Установка преобразования мощности

04 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕЦОЬСТВО СССР)МО ащаааЪ является упрощеение эффективнопутем улучшенияконструкции двиЦелью изобретенияние конструкции и повышс 1 и работы устройствагЕрметизации элементовгателя.На фиг.1 показана узевания мощности, продфиг.2 - разрез Х-Х наустановка в разрезе послчэтого вала на 45 относипоказанного на фиг.2; на преобраазреэ; на фиг,3 - та коленстановкаольныйфиг.1; не повоотельно ифиг.4 -ложе ния, становка(56) Патент США Ме 4441869,кл. Р 01 С 1/00, 1984.(54) УСТАНОВКА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ мощности(57) Использование: в качестве двигателя насоса или компрессора, Сущность изобретения: пластина размещена с воэможностью качательного движения вокруг цапф на пластине, Ось качательного движения расположена в центре расточки корпуса и под прямым углом к оси вращения вала, образуя поршнем четыре рабочих камеры. Поршни Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве двигателя, насоса или компрессо- рв снабжены сегментными элементами, неподвижно соединенными с валами и жестко установленными на оси. Ось проходит через центр расточки корпуса под углом к оси валов. Периферийная поверхность каждого поршня имеет форму части шара, наиболее удаленные друг от друга участки к-рой соединены с промежуточной ступицей. Рабочая площадь каждого поршня образована двумя плоскими поверхностями, расположенными под углом друг к другу, Периферийная поверхность каждого поршня включает в себя сферическую поверхность соответствующего сегментного элемента, Промежуточная ступица имеет цилиндрические участки и расположена с возможностью качательного движения в ответных выемках, выполненных в пластине. Впускные и выпускные отверстия расположены в корпусе с возможностью периодического полного или частичного перекрытия их поршнем и (или) пластиной, 6 з.п. ф-лы, 12 ил. в разрезе по оси общего коленчатого вала; на фиг.5 - установка в виде поршневого парового двигателя с тройным расширением; на фиг,6 - часть установки, изображенной на фиг.5, разрез; на фиг.7 - установка, используемая в качестве восьмикамерного двигателя Стирлинга; на фиг,8 - управляющее устройство для двигателя Стирлинга согласно фиг.7, поперечный разрез; на фиг,9 - управляющее устройство для двигателя Стирлинга согласно фиг.7, продольный разрез; на фиг.10 - установка в виде четыректактного двигателя, продольный разрез; на фиг,11 - установка в виде четырехтактного двигателя, поперечный разрез; на фиг.12 -1Корректор С,Петруше тор С.Кулакова Тираж Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 Заказ 291 ВНИИчетыре такта для соответствующих четырех камер двигателя в установке согласно фиг.10 и 11.Установка преобразования мощности содержит корпус 1 со сферической расточкой 2, в которой размещена пара оппозитных поршней 3 и 4 двойного действия, жестко соединенных друг с другом посредствам промежуточной ступицы 5, установленной с возможностью вращения в корпусе 1, В корпусе 1 с возможностью возвратно-вращательного перемещения вокруг цапф б, размещена пластина 7, на которой жестко закреплены цапфы 6, установленные с воэможностью вращения в стенках корпуса 1. Поршни 3 и 4 закреплены на соосных валах 8 и 9 и расположены центрально симметрично относительно промежуточной ступицы Б по обе стороны 10 пластины 7 с воэможностью взаимодействия с последней с образованием рабочих объемов 11 и 12. Ось 13 возвратного вращения пластины 7 расположена в центре расточки 2 корпуса 1 и под прямым углом к оси вращения валов 8 и 9, образуя с поршнями 3 и 4 четыре рабочих камеры. Поршни 3 и 4 снабжены сегментными элементами 14 и 15, неподвижно соединенными с валами 8 и 9 и жестко установленными на оси 13, проходящей через центр расточкикорпуса 1 под углом к оси валов 8 и 9, при этом периферийная поверхность каждого поршня 3 и 4 имеет форму части шара, наиболее удаленные друг от друга участки которой соединены с промежуточной ступицей 5, а рабочая площадь каждого поршня 3 и 4 образована двумя плоскими поверхностями, расположенными под углом друг к другу, причем периферийная поверхность каждого поршня 3 и 4 включает в себя сферическую поверхность соответствующего сегментного элемента 14 и 15, Промежуточная ступица 5 имеет цилиндрические участки и расположена с возможностью возвратно-вращательного движения в ответных выемках 16 и 17, выполненных в пластине 7. В корпусе 1 расположены впускные и выпускные отверстия 18 и 19 с воэможностью периодического полного или частичного перекрытия их поршнями 3 и 4 и/или пластиной 7,Установка можетбыть выполненатаким образом, что валы 8 и 9, сегментные участки 14 и 15 и ось 13 соединены между собой в жесткий коленчатый вал 20, установленный с возможностью вращения внутри поршней 3 и 4 на подшипниках качения 21,Установка может быть выполнена таким образом, что коленчатый вал 20 выполнен зацело, а поршни 3 и 4 и ступица 5 выполнены из нескольких, соединенных в продольном направлении секций.Установка может быть выполнена такимобразом, что сферические периферийные5 поверхности пластины 7 на участках траектории, соответствующих максимальному иминимальному объемам рабочей камеры 11и 12, перекрывают впускное и выпускноеотверстия 18 и 19, расположенные по обе10 стороны пластины 7, а на участках увеличения и уменьшения объема рабочей камеры11 и 12 сообщают последние соответственно с впускным и выпускным отверстиями 18и 19,15 Установка может быть выполнена такимобразом, что сферические периферийныеповерхности пластины 7 имеют наибольшую ширину в зоне расположения цапф 6,причем ширина периферийных поверхно 20 стей уменьшается по мере удаления от цапф6 по окружности сферы к оси вращения промежуточной ступицы 5, при этом пластина 7выполнена с двумя полудисковыми частями22, соединенными между собой посредст 25, вом переходных элементов 23, контактирующих с соответствующими поверхностямипоршней 3 и 4 и ступицы 5,Установка может быть выполнена такимобразом, что впускные и выпускные отвер 30 стия 18 и 19 расположены с возможностьюперекрытия периферийными поверхностями поршней 3 и 4 и пластиной 7,Установка может быть выполнена такимобразом, что впускные и выпускные отвер 35 стил 18 и 19 периодически перекрываютсятолько при движении поршней 3 и 4 и пластиныы 7 относител ь но ко рпуса 1.Установка работает следующим образом.40 Рабочие камеры 11 и 12 (фиг.1) формируются при максимальном объеме на противоположных сторонах пластины 7 междупоршнями 3 и 4 и пластиной 7.В положении, изображенном на фиг.2,% отверстия 18 и 19 перекрываются сферическими поверхностями пластины 7. При повороте пластины 7 в направлении вращенияколенчатого вала от положения, указанногона фиг.2,.вызываемом поворотом этого ко 50 ленчатаго вала, связанного с поршнями 3 и4, вокруг оси Х-Х, и соответствующем наклоне самой пластины 7 каждое отверстие 18 и19 будет расположено напротив соответствующих рабочих камер 11 и 12. При движе 55 нии пластины 7 от положения, показанногона фиг.З, к другому положению поршней 3 и4 пластина 7 будет наклоняться обратно кисходному положению, показанному нафиг,2. Благодаря чему рабочая камера 11будет продолжать уменьшагься в объеме к50 в и, а рабочая камера 12 будет продолжать увеличиваться по объему до щах после поворота блока поршней 3 и 4 на 180 от исходного положения, показанного на фиг.1 и 2,Во время поворота на 360 каждая рабочая камера 11 и 12 осуществит полностью замкнутый рабочий цикл с впуском и выпуском рабочей среды.На фиг.1-4 установка может использоваться в качестве компрессора или насоса для подачи газообразной или жидкой среды,На фиг,5 показан вариант использования установки в качестве поршневого парового двигателя с трехступенчатым расширением, в котором три паровых двигателя 24, 25 и 26 соединены последовательно. Двигатель 24 запитывается острым паром, поступающим от парового котла 27 через две параллельные паровые питающие трубки 28 и 29, а отработанный пар от двигателя поступает в соседний двигатель 25 через две параллельные паровые трубки 30 и 31, откуда отработанный пар поступает через две паровые трубки 32 и 33 в третий двигатель 26, а отработанный пар через две паровые трубки 34 и 35 подается на паровой конденсатор 36. От конденсатора 36 конденсат подается через трубку 37 на каскадный резервуар 38, от которого отходит трубка, разветвляющаяся на два патрубка 39 и 40, идущих к четырехкамерному питательному. насосу 41, От питательного насоса 41 два патрубка 42 и 43 соединяются с паровым котлом 27,На фиг.7 установка используется в качестве восьмикамерного двигателя Стирлинга Или двигателя с замкнутой регенеративной схемой с тепловым восстановлением, в которых рабочая среда сжимается и расширяется при различных температурных параметрах. На фиг,7 показаны четыре направляющих канала 44, 45, 46 и 47 между двумя моторными блоками 48 и 49, Каждая из четырех камер 50, 51, 52 и 53 в одном моторном блоке 49 соединяется с соответствующим каналом 47 и камерой 50 в другом мотсрном блоке 48, при этом поршни 54 в одном моторном блоке 48 сдвинуты по фазе на 90 относительно поршней 54 в другом моторном блоке 49, что приводит к сжатию рабочей среды между поршнями 54 в одном блоке на определенных стадиях рабочего цикла, на других стадиях - расширению среды, а на последующих стадиях осуществляют передачу среды от одной рабочей камеры к другой. Мотор Стирлинга сконструирован одновременно со схемой конденсирования,5 10 15 20 25 30 35 40 На фиг. 8 и 9 изображено гидравлическое соединение между цапфой 55 в одном моторном блоке 56 и цапфой вала 57 в другом моторном блоке 58. Одна цапфа 55 вала жестко соединена с первым поршневым элементом 59, а другая цапфа 57 жестко соединена с другим поршневым элементом 60. Поршневые элементы 59 и 60 размещены в общей камере 61 в общем корпусе 1, При помощи рукоятки 62 в клапане 63 можно осуществить посредством каналов 64 и 65 гидравлического управления перемещение поршневых элементов 59 и 60 навстречу друг другу или наоборот. Таким образом в данном случае имеется возможность реверсировать направление вращения, начиная с нулевого положения. После этого отклонение может возрастать до 90 и продолжать увеличиваться до 180.На фиг.10, 11 и 12 изображен четырыхтактный двигатель внутреннего сгорания 66 с корпусом 67, выполненным из двух корпусных элементов 68 и 69, Аналогичная конструкция может использоваться и в случае двухтактного двигателя внутреннего сгорания,На фиг.10 изображены четыре совмещенные свечи зажигания и топливные клапаны 70, 71, 72 и 73, т,е. единый блок из свечи зажигания и топливного клапана для соответствующей камеры 74, 75, 76 и 77, а также два управляемых клапаном канала выпуска 78 и 79 и два управляемых клапаном канала продувки 80 и 81, соединенных с отдельным клапаном 82, т.е. канал для соответствующей пары камер. Одновременно управление свечами зажигания и топливными клапанами может осуществляться известным ранее способом. Одновременное управление открытием и закрытиемканалов выпуска и продувки может осуществляться частично за счет клапанного управления и частично скользящим открытием и закрытием при помощи соответственно перегооодки 83 и поршней 84 и 85. В случае двухтактного двигателя внутреннего сгорания требуется отдельное управление клапаном продувки, тогда как канал выпуска может открываться и закрываться только за счет управления поршнями и перегородкой соответственно или толькоуправлением перегородкой.На фиг.12 показано, что посредством четырех симметрично расположенных (воображаемых) колец 86, 87, 88 и 89, установленных концентрично относительно друг друга (одно для каждого из 4-х тактов), а также при помощи отверстий 90, 91, 92, 93 обозначается открытое соединение (в соответствующем кольце или такте) для четырехсвечей зажигания топливных клапанов 70- 73 (фиг,10), а при помощи отверстий 94 и 95 обозначается открытое соединение (в соот-. ветствующем кольце или такте) для двух каналов выпуска 78 и 79 фиг.11), а при помощи отверстий 96 и 97 обозначается открытое соединение (в соответствующем кольце или такте) для двух каналов продувки 80 и 81 (фиг.11). Из.фиг.12 видно, что рабо 10 чие камеры, которые располагаются диаметрально противоположно относительно друг друга, работают в одном и том же такте, а соседние рабочие камеры, которые распо. лагаются каждая на своей стороне одного поршня и на одной стороне перегородки,имеют взаимно последовательный такт. Формула изобретения 1. Установка преобразования мощности, содержащая корпус со сферической 20 расточкой, в которой размещена пара оппозитных поршней двойного действия, жестко соединенных друг с другом посредствам промежуточной ступицы, установленной с возможностью вращения в корпусе, впуск 25 ные и выпускные отверстия, пластину, размещенную в корпусе, причем поршни закреплены на соосных валах и расположены центрально симметрично относительно промежуточной ступицы по обе стороны 30 пластины с возможностью взаимодействия с последней с образованием рабочих обьемов, отл ич а ю щая с я тем,что пластина размещена с возможностью качательно о движения вокруг цапф на пластине, а ось ее качательного движения расположена в цен 35 тре расточки корпуса и под прямым углом к оси вращения валов, образуя с поршнем четыре рабочих камеры, поршни снабжены ными на оси, проходящей через центр расточки корпуса под углом к оси валов, при этом периферийная поверхность каждого поршня имеет форму части шара, наиболее удаленные друг от друга участки которой соединены с промежуточной ступицей, а рабочая площадь каждого поршня образована двумя плоскими поверхностями, располо 50 женными под углом одна к другой; причем периферийная поверхность каждого поршня включает в себя сферическую поверхность соответствующего сегментного сегментными элементами, неподвижно соединенными с валами и жестко установленэлемента, промежуточная ступица имеет цилиндрические участки и расположена с возможностью качательного движения в ответных выемках, выполненных в пластине, при этом впускные и выпускные отверстия расположены в корпусе с возможностью периодического полного или частичного перекрытия их поршнем и(или) пластиной.2. Установка по п.1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что валы, сегментные участки и ось соединены между собой в жесткий коленчатый вал, установленный с возможностью вращения внутри поршней на подшипниках качения.3, Установка поп.2, о тл ич а ю ща яс я тем, что коленчатый вал выполнен зацело, а поршни и ступица выполнены из нескольких взаимно соединенных е продольном направлении секций.4, Установка по пп.1-3, отл ич а ю щая с я тем, что сферические периферийные поверхности пластины на участках траектории, соответствующих максимальному и минимальному объемам рабочей камеры, перекрывают впускное и выпускное отверстия, расположенные по обе стороны.пластины. а на участках увеличения и уменьшения объема рабочей камеры сообщают рабочую камеру соответственно с впускным и выпускным отверстиями.5 Установка поп 4, отлича ющаяс я тем, что сферические периферийные поверхности пластины имеют наибольшую ширину в зоне расположения цапф, причем ширина периферийных поверхностей уменьшается по мере удаления от цапф по окружности сферы к оси вращения промежуточной ступицы, при этом пластина выполнена с двумя,полудисковыми частями, соединенными между собой посредством переходных элементов, контактирующих с соответствующими поверхностями поршней и ступицы.6, Установка по п,4 или 5, о т л и ч а ющ а я с я тем, что впускные и выпускные отверстия расположены с возможностью периодического перекрытия пе риферийными поверхностями поршней и пластин,7. Установка по пп,1-6, отл ич а ю щая с я тем, что впускные и выпускные отверстия периодически перекрываются только при движении поршней и пластины относительно корпуса.