полоборота и для дальнейшего вращения используется рабочий ход другого поршня или энергия вращения маховика. Указанный недостаток имеется во всех механизмах, использующих кривошип для преобразования поступательного движения во вращательное.

Известна конструкция волнового двигателя,где на внутренней поверхности поплавка, взаимодействующего с валом, выполнена перекрещивающаяся винтовая нарезка (см. патент 2653, МКЛ F 03 В 13/16).

Недостатком указанной конструкции является то, что при продольном передвижении поплавка в преобразовании поступательного движения во вращательное участвует винтовая нарезка только одного направления. В результате этого при его перемещении на длину шага витка вал сделает только один оборот. При большей величине перемещения частота вращения будет кратной шагу витка.

Наиболее близким по технической сущности является волновая электростанция,содержащая корпус и шестерню, снабженные закрепленными в них штифтами, которые располагаются в спиральных пазах вала (см. а. с. 1032210, МКЛ F 03 В 13/12).

Недостатком этой конструкции является то,что при обратном ходе поплавка со штоком шестерня вращается в другую сторону. Последовательное расположение спиральных пазов с противоположным направлением спиралей увеличивает габариты конструкции и снижает эффективность преобразования возвратно-поступательного движения [B-ПД] поплавка во вращение электрогенератора, а значит, и снижает КПД.

Заявляемое изобретение направлено наустранение вышеупомянутых недостатков, и от его использования может быть получен следующий технический результат: увеличение коэффициента полезного действия (КПД) двигателя путем повышения эффективности преобразования продольной силы, перемещающей поршень, во вращение выходного звена.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в штоковом двигателе штоки установлены друг против друга с возможностью поворота вокруг своей оси при продольном перемещении, на наружной поверхности каждого из которых выполнены профильные спиральные канавки противоположного направления, одни из которых через кинематическую связь взаимодействуют с корпусом, а другие - таким же образом с выходным звеном, между последним и спиральными канавками установлена муфта свободного хода для односторонней передачи крутящего момента. Кинематическая связь осуществляется посредством шариковой пары.

На фиг.1 представлен общий вид штокового двигателя в разрезе

На фиг.2 - разрез А-А по фиг.1

Штоковый двигатель состоит из корпуса 1, поршней 2, 3 со штоками 4. 5, которые расположены друг против друга с возможностью поворота вокруг своей оси при продольном перемещении. На наружной поверхности штоков 4, 5 выполнены профильные спиральные канавки 6, 7 противоположного направления. В канавках 6, 7 соответственно размещены соответствующие шариковые пары 8, каждая из которых представляет собой кинематическое звено, служащее для взаимодействия одних из канавок 6 с корпусом 1, а других канавок 7 с выходным звеном - зубчатое колесо 9. Между выходным звеном и спиральными канавками 7 установлены муфты 10, 11 свободного хода для односторонней передачи крутящего момента.

Штоковый двигатель предложенной конструкции работает следующим образом. Поршень 2 перемещается от воздействия газов сгораемой топливовоздушной смеси или от давления других энергоносителей (пар, газ, жидкость), подаваемых в цилиндры, передвигает соответственно штоки 4, 5, которые за счет зацепления спиральными канавками 6 через кинематическое звено (шариковую пару) 8 с корпусом 1 поворачиваются вокруг своей оси. При своем вращении каждый шток 4, 5 поворачивает соответствующую муфту 10, 11 и находящееся с ним в зацеплении зубчатое колеcо 9. Муфта 10, 11, контактируя с шариковой парой 8 с профильными спиральными канавками 7 противоположного направления, и поворачивается от воздействия силы, передвигающей каждый шток 4, 5. В результате того, что муфты 10, 11 и зубчатое колесо 9 вращаются со штоками, а и поворачиваются самостоятельно от взаимодействия со спиральными канавками противоположного направления, то угол их поворота увеличивается в два раза.

Для возвращения поршня 2, штока 4 и муфты 10 в исходное положение перемещаем поршень 3. При его передвижении и происходит преобразование продольной силы во вращение. Муфта 11 передает крутящий момент только в одну сторону.

Предлагаемая конструкция штокового двигателя позволяет значительно повысить коэффициент полезного действия тепловых машин, в которых продольное перемещение поршня преобразуется во вращательное движение выходного звена.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

  1. Спирально-штоковый двигатель, содержащий корпус, поршни, штоки и выходное звено, представляющее собой зубчатое колесо, отличающийся тем, что штоки установлены друг против друга с возможностью поворота вокруг своей оси при продольном передвижении, на наружной поверхности каждого из которых выполнены профильные спиральные канавки противоположного направления, одни из которых через кинематическое звено взаимодействуют с корпусом, а другие таким же образом - с выходным звеном, между последним и спиральными канавками установлены муфты свободного хода для односторонней передачи крутящего момента.

  2. Спирально-штоковый двигатель по п.1, отличающийся тем, что кинематическое звено выполнено в виде шариковой пары.

Версия для печатиДата публикации 27.12.2006гг

www.shram.kiev.ua

Спирально-штоковый двигатель

 

Двигатель предназначен для использования в двигателестроении. Двигатель содержит корпус, поршни, штоки и выходное звено, представляющее собой зубчатое колесо. Штоки установлены друг против друга с возможностью поворота вокруг своей оси при продольном передвижении, на наружных поверхностях штоков выполнены образующие многогранник спиральные поверхности, одни из которых контактируют с корпусом, а другие - с выходным звеном, между последним и спиральными поверхностями расположены муфты свободного хода для односторонней передачи крутящего момента. Кинематическое звено, контактирующее со спиральными поверхностями, выполнено в виде валов. Изобретение обеспечивает повышение кпд. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к энергетике, а именно к тепловым двигателям, преобразующим кинетическую энергию расширяющихся газов сгораемого топлива в механическую работу. К двигателям, у которых продольное перемещение поршня от давления расширяющих газов преобразуется во вращательное движение выходного звена. Изобретение может использоваться в любых механизмах, преобразующих продольное движение поршня во вращательное движение выходного звена (паровая машина, двигатель Стирлинга и т.п.).

Известна конструкция поршневого двигателя внутреннего сгорания, у которого цилиндры с поршнями расположены на одной оси напротив друг друга и соединены между собой штоком. В середине шток соединен с коленвалом, преобразующим поступательное движение поршней во вращательное движение маховика (см. а/с 118471).

Недостатком названной конструкции является то, что при совершении поршнем рабочего хода, коленвал может сделать только полоборота и для дальнейшего вращательного движения требуется использовать рабочий ход другого поршня или накопленную энергию вращения маховика. Указанный недостаток присутствует во всех механизмах, использующих кривошипно-шатунный механизм для преобразования поступательного движения во вращательное движение.

Известны конструкции механизмов, в которых с целью преобразования поступательного движения поплавка во вращательное движение зубчатого колеса, используется шток со спиральными канавками, имеющими противоположное направление (см. а/с 1032210 и советский патент 2653, кл. 88 В3 1923 года).

Недостатком указанных конструкций является то, что при обратном ходе поплавка и штока, зубчатое колесо после остановки также начинает вращаться в обратном направлении. Кроме того, высокое удельное давление, действующее на пальцы, вызывает заклинивание подшипников, приводящее к поломке механизма.

Заявляемое изобретение направлено на устранение вышеупомянутых недостатков, и от его использования может быть получен следующий технический результат - увеличение коэффициента полезного действия поршневого двигателя путем увеличения частоты вращения выходного звена при продольном перемещении поршня во время рабочего хода.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в спирально-штоковом двигателе штоки расположены друг против друга с возможностью поворота вокруг своей оси при продольном перемещении, на наружной поверхности каждого из которых выполнены спиральные поверхности противоположного направления, одни из которых через кинематическую связь контактируют с корпусом, а другие - таким же образом с выходным звеном. Между последним и спиральной поверхностью расположена муфта свободного хода для односторонней передачи крутящего момента. Кинематическая связь между спиральными поверхностями, образующими многогранник, и корпусом осуществляется посредством валов, установленных в корпусе на подшипниках. Кинематическая связь между спиральными поверхностями противоположного направления и выходным звеном осуществляется также через валы и через муфту свободного хода.

На фиг. 1 изображен общий вид штокового двигателя в разрезе; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Спирально-штоковый двигатель состоит из корпуса 1, поршней 2, 3 со штоками 4, 5, которые расположены друг против друга с возможностью поворота вокруг своей оси при продольном перемещении. На наружной поверхности штоков 4, 5 выполнены спиральные поверхности 6, 7 противоположного направления. Спиральные поверхности контактируют с соответствующими валами 8, которые представляют собой кинематическое звено, служащее для взаимодействия одних из спиральных поверхностей 6 с корпусом 1, других спиральных поверхностей 7 противоположного направления с муфтой 10 и с выходным звеном - зубчатое колесо 9. Между выходным звеном и спиральными поверхностями 7 установлены вместе с кинематическим звеном муфты 10, 11 свободного хода для односторонней передачи крутящего момента.

Спирально-штоковый двигатель предложенной конструкции работает, т.е. преобразовывает возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение выходного звена следующим образом: поршень 2 продольно перемещается от воздействия расширяющихся газов сгораемой топливо-воздушной смеси или от давления других энергоносителей (водяной пар, газ, жидкость), подаваемых в цилиндры двигателя. Поршень передвигает соответственно штоки 4, 5, которые за счет контакта спиральными поверхностями 6, через кинематическое звено (валы 8) с корпусом 1, поворачиваются вокруг своей оси. При своем вращении каждый шток 4, 5 поворачивает соответствующую муфту 10, 11 и находящееся с ними в зацеплении зубчатое колесо 9. Муфты 10, 11, контактируя установленными в ней валами 8 (кинематическое звено) со спиральными поверхностями 7 противоположного направления, также поворачиваются от воздействия силы, передвигающей каждый шток 4, 5. В результате того, что муфты 10, 11 и зубчатое колесо 9 вращаются со штоками, а также поворачиваются самостоятельно от взаимодействия со спиральными поверхностями противоположного направления, то угол их поворота увеличивается в два раза.

При конструктивном исполнении, когда шаги спиральных поверхностей левого 6 и правого 7 направлений равны и рабочий ход поршня 2, 3 равен шагу спиралей, то зубчатое колесо 9 будет совершать два полных оборота на один полный рабочий ход поршня. Для сравнения: применяемый в конструкциях поршневых двигателей внутреннего сгорания преобразователь возвратно-поступательного движения поршня (кривошипно-шатунный механизм) во вращательное движение выходного звена (маховик), позволяет на один полный рабочий ход поршня повернуть выходное звено только на половину оборота.

Эффективность преобразования продольной силы, передвигающей поршень, во вращение зубчатого колеса при указанном условии увеличивается в четыре раза. Изменяя величину шагов спиральных поверхностей и хода поршня, можно и изменять конечный результат. С увеличением шага спиральных плоскостей число оборотов выходного звена уменьшается, а величина крутящего момента увеличивается. И наоборот, величина крутящего момента уменьшается с уменьшением шага спиральных поверхностей, а число оборотов выходного звена увеличивается.

С целью возвращения поршня 2, штока 4 и муфты 10 в исходное положение для повторного совершения действия, продольно перемещается поршень 3. При его передвижении так же, как и при передвижении поршня 2, происходит преобразование продольной силы во вращение выходного звена 9, которое при этом не изменяет направление своего вращения, т.к. здесь в кинематическом звене содержится муфта свободного хода, передающая крутящий момент только в одну сторону.

Предлагаемая конструкция спирально-штокового двигателя позволяет значительно повысить коэффициент полезного действия и надежность тепловых двигателей, в которых продольное передвижение поршня преобразуется во вращательное движение выходного звена. Повышение коэффициента полезного действия означает получение большего количества механической работы при использовании меньшего количества топлива, что в свою очередь весьма благоприятно влияет на экологическое состояние окружающей природы за счет уменьшения выброса количества отработанных газов и снизить степень их токсичности.

Использование изобретения на тепловых электростанциях позволит повторно использовать отработанный в турбинах водяной пар для вращения генератора электрического тока и производить его дополнительно к выработанному на турбинах.

Весьма эффективным будет применение данного технического решения в конструкциях двигателей внешнего сгорания, где после рабочего хода необходимо поршню сделать остановку для охлаждения рабочего тела.

1. Спирально-штоковый двигатель, содержащий корпус, поршни, штоки и выходное звено, представляющее собой зубчатое колесо, отличающийся тем, что штоки установлены друг против друга с возможностью поворота вокруг своей оси при продольном передвижении, на наружной поверхности каждого из которых выполнены образующие многогранник спиральные поверхности, одни из которых через кинематическое звено контактируют с корпусом, а другие таким же образом - с выходным звеном, между последним и спиральными плоскостями расположены муфты свободного хода для односторонней передачи крутящего момента.

2. Спирально-штоковый двигатель по п. 1, отличающийся тем, что кинематическое звено, контактирующее со спиральными поверхностями, выполнено в виде валов.

Рисунок 1, Рисунок 2

www.findpatent.ru

Спирально-штоковый двигатель | Банк патентов

Двигатель предназначен для использования в энергомашиностроении. Двигатель содержит корпус, поршни, штоки и выходное звено в виде зубчатого колеса. Штоки имеют профильные спиральные канавки противоположного направления и установлены с возможностью поворота вокруг оси, причем одни штоки через кинематическое звено взаимодействуют с корпусом, а другие - с выходным звеном, между последним и спиральными канавками установлены муфты свободного хода, а кинематическое звено выполнено в виде шариковой пары. Изобретение обеспечивает повышение кпд. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к энергетике, может быть использовано в двигателях, преобразующих кинетическую энергию расширяющихся газов, передвигающих поршень, во вращательное движение выходного звена. Двигатель может быть использован на тепловых электростанциях, где продольное перемещение поршня от воздействий перегретого пара, подаваемого в цилиндры, будет преобразовано во вращение зубчатого колеса и электрогенератора. Также двигатель может применяться на автомобилях, тракторах, судах (надводных, подводных, воздушных) и тепловозах. Известны конструкции двигателей внутреннего сгорания, у которых цилиндры с поршнями расположены на одной оси напротив друг друга и соединены штоком. В середине шток соединен с коленвалом, преобразующим поступательное движение поршней во вращательное (см. а. с. 118471, МКЛ F 01 В 9/02). Недостатком такой конструкции является то, что при совершении поршнем рабочего хода, коленвал может сделать только полоборота и для дальнейшего вращения используется рабочий ход другого поршня или энергия вращения маховика. Указанный недостаток имеется во всех механизмах, использующих кривошип для преобразования поступательного движения во вращательное. Известна конструкция волнового двигателя, где на внутренней поверхности поплавка, взаимодействующего с валом, выполнена перекрещивающаяся винтовая нарезка (см. патент 2653, МКЛ F 03 В 13/16). Недостатком указанной конструкции является то, что при продольном передвижении поплавка в преобразовании поступательного движения во вращательное участвует винтовая нарезка только одного направления. В результате этого при его перемещении на длину шага витка вал сделает только один оборот. При большей величине перемещения частота вращения будет кратной шагу витка. Наиболее близким по технической сущности является волновая электростанция, содержащая корпус и шестерню, снабженные закрепленными в них штифтами, которые располагаются в спиральных пазах вала (см. а. с. 1032210, МКЛ F 03 В 13/12). Недостатком этой конструкции является то, что при обратном ходе поплавка со штоком шестерня вращается в другую сторону. Последовательное расположение спиральных пазов с противоположным направлением спиралей увеличивает габариты конструкции и снижает эффективность преобразования возвратно-поступательного движения [B-ПД] поплавка во вращение электрогенератора, а значит, и снижает КПД. Заявляемое изобретение направлено на устранение вышеупомянутых недостатков, и от его использования может быть получен следующий технический результат: увеличение коэффициента полезного действия (КПД) двигателя путем повышения эффективности преобразования продольной силы, перемещающей поршень, во вращение выходного звена. Указанный технический результат достигается за счет того, что в штоковом двигателе штоки установлены друг против друга с возможностью поворота вокруг своей оси при продольном перемещении, на наружной поверхности каждого из которых выполнены профильные спиральные канавки противоположного направления, одни из которых через кинематическую связь взаимодействуют с корпусом, а другие - таким же образом с выходным звеном, между последним и спиральными канавками установлена муфта свободного хода для односторонней передачи крутящего момента. Кинематическая связь осуществляется посредством шариковой пары. На фиг.1 представлен общий вид штокового двигателя в разрезе. На фиг.2 - разрез А-А по фиг.1. Штоковый двигатель состоит из корпуса 1, поршней 2, 3 со штоками 4. 5, которые расположены друг против друга с возможностью поворота вокруг своей оси при продольном перемещении. На наружной поверхности штоков 4, 5 выполнены профильные спиральные канавки 6, 7 противоположного направления. В канавках 6, 7 соответственно размещены соответствующие шариковые пары 8, каждая из которых представляет собой кинематическое звено, служащее для взаимодействия одних из канавок 6 с корпусом 1, а других канавок 7 с выходным звеном - зубчатое колесо 9. Между выходным звеном и спиральными канавками 7 установлены муфты 10, 11 свободного хода для односторонней передачи крутящего момента. Штоковый двигатель предложенной конструкции работает следующим образом. Поршень 2 перемещается от воздействия газов сгораемой топливовоздушной смеси или от давления других энергоносителей (пар, газ, жидкость), подаваемых в цилиндры, передвигает соответственно штоки 4, 5, которые за счет зацепления спиральными канавками 6 через кинематическое звено (шариковую пару) 8 с корпусом 1 поворачиваются вокруг своей оси. При своем вращении каждый шток 4, 5 поворачивает соответствующую муфту 10, 11 и находящееся с ним в зацеплении зубчатое колеcо 9. Муфта 10, 11, контактируя с шариковой парой 8 с профильными спиральными канавками 7 противоположного направления, также поворачивается от воздействия силы, передвигающей каждый шток 4, 5. В результате того, что муфты 10, 11 и зубчатое колесо 9 вращаются со штоками, а также поворачиваются самостоятельно от взаимодействия со спиральными канавками противоположного направления, то угол их поворота увеличивается в два раза. Для возвращения поршня 2, штока 4 и муфты 10 в исходное положение перемещаем поршень 3. При его передвижении также происходит преобразование продольной силы во вращение. Муфта 11 передает крутящий момент только в одну сторону. Предлагаемая конструкция штокового двигателя позволяет значительно повысить коэффициент полезного действия тепловых машин, в которых продольное перемещение поршня преобразуется во вращательное движение выходного звена.

Формула изобретения

1. Спирально-штоковый двигатель, содержащий корпус, поршни, штоки и выходное звено, представляющее собой зубчатое колесо, отличающийся тем, что штоки установлены друг против друга с возможностью поворота вокруг своей оси при продольном передвижении, на наружной поверхности каждого из которых выполнены профильные спиральные канавки противоположного направления, одни из которых через кинематическое звено взаимодействуют с корпусом, а другие таким же образом - с выходным звеном, между последним и спиральными канавками установлены муфты свободного хода для односторонней передачи крутящего момента. 2. Спирально-штоковый двигатель по п.1, отличающийся тем, что кинематическое звено выполнено в виде шариковой пары.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 26.05.2003

Извещение опубликовано: 27.04.2005        БИ: 12/2005

bankpatentov.ru


Смотрите также