Свободнопоршневая машина

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

«„SU<»< 1

1 А

15Р< F 02 В 71/00, 33/06, F 01 В 11/00, 9/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Q»Ä,, К ПАТЕНТУ . 1 Ивор - „ (21) 2995662/25-06 (86) PCT/GB 80/00016 (25.01.80) (22) 02.10.80 (3l) 7903864; 7922896 (32) 03.02.79; 02.07.79. (ЗЗ) 08 (46) 30.11.85. Бюл. Н- 44 (71) и (72) Бертрам Вильям фромсон (СВ) (53) 621.431. 1 (088.8) (56) Патент СПА Ф 3199497, кл. 123-66, опублик. 1966. (54)(57)1 ° СВОБОДНОПОРШНЕВАЯ МАШИНА, содержащая по меньшей мере один ра-. бочий поршень со штоком, образующий с рабочим цилиндром камеру сгорания,. раэмещенный соосно с ним свободный поршень, синхронизатор движения порчневых групп, связанный с рабочим поршнем, и органы газораспределения, отличающаяся тем, что,с целью повышения КПД и упрощения конструкции, она снабжена вспомогательным поршнем, установленным. на штоке рабочего поршня и образующим со вспомогательным цилиндром камеры нагнетания, а свободный поршень снабжен аксиальным одноходовым. клапаном, сообщающим полости над и под свободным поршнем.

2. Машина по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что,свободный поршень снабжен фиксирующим устройством, вэаимодейст- ующим с рабочим поршнем при движении последнего во внутренней мертвой точке..

3. Машина по пп. l и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что свободный поршень установлен с возможностью скольжения на направляющем стержне, размещенном в рабочем цилиндре.

4. Машина по пп. 1-3, о т л ич а ю щ а я с я тем, что органы газораспределения выполнены в виде впускных и выпускных клапанов, связанных со свободным поршнем.

5. Машина по п. 4, о т л и ч а ющ а я с я тем, что впускной клапан выполнен в виде качающегося диска. б ° Машина.по п. 5, о т л и ч а ющ а я с я тем, что впускной клапан в виде качающегося диска установлен с воэможностью поворота на направля. ющем стержне, размещенном в выемке штока рабочего поршня.

7. Машина по пп. 4-6, о т л и- з ч а ю щ а я с я тем, что выпускной клапан выполнен s виде осевого золотника.

8. Машина по пп. 1-7, о т л и — Сю ч,а ю щ а я с я тем, что камеры нагнетания размещены между днишем ра..бочего поршня и. торцовой стенкой

Вии»<Ь . вспомогательного цилиндра.

М < 9. Машина по пп. 1-8, о т л и ч а- «© ю щ а я с я тем, что камеры нагнета- Q3 ния, образованные вспомогательным 1;ф поршнем, связаны с камерой нагнета- рвов ния рабочего поршня. Ж

10. Машина по пп. 1-9, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что вспомога,тельный поршень выполнен в виде двух установленных в соответствующие цилиндры коаксиальных поршней, причем центральный коаксиальный поршень соединен с рабочим поршнем, а периферий" ный — прикреплен к его штоку.

11. Машина по пп. 1-10, о т л ич а ю щ а я с я тем, что синхронизатор движения выполнен в виде шатуна, 11959 .связанного с коленчатым валом и со штоком рабочего поршня.

l2. Иашина по пп. I-ll, о т л ич а ю щ а я с я тем, что синхронизатор движения выполнен в виде секторной шестерни, связанной с выходным валом и со штоком рабочего поршня.

13. Машина по п. 12, о т л и ч аю щ а я с я .тем, что зубья секторной шестерни изготовлены из текстильного армированного эластомера.

14 ° Иашина по пп. 12 и 13, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что она содержит устройство зажигания, расположенное в полости секторной шестерни °

l5. Иашина по пп. 1-14, о т л ич а ю щ а я с я тем, что рабочие

I8 поршни присоединены к противополож ным концам штоков рабочих поршней.

l6, Иашнна по пп. 1-15, о т л ив ч а ю щ а я с я тем, что рабочие поршни с цилиндрами установлены параллельно один другому и соединены с коленчатым валом.

17. Иашина по пп. 7-16, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что направляю" щий стержень диска впускного клапана выполнен полым и расположен одним концом за габаритами машины для подачи через него смазочного масла.

Приоритет по пунктам:

03.02.79 по пп 1-6, 9, 11 и 15;

02.07.79 по пп 7, 8, 12 14 и 16;

25.01.80 по пп 10, 13 и 17.

Изобретение относится к свободнопоршневым машинам, Цель изобретения — повышение КПД и упрощение конструкции свободнопоршневой машины (СПИ) путем выполнения системы взаимосвязанных поршневых групп со свободным поршнем и секторного механизма синхронизации, На фиг. 1 показана СПИ с промежу" точным положением рабочего и нагнета- 10 тельных поршней; на фиг. 2 — СПИ при положении рабочего и нагнетательно- ъ го поршней во внутренней мертвой точке при фиксированном свободном поршне; на фиг. 3 — то же, с поло- 15 жением свободно .о, рабочего и нагнетательного поршней в фазах расширения газа; на фнг. 4 — выполнение

СПИ с коаксиальными рабочими цилиндрами, вариант. 20

Свободнопоршневая машина (фиг. 1) содержит по меньшей мере один рабочий поршень 1 со штоком 2, образующий с рабочим цилиндром 3 и его головкой 4 камеру 5 сгорания, раз- 25 .мещенный соосно с ним свободный пор" шень 6 и синхронизатор 7 движения поршневых групп, связанный с рабочим поршнем I..Íà штоке 2 рабочего поршня 1 установлен вспомогательный 30 поршень 8, образующий со вспомога- . тельным цилиндром 9 камеры нагнетания 10 и 11, а свободный поршень 6 снабжен аксиальным одноходовым клапаном, сообщающим полости за и перед свободным поршнем 6, и фиксирующим устройством, взаимодействующим с рабочим поршнем 1 при движении последнего в зоне внутренней мертвой точки (ВИТ), аксиальный одноходовой клапан и фиксирующее устройство в виде расцепляемых ловителей не показаны. Свободный поршень 6 установлен с возможностью скольжения на направляющем стержне 12, размещенном в рабочем цилиндре 3 и имеющим упругое приспособление 13 (например, пружину) для опоры свободного поршня 6. Впускной клапан

14 выполнен в виде качающегося диска и установлен с возможностью поворота на направляющем стержне 12, размещенном в выемке штока 2 рабочего поршня 1, а выпускной " в виде осеФ вого золотника (детально не показан), Днища рабочего 1 и вспомогательного

8 поршней образуют с рабочим 3 и вспомогательным 9 цилиндрами взаимосвязанные камеры 15, 10 и 11 нагнетания. Синхронизатор 7 движения порш невых групп СПИ в разных вариантах выполнения может быть выполнен либо в виде секторной шестерни 16, связанной с выходным валом 17 и со штоком 2 рабочего поршня 1, причем зубья шестерни могут иэготавливать1 195918 ся из текстильного армированного эластомера, либо в виде шатуна, связанного с коленчатым валом и со штоком рабочего поршня l. Для воспламенения топливовоздушной смеси.в камере 5 сгорания предусмотрена свеча

18 зажигания, управляемая устройством зажигания, установленным в полости секторной шестерни 16. В различных вариантах выполнения вспомогательный поршень СПМ может быть выполнен (фиг. 4) в виде двух установленных в соответствующие цилиндры

19 и 20 коаксиальных поршней 21 и 22, причем центральный коаксиальный поршень 22 соединен с рабочим поршнем

1, а периферийный 21 — прикреплен к штоку 2. Рабочие поршни с цилиндрами установлены параллельно один другому и соединены с коленчатым валом, направляющий стержень для диска впускного клапана выполнен полым и расположен одним концом за габаритами машины для подачи через него смазочного масла.

Свободнопоршневая машина работает следующим образом.

Рабочий поршень 1 совершает возвратно-поступательное движение в рабочем цилиндре 3 при горении топливовоздушной смеси, в частности от свечи

:18 зажигания, в камере 5 сгорания, вследствие чего в камерах 15, 10 и

11, образованных поршнями 1 и 8 и цилиндрами 3 и 9, попеременно происходят процессы всасывания-нагнетания рабочего тела, которое по соединительным каналам через впускной кла пан 14, выполненный, например, в виде качающегося диска, поступает в дальнейшем в камеру 5 сгорания, (фиг. 1). Возвратно-вращательное движение диска обеспечивается поворотом его на направляющем стержне 12, размещенном в выемке штока 2 рабочего поршня 1. Синхронизация движения.симметричных поршневых групп, образованных поршнями 1 и 8, осуществляется синхронизатором 7 движения, выполненным, например, в виде поворотной секторной шестерни 16, зубья которой могут быть изготовлены из текстильного армированного эластомера, связанной с выходным валом 1? и со штоком 2. Воспламенение топливовоздушной смеси в камере 5 сгорания осуществляется свечой 18 зажигания от устройства зажигания, расположенного в полости секторной шестерни (не показано). В процессе возвратно-поступательного движения свободного поршня

lp 6 при прохождении его в зоне внутренней мертвой точки (ВИТ) он фиксируется посредством расцепляемых ловителей (не показаны), приводимых в действие при помощи рабочего-поршня

l„ когда последний перемещается в положение, расположенное вблизи нижней границы его рабочего хода (фиг.2).

При этом после выхода из зацепления и закрытия впускного клапана 14 свободный поршень 6 начинает удалять отработанные газы из камеры 5 сгорания, перемещаясь вместе с рабочим поршнем 1, но следуя за ним на некотором расстоянии, за счет наличия упругого приспособления 13, например, в виде пружины (фиг. 3). Вследствие этого новая порция топливовоздушной смеси после завершения выхлопа снова получает доступ в камеру

5 сгорания, проходя через аксиальный одноходовой клапан (не показан) в свободном поршне 6.

В конце очередного такта сжатия упругое приспособление 13 снова прижимает свободный поршень 6 к

35 головке 4, где он вновь защелкивается и посредством упомянутых выше расцепляемых ловителей находится в фиксированном положении в течение части рабочего хода а

При наличии коаксиальных цилиндров 19 и 20 с поршнями 21 и 22 (фиг. 4) передача усилий на последние осуществляется через шток 2 рабочего поршня l, а подвод смазочно45

ro масла — через полый направляющий стержень для диска впускного клапана. Таким образом, в камере сгорания осуществляется эффективный газообмен, что в сочетании с отсутствием боковых усилий обеспечивает высокую эффективность машины.

1195918

1!95918

ВНИИПИ Заказ 7429/62 Тираж 537 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä,óë.Ïðoåêòíàÿ,4