Двигатель-насос

)5 САНИЕ ИЗОБРЕТЕ СВИДЕТЕЛЬСТВ ТОРСКО ение оно, кс качаоляеть изокераннимиганамрд (7порш 7 ф ф") еЩ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(57) Использование: изобрет к машиностроению, а имен ским роторным машинам рабочими органами, и позв ресурс их работы. Сущност двигатель-насос содержит цилиндр (7) с двумя внутре ричными выступами (8) и ор крытия, Внутри цилинд установлен керамический тносится ерамичеющимися величить бретения; мическийсиммет пересоосно ень (18),1 прилегающий своей ступицей к выступам (8), а двумя своими наружными выступами - к внутренней поверхности цилиндра (7) с образованием четырех камер, разделенных керамическими уплотнениями (10), Уплотнения (10) прижаты к поршню(18) сжатым воздухом посредством поршеньков (13). С обеих сторон в поршне (18) выполнены осевые конусные пазы в виде зубчатых венцов, к которым прижаты своими конусными венцами полуоси полого охлаждаемого металлического вала (19). Поварстно-колебательное движение поршня (18) и вала (19) преобразуется во вращение выходного вала посредством рычажно-вильчатого механизма с маховиком, При этом изменение объема рабочих камер между выступами цилиндра (7) и поршня (18) используется для реализации функций насоса или четырехконтактного двигателя внутреннего сгорания, 4 з.п.ф-лы, 4 ил. l Я 135 10 15 2 б Изобретение относится к поршневым двигателям внугреннего сгорания и может быть использовано в судоавиаавтомототранспорте,Известны двигатели внутреннего сгорания поршневой, двухтактный, содержащий вращающийся цилиндр, образованный поперечнь 1 м усечением цилиндрической фигуры, внутри которого размещается поршневой элемент, образованный усечением цилиндра и пересечением его по оси малым цилиндром, ось которого совпадает с осью вращательно-колебательного движения поршневого элемента. Консольные выступы в цилиндре имеют цилиндрические сегментные проточки с радиусом малого секущего цилиндра поршневого элемента, для их сопряжения и разделения таким образом полости цилиндра на две кадпоршневые и две подпоршневые камеры. Рращение цилиндра эксцентрично относительно оси вращения механизма преобразования Вращательного дви)кения ВО Воащательноколебательное движение, который позволяет периодически уменьшать и увеличивать объемы камер над - и подпоршневого пространства и реализовать цикл двухтактного поршневого двигателя Внутреннего сгорания,Недостатком этого технического решения является то, что подшипники вала поршневого элемента работают В эоке больших температур в стенках цилиндров, что снижает долговечность работы двигателя.Известен двигатель, содержащий цилиндр, имеющий два внутренние, расположенные Вдоль его Осевой плоскости ьыступа сооснО устакОВлекный В цилиндре с возможностью вращения поршня В виде г 1 рилегающей к Выступамцигиндра цилин" дрической ступицы с двумя наружкьми Выступами, прилегающими к Внутрекней поверхности цилиндра с образованием четырех камер, разделенных уплотнениями, устаковленными В па:ах цилиндра, а В с,а- нине на подшипниках установлены сооско соединенный с поршнем полый вал и выходной вал, связанные между собой посредстВом механизма преобразования поворотно-колебательного движения во вращательное, выполненного в в;:.де закрепленного ка Выходном валу маховика, промежуточного вала, соосио соединенного с полым валом, и рычага, соединенного посредством подшипников с промежуточным валом и с маховиком, а ось рычага расположена под острым углом к оси выхода Вала,Недостатком этого технического решения является то, что подшипники полуосей полого вала и механизм преооразования поворотно-колебательного движения вовращательное подвержены воздействиюбольших температур, что снижает ресурсработы двигателя.Целью изобретения является увеличение ресурса работы двигателя-насоса.Для достижения поставленной цели в- двигателе-насосе, состоящем из станины, ккоторой прикреплен цилиндр, имеющий двавнутренние расположенные вдоль его плоскости выступа, соосно установленный в цилиндре с возможностью вращения поршеньв виде прилегающей к выступам цилиндрацилиндрической ступицы с двумя наружными выступами, прилегающими к внутреннейповерхности цилиндра с образованием четырех камер, разделенных уплотнениями,выполненными в виде прокладок, установленных в пазах цилиндра, причем в станинена подшипниках установлены соосно соединенный с поршнем полый вал и выходнойвал, свяэ;нные между собой посредствоммеханизма преобразования поворотно-колебательного движения во вращательное,выпслненногс В аиде закрепленного на выходном валу маховика, промежуточного вала, соосно соединенного с полым валом, ирычага, соединенного посредством подшипников с промежуточным валом и с маховиком, маховик имеет уравновешивающуюмассу, а ось рычага расположена под острым углом к оси выходного вала. Цилиндр,поршень и уплотнения выполнены из керамики, а полый вал - из двух металлическихполуосей с конусными концами, установленных с Возможностью осевого перемещения с радиальным зазором междуполуосями и цилиндром. и прижатых дополнительно установленными пружинами своими конусными концами к конусным пазам,выполненным В поршне с разных его стоРОН,Кроме того, на полуосях и поршне В местах их соединения Выполнены введенныедруг с другом в зацепление соосные зубчатые венцы с одинаковыми узлами зубьев.Подшипники полуосей полого вала закрыты дополнительно установленнымикрышками, в которых выполнены отвеостия,а в полуосях - радиальные каналы для подачи охлаждаюшей среды.Кроме того, В цилиндре выполнены каналы подачи сжатого. воздуха, а вдоль пазовв стенках цилиндра выполнены равнорасположенные отверстия, закрытые с одной стороны дополнительно установленнымикерамическими пробками, а с другой - кераМИЧЕСКИМИ ПОРШЕНЬКВМИ С ТОЛКдТЕЛЯМИ,прижатыми к прокладкам, причем пОПОстииежду пробками и поршеньками соединенымежду собой каналами подачи сжатого воздуха,Механизм преобразования поворотноколебательного движения во вращательное размещен в отдельном корпусе, соединенном со станиной посредством дополнительно установленных керамических теплоизоляторов.На фиг.1 изображена конструкция керамического двигателя-насоса; на фиг.2 - конструкция механизма преобразования поворотно-колебательного движения во вращательное движение; на фиг,З - конструкция элемента вала керамического двигателя-насоса; на фиг,4 - размещение злементов керамического двигателя-насоса в прямоугольной проекции.Двигатель-насос содержит станину 1, на которой закреплены стойки 2, на консольных выступах 3 которых телескопиче ски размещаемые и подпружиненные упругими злементамл 4 конические конусы 5, располагаемые в конических пазах 6 боковых стенок керамического цилиндра 7 с двумя внутоенними симметричнымл вьступами 8, на которых выполнены проточки 9 под керамические уплотнения 10, соединяющиеся с круговыми проточками боковых стенок, соединяющиеся с продольнымипрото, камо. лежащие в плоскости симметри 1ерп ,.:,куя ррно плоскости симметрии внутренних консольных выступов 8, В днищах проточек 9 с равномерным шагом располагаются отверстия 11, в которьх находятся керамические толкателл 12 поджимных керамических поршней 13 размещающиеся в плоскостях 14, закрытые керамическими пробками 15 и соединенные между собой каналами 16 подвода сжатого воздуха, В керамическом цилиндре 7 имеются органы перекрытия 17. Внутри керамическо 1 с цилиндра 7 располагается керамический поршень 18, контактная поверхность котороо повторяет внутреннюю поверхность упомянутого керамического цилиндра 7 и двух симметричных выступов 8, образованного также усечением плоскостями и пересечением тела вращения по оси вращения Образующего тела, деля внутреннюю полость упомянутого керамического цилиндра 7 нэ четыре разнообьемных камеры,Металлический вал 19 состоит из двух частей и в механическом соединении с керамическлм поршнем 18 имеет зубчатый венец 20, причем угол упомянутых зубьев зубчатого венца 20 равен углу зубьев на керамическом поршне 18, Части металлического вала 19 размещаются в подшипниках 21, внешние кольца которых размещены в5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 стойках 2 и подпружинены упругими элементами 22 в сторону керамического поршня 18, Подшипники 21 закрыты крышками 23 с отверстиями 24 для подачи охлаждающей среды, Металлический вал 19 выполнен полым с радиальными отверстиями 25 для подачи и вывода охлаждающей среды,Металлический вал 19 соединен через муфту 26 с валом 27 механизма преобразования поворотно-колебательного движения во вращательное движение, состоящий из упомянутого вала 27, соединенный с вильчатым наконечником 28 (по типу "ухо-вилка" ) рычага 29, другой конец которого закреплен в подшипнике 30 маховика 31, имеющий уравновешенную массу 32 и закрепленный на выходном валу 22, который размещен в подшипнике 34, внешняя обойма которого размещена в корпусе 35, Корпус 35 крепится к станине 1 через керамические прокладки 36, Нэ металлическом валу 19 выполнена центрирующая коническая поверхность 37. Угол конуса котооой равен углу зубчатого венца.Работа двигателя-насоса с механизмом преобразования вращательно-колебательного движения во вращательное движение заключается в следующем,При вращении выходного вала 3, рычаг 29 с вильчатым наконечником 28. вращаясь относительно оси подшипника 30 махов 1 ка 31, и, описывая конус, приведет в поворот- но-колебательное движение вал 27. Поворотно-колебательные движения передаются через муфту 26 металлическому валу 19, а от него - керамическому поршно 18, что повлечет увеличение и уменьшение объемов в четырех равных симметричных камерах, образованных поверхностью:,ерамического поршчя 18 и внутренними симметричными выступам 8 керамического цилиндра 7. что можно использовать для осуществления насосных действий или реализации цикла четырехтактного двигэте я внутреннего сгорания, Выполнение цилиндра 7, поршня "18 и уплотнений 10 из керамики увеличивает КПД двигателя и увеличивает температуру работьн Вынос подшипников 1 ме;аллического вала 19 из зоны сильного теплового воздействия увеличивает их ресурс работы. Циркуляция Охлаждающей среды внутри вала 19 предохраняет его от падения прсчности.Увеличение температуры в механие- ОКОМ СОЕДИНЕНИИ МаТЕРИаЛОВ С Разно;ли объемными козффициентами расширений металлического вала ,9 и кера;.кческого поршня 18 приводит к смещениа валов9 в сторону сжатия пружин 22, что предохраняет от высоких механических напряжени 1 з50 керамическом поршне 18, а равенство углов центрирующих конических поверхностей 37 и углов зубьев на зубчатых венцах 20, равномерно распределяют нагрузку, В результате превалирующей деформацией будет сдвиг, срез в месте стыка металлического вала 19 с керамическим поршнем 18, так как изгибающий момент практически будет отсутствовать, при условии, что в камерах, накрест лежащих, происходят одинаковые процессы сжатия или расширения. В каналы 16 подается сжатый воздух, который попадает в полости 14, закрытые керамическими пробками 15, а также, воздействуя на поджимные керамические поршни 13, создает на кеоамических толкателях 12 одинаковое усилие Р, которое передается на керамические уплотнения 10, прижимая их к оабочим поверхносгям поршня 18,Выбор технологического и охлаждающего зазора между металлическим валом 19 и керамическим цилиндром 7 выбирается в зависимости от технологии их сборки, коэффициента теплопередачи охлаждающей среды, максимальной температуры, при которой может работать конструкция данного металлического вала и скорости прохода охлаждающей среды как внутри его, так и снаружи.Таким образом, предлагаемый двигатель-насос позволяет увеличить ресурс керамических деталей путем снижения механических и термических напряжений, а также позволяет увеличить ресурс подшипников вала поршня и механизма преобразования поворотно-колебательного движения во вращательное путем выноса этих элементов из зоны высоких температур,Формула изобретения 1. Двигатель-насос, содержащий закрепленный на станине цилиндр, имеющий расположенные вдоль его осевой плоскости два внутренних выступа, соосно установленный в цилиндре с воэможностью вращения поршень в виде прилегающей к выступам цилиндра цилиндрической ступицы с двумя наружными выступами, прилегающими к внутренней поверхности цилиндра с образованием четырех камер, разделенных уплотнениями, выполненными в виде прокладок, установленных в пазах цилиндра, причем в станине на подшипниках установлены соосно соединенный с пор 5 10 15 20 25 30 35 40 шнем полый вал и выходной вал, связанные между собой посредством механизма преобразования поворотно-колебательного движения во вращательное, выполненного в виде закрепленного на выходном валу маховика, промежуточного вала, соосно соединенного с полым валом, и рычага, соединенного посредством подшипников с промежуточным валом и с маховиком, маховик имеет уравновешивающую массу, а ось рычага расположена под острым углом к оси выходного вала,отл ича ю щийсятем, что, с целью увеличения ресурса работы, цилиндр, поршень и уплотнения выполнены из керамики, а полый вал - из двух металлических полуосей с конусными концами, установленных с возможностью осевого перемещения с радиальным зазором между полуосями и цилиндром, и прижатых дополнительно установленными пружинами своими конусными концами к конусным пазам, выполненным в поршне с разных его сторон.2, Двигатель-насос по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что на полуосях и поршне в местах их соединения выполнены введенные друг с другом в зацепление соосные зубчатые венцы с одинаковыми углами зубьев,3. Двигатель-насос по п.1 и 2, о тл и ч а ющ и й с я тем, что подшипники полуосей полого вала закрыты дополнительно установленными крышками, в которых выполнены отверстия, а в полуосях - радиальные каналы для подачи охлаждающей среды,4, Двигатель-насос по п.1, о т л и ч а ю;ц и й с я тем, что в цилиндре выполнены каналы подачи сжатого воздуха, вдоль пазов в стенках цилиндра выполнены равно- расположенные отверстия, закрытые с одной стороны дополнительно установленными керамическими пробками, а с другой - керамическими поршеньками с толкателями, прижатыми к прокладкам, причем полости между пробками и поршеньками соединены между собой каналами подачи сжатого воздуха,5, Двигатель-насос по пп,1 - 4, отл ича ющ и й с я тем, что механизм преобразования поворотно-колебател ьного движения во вращательное размещен в отдельном корпусе, соединенном со станиной посредством дополнительно установленных керамических теплоиэоляторов.1768764 С.Пекарь Кор едакт Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 аказ 362 ВНИИ Составитель В.Аста Техред М.Моргентал Тираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5