Генератор мощности

(19) (11) 4(51) Г 04 В 17 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОБРЕТЕ ОПИСА ПАТЕНТ/ 11.198 некого ем, что упл виде сферич с чаю ние вып нен(54)(57) 1. ГЕНЕРАТОР МОЩНОСТИ, содержащий связанные между собой приводной двигатель и насос, расположенные в корпусе с. центральным отверстием для прохода вала, состоящим из трех разделенных неподвижными перегородками отсеков, при этом в центральном отсеке размещен блок цилиндров приводного двигателя с поршнями, соединенными при помощи штоков с качающимся относительно вала диском, расположенным в смежном отсеке, причем штоки связаны с диском при помощи шаровых шарнйро о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения боковой нагрузки на поршень и обеспечения герметизации отсеков один от другого, каждый шаровой шарнир, соединяющий шток поршня с качающимся диском, выполнен с двумя контактными сферическими поверхностями, причем сферическая поверхность, находящаяс ерстию. 3. Ген а ю щ и атор по п с я тем 1, отличто уплотнениеугого шарнира,угого материалаканавкой и цилиндрической поной с наружнойтойкой втулкидля прохода иде упр из упр аружнойполнено в меющего ди кольцевой ево нутренн ерхност опряж ью,стью износоерстием поверх с осев т(21) (22) (31) (32) (33) (46) (72) (71) (Сос э Аэ (53) (56) 261 7558/25-0612.05. 78О/17751912.05.77Бельгия23.03.85. Бюл. УМарсель ЖирнаерС.Е.К.А. Сосьетеете дАнтрепризонотик) (Бельгия621.223(088.8)1. Патент США 94-60, 1965. в контакте с качающимся диском, имеет радиус кривизны больший, чем радиус сферической поверхности, находящейся в контакте со штоком, а последний в зоне пересечения с неподвижной перегородкой снабжен уплотнением, охватывающим шток и установленным с возможностью контакта со стенками неподвижной перегородки, имеющей отверстие для установки указанного уплотнения.2. Генератор по п. 1, о т л ишарнира, имеющего диск с кольцевоинаружной канавкой и внутренним сферическим осевым отверстием, сопряженным со сферическим телом, имеющим осевое отверстие для проходаштока, причем уплотнение шарнирноустановлено в сквозном отверстииперегородки с гарантированным радиальным зазором относительно перегородки, и торцевые стенки кольцевой канавки охватывают участки стенки перегородки, примыкающие к от 11472541147254Фиаказ 1388/4 б Тираж 586 Подписно ал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 41147Изобретение относится к насосостроению, в частности к насосам,агрегатированным с приводным двигателем, для преобразования энергии топлива приводного двигателя в энергиюрабочей жидкости, перекачиваемойнасосом.Известен генератор мощности, содержащий связанные между собой приводной двигатель и насос, размещенныев корпусе с центральным отверстиемдля прохода вала, состоящим из трехразделенных неподвижными перегородками отсеков, при этом в центральном отсеке размещен блок цилиндровприводного двигателя с поршнями, соединенными при помощи штоков с качающимся относительно вала диском,расположенным в смежном отсеке, причем штоки связаны с диском при20помощи шаровых шарниров Ц .При работе известного генератораего диск, связанный штоками с поршнями блока цилиндров приводного двигателя, совершает качательное движение,25при этом из-за особенностей кинематической связи поршень нагружаетсябоковой силой, что снижает механический КПД приводного двигателяси способствует преждевременному30износу поршней. Отсек приводногодвигателя в известнЬм устройствесообщается с отсеком, где расположен качающийся диск, в результатегазы из цилиндров приводного двигателя внутреннего сгорания прорываются в отсек с качающимся диском,что приводит к ускорению окислительных процессов в масле системсмазки, при этом масло быстрее теряет свои эксплуатационные качества,и долговечность узлов трения,подлежащих смазке, существенноуменьшается.Цель изобретения - уменьшениебоковой нагрузки на поршень и обес -печение герметизации отсеков одинот другого. Эта цель достигается тем, что в генераторе мощности, содержащем 50 связанные между собой приводной двигатель и насос, размещенные в корпусе с центральным отверстием для прохода .вала, состоящим из трех разделенных неподвижными перегородками 55 отсеков, при этом центральный отсек содержит блок цилиндров приводного двиГателя с поршнями, соединенными 254 2при помощи штоков с качающимся относительно вала диском, расположенном в смежном отсеке, причем штокисвязаны с диском при помощи шаровыхшарниров, каждый шаровой шарнир,соединяющий шток поршня с качающимсядиском, выполнен с двумя контактнымисферическими поверхностями, а сферическая поверхность, находящаясяв контакте с качающимся диском, имеет радиус кривизны больший, чемрадиус сферической поверхности, находящейся в контакте со штоком,а последний в зоне пересечения с неподвижной перегородкой снабжен уплотнением, охватывающим шток и установленным с возможностью контактасо стенками неподвижной перегородки,имеющей отверстие для установки указанного уплотнения.При этом уплотнение выполненов виде сферического шарнира, включающего диск с кольцевой наружной канавкой и внутренним сферическим осевым отверстием, сопряженным со сферическим телом, имеющим осевое отверстие для прохода штока,причем уплотнение шарнирно установлено в сквозном отверстии перегородки с гарантированным радиальным зазором относительно перегородки, и торцевыестенки кольцевой, канавки охватываютучастки стенки перегородки, примыкающие к отверстию,Кроме того, уплотнение можетбыть выполнено в виде упругого шарнира, включающего диск из упругого материала с кольцевой наружной канавкой и внутренней осевой цилиндрической поверхностью, сопряженнойс наружной поверхностью износостойкой втулки с осевым отверстием дляпрохода штока.На фиг. 1 изображена схема подключения генератора к внешней нагрузке; на фиг. 2 - вариант схемыподключения генератора к внешнейнагрузке, на фиг. 3 - вариант исполнения поршня насоса, показанногона фиг. 1; на фиг, 4 - вариант исполнения генератора с двумя насосными блоками, на фиг. 5 - вавиант исполнения генератора с одним насоснымблоком, на фиг. 6 - вариант исполнения уплотнения штока в виде сферического шарнира, на фиг. 7 - вариант.исполнения уплотнения штока в видеупругого шарнира, на фиг. 8 - вариант исполнения генератора с компрес3 11472 сорным блоком; на фиг. 9 - модифицированный вариант исполнения генератора с компрессорным блоком, показанного на фиг. 8; на фиг, 10 - сечение А-А на фиг. 9.5Генератор мощности представляет собой приводной двигатель, содержащий (фиг. 1) цилиндр 1 с поршнем 2, при помощи штока .3 связанный с проходным поршнем 4 насоса высокого 1 О давления, включающего цилиндр 5 с впускным отверстием 6 и выпускным отверстием 7 с нагнетательным каналом 8 . Выход насоса при помощи нагнетательной гидролинии 9 и распределительного устройства 10 подключен к внешней нагрузке, например гидромотору 11 с вращательным движением выходного звена. Выход гидромотора через распределительное устройство 10 сообщен с гидробаком 12, Рабочая жидкость из гидробака 12 подается во впускное отверстие 6 цилиндра насоса при помощи подпиточного насоса 13, в нагнетательную гидролинию которого вклю чен регулировочный клапан 14 с возвратной линией 15. В гидролинии 9 установлен гидроклапан 16, позволяющий отключить гидромотор 11, не останавливая насоса, при этом нагнетаемая насосом рабочая жидкость по гидролинии 17 возвращается в гидробак 12. Таким образом, на фиг. 1 показана схема использования генератора мощности в схеме с разомкнутым контуром циркуляции. Однако35 генератор мощности может быть использован в схеме с замкнутым контуром циркуляции, как это показано на фиг, 2. Отличие этой схемы состоит в том, что между распределительным устройством 10 и впускным отверстием 6 насоса включена гидро- линия 18 низкого давления, образующая совместно с гидролиниями подвода и отвода гидромотора и нагнетательной линией 9 замкнутый контур циркуляции.Замкнутый контур циркуляции снабжен необходимой гидроаппаратурой, позволяющей осуществлять регулирование выходных параметров привода. К нагнетательной гидролинии 9 подключен гидроаккумулятор 19 с изменяемой характеристикой, а к гидроли нии 18 низкого давления - гидроаккумулятор 20 и подпорный клапан 21. Между нагнетательной гидролинией 9 и гид 54 4ролинией 18 низкого давления включен предохранительный клапан 22.Проходной поршень 4 насоса высокого давления имеет на торце 23 проходное отверстие 24 и снабжен упором 25 с пазами 26 для прохода жидкости. Между торцем 23 и упором 25 размещен с возможностью ограниченного перемещения хвостовик 27 штока 3, связанного с поршнем 2 приводного двигателя. При ходе штока 3 влево хвостовик 27 взаимодействует с упором 25, и поршень 4 перемещается совместно со штоком 3, при этом рабочий цилиндр 5 через впускное отверстие 6, пазы 26 и проходное отверстие 24 заполняется рабочей жидкостью. При ходе штока 3 вправо хвостовик 27 взаимодействует с торцем 23 поршня и последний перемещается совместно со штоком 3, вытесняя рабочую жидкость через выпускное отверстие 7 и нагнетательный клапан 8 в нагнетательную гидролинию 9.Конструктивно генератор мощности может быть реализован следующим образом.Генератор мощности содержит корпус 28 с отверстием для прохода вала 29, состоящий из трех разделенных неподвижными перегородками 30 и 31 отсеков 32-34, при этом центральный отсек 32 включает блок цилиндров 35 приводного двигателя с поршнями 36 при помощи штоков 37 с качающимся относительно вала 29 диском 38, расположенным в смежных отсеках 33 и 34, причем штоки 37 связаны с соответствующим диском 38 при помощи. шаровых шарниров 39 (фиг. 4) . К каждому крайнему отсеку 33 или 34 прикреплен насос высокого давления, включающий связанные с качающимся диском 38 плунжера 40, установленные с возможностью возвратно- поступательного движения в рабочих цилиндрах 41. Каждый цилиндр 41 имеет головку 42 со всасывающим 43 и нагнетательным 44 клапанами, причем рабочая жидкость ко всасывающим клапанам 43 подается при помощи насоса 13 подпитки. Каждый шаровой шарнир, соединяющий шток 37 поршня 36 с качающимся диском 38, выполнен двойным с двумя контактными сферическими поверхностями 45 и 46, причем сферическаяповерхность 46, находящаяся в контакте с качающимся диском 38, имеет радиус кривизны больший, чем радиус сферической поверхности 45, находящейся в контакте со штоком 37. 5Каждый шток 37 в зоне пересечения с соответствующей перегородкой 30 или 31 снабжен уплотнением, охватывающим шток 37 и установленным с возможностью контакта со стенками 10 неподвижной перегородки 30 или 31, имеющей отверстие 47 для установки этого уплотнения. Уплотнение может быть выполнено в виде сферического шарнира, включающего диск 48 с коль цевой наружной канавкой 49 и внутренним сферическим осевым отверстием 50, сопряженным со сферическим телом 51, имеющим осевое отверстие для прохода штока 37, причем уплот нение шарнирно установлено в сквозном отверстии 47 перегородки 30 с гарантированным радиальным зазором относительно перегородки и торцевые стенки кольцевой канавки 49 охваты вают участки стенки перегородки 30, примыкающей к отверстию 47 (фиг. 6).Изобретение предусматривает другой вариант исполнения уплотнения - в виде упругого шарнира, включающего 30 диск 52 из упругого материала с кольцевой наружной канавкой и внутренней осевой цилиндрической поверхностью, сопряженной с наружной поверхностью износостоикои втулки 53 с осевым отверстием для прохода штока 37 (фиг. 7).Представленный на фиг. 5 генератор мощности отличается от генераторе мощности, изображенного на 40 фиг. 4, тем, что в нем предусмотрен один насосный блок, который приводится качающимся, диском 38, расположенным в отсеке 33 и связанным валом 29 с вторым качающимся диском 45 38, расположенным в отсеке 34, что позволяет реализовать в энергию потока насоса всю мощность, развиваемую приводным двигателем. В указанном варианте исполнения, отсеки герметизируются при помощи уплотнения, представленного на фиг. 6 .На фиг. 8 и,9 представлен вариант исполнения генератора мощности, в котором вместо насоса высокого давления установлен компрессор, причем компрессор размещен в одном отсеке с приводным двигателем.В этом варианте исполнения генератор мощности имеет один рабочий цилиндр 54 с двумя поршнями 36, связанными с качающимися дисками 38 так же, как в генераторе, показанном на фиг. 5, а компрессор, эквивалентный по мощности насосу высокого давления, включает пва оппозитно установленных в цилиндре 55 поршни 56 и 57, связанные штоками 58 с соответс гвующими качающимися дисками 38. В варианте исполнения, показанном на фиг. 8, всасывающие клапаны 59 расположены в поршнях 56 и 57, а нагнетательные клапаны 60 прикреплены к цилиндру 55, а в варианте исполнения, показанном на фиг. 9, и всасывающий 59 и нагнетательный 60 клапаны прикреплены к цилиндру 55 (фиг. 10).Таким образом, при реализации изобретения введением двойных шаровых шарниров между штоком поршня приводного двигателя и качающимся диском достигается уменьшение бокового усилия, действующего на поршень, что обеспечивает повышение КПД генератора мощности. Важным результатом от реализации изобретения в части герметизации отсеков является также возможность предусмотреть независимую и эффективную систему смазки как для приводного двигателя, расположенного в центральном отсеке так и для механизмов, расположенных в смежных отсеках, что позволяет существенно повысить долговечность генератора мощности.