Объемная машина прямого действия

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 г о1 В 1(00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3823272/25-06 (22) 10.12.84 (46) 07.09.86. Бюл. № 33 (71) Всесоюзный заочный машиностроительный институт (72) Л. В. Карсавин, А. М. Катасонов, А. M. Пещанский, В. И. Рудыко и К. С. Виноградова (53) 621.545 (088.8) (56) Патент США № 3285503, кл. 123 — 56, 1966. (54) (57) I. ОБЪЕМНАЯ МАШИНА ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ, содержащая корпус, снабженный по меньшей мере одним цилиндром с торцовой крышкой, размещенный в цилиндре поршень со штоком, в теле которого выполнен канал, сообщенный с камерой сжатия, канал выпуска, снабженный клапаном, элемент подачи рабочего тела в камеру сжатия и магистрали подвода и перепуска воздуха, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в канале поршня установлен плун жер с кольцевым зазором, закрепленный верхним концом в торцовой крышке цилиндра с возможностью смещения вдоль оси цилиндра, выполненный с Т-образным соплом

„„SU„„1255716 А1 и связанный при помощи регулировочной пружины с клапаном, в котором выполнено углубление со стороны канала выпуска, выполненного в виде критического сопла, внутри плунжера размещен элемент подачи рабочего тела, на боковой поверхности поршня выполнена кольцевая канавка, сообщенная с камерой сжатия, а на боковой поверхности цилиндра — кольцевая проточка, соединенная с магистралью перепуска воздуха, причем поршень связан с корпусом при помощи возвратной пружины, к полости размещения которой подключены магистраль подвода воздуха, снабженная всасывающим клапаном, и магистраль перепуска воздуха, снабженная последовательно установленными нагнетательным клапаном, ресивером, соединенным с атмосферой через запорный орган, и дополнительным нагнетательным клапаном и сообщенная с кольцевой проточкой цилиндра.

2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия, всасывающий и нагнетательные клапаны снабжены запорными элементами, размещенными между двумя пружинами с образованием переменного щелевого зазора между входом клапана и запорным элементом.

1255716

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к поршневым машинам.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей машины, а также повышение быстродействия.

На фиг. 1 представлена схема объемной машины прямого действия; на фиг. 2— устройство всасывающего и нагнетательных клапанов.

Объемная машина прямого действия (фиг. I) содержит корпус 1 с цилиндром

2, имеющим торцовую крышку 3, внутри цилиндра размещен поршень 4, на боковой поверхности которого выполнена кольцевая канавка 5, сообщенная с камерой сжатия каналами 6, плунжер 7, введеннь и с кольцевым зазором в канал 8 поршня 4 и закрепленный в торцовой крышке 3 с возможностью регулирования его длины («вылета»), элемент 9 подачи рабочего тела в камеру и Т-образное сопло 10, выполненные независимо и последовательно в плунжере 7, кольцевую проточку 11, выполненную в цилиндре 2 корпуса 1, регулировочную пружину 12 клапана 13, концевые витки которой закреплены жестко на его нерабочем торце и торце плунжера, причем пружина 12 центрирует клапан 13 с кольцевым зазором относительно стенок канала выпуска, углубление 14 в рабочем торце клапана 13, предназначенное для облегчения его массы и исключения кавитационных разрушений торца, каналы 15, критическое сопло 16, выполненное в штоке поршня 4 для увеличения расхода относительно отработанного газа из камеры сгорания после открытия клапана 13, возвратную пружину 17, размещенную в нижней части переходного штокового диаметра поршня с образованием между ним и корпусом замкнутого об ьема, магистраль 18 подвода воздуха, содержащая всасывающий клапан 19, магистраль

20 перепуска воздуха, снабженную последовательно установленными нагнетательным клапаном 21, ресивером 22, соединенным с атмосферой через запорный орган 23, и дополнительным нагнетательным клапаном 24 и сообщенную с кольцевой проточкой 11 цилиндра 2 зубчатую рейку 25, выполненную на штоке поршня 4, кинематически связанную с валами 26 маховичных механизмов

27, стартер 28 пуска машины, корпус 29 (фиг. 2) клапанов 19, 21 и 24 с пружинами 30 и 31, между которыми независимо взвешен занорный элемент 32 относительно входа клапана 33 с щелевым переменным регулируемым зазором 34 и канал выхода 35.

Устройство работает следующим образом.

Поршень 4 под действием пружины 17 занимает в цилиндре 2 корпуса 1 такое положение, которое близко к его в.м.т.

При этом выпускной клапан 13 перекрывает канал критического сопла 16, а

5 ! о !

55 его регулировочная пружина 12 сжата, в камере сжатия цилиндра 2 корпуса 1 давление газа близко к максимальному сжатию, так как кольцевые канавки 5 поршня 4 и проточка 11 цилиндра 2 перекрыты соответственно стенками цилиндра 2 и поршня 4 и между камерой, каналом 8 поршня и клапаном 13 образован замкнутый объем. Для осуществления запуска машины включается пусковой стартер 28, который начинает вращать маховичное колесо 27 по часовой стрелке, а вал 26 махового колеса, кинематически связанный с рейкой 25 штока поршня 4, начинает перемещать поршень 4 вверх.

Степень сжатия газа достигает максимального значения, которое соответствует в.м.т. поршня 4. В этот момент автоматически срабатывает синхронизированный с в.м.т. элемент 9 подачи рабочего тела в камеру сжатия и происходит ее воспламенение.

Стартер 28 автоматически выходит из зацепления с маховым колесом 27. Под действием расширяющихся газов поршень 4 идет вниз, совершая рабочий ход, сжимая при этом пружину 17. Запорный элемент 32 всасывающего клапана 19 мгновенно изменяет свой щелевой зазор 34 до нуля и перекрывает вход клапана 33. При этом пружина 30 сжимается на дополнительную величину, а пружина 31 уменьшает свою затяжку. Изменение направления затяжки пружин 30 и 31 в корпусе 29 нагнетательных клапанов 21 и 24 происходит в обратной последовательности и их щелевые зазоры

34 запорных элементов 32 принимают максимальное значение, так как давление газа в полости пружины 17 повышается и сжатый газ заполняет ресивер 22 и нагружает кольцевую проточку 11 цилиндра 2.

Поршень 4, смещаясь вниз, раскручивает маховичные механизмы 27. Смещение поршня вниз продолжается до тех пор пока пружина 12 клапана 13, концевые витки которой закреплены жестко на нерабочем торце клапана 13 и торце плунжера 7, из положения сжатия начнет работать на растяжение, преодолеет усилие, с которым клапан 13 прижимался перепадом давления газа к седлу критического сопла 16, оторвет его от сопла 16 и вернет клапан 13 в положение близкое к исходному, но несколько не доходя до него. В этот момент давление отработанного газа в цилиндре начнет резко падать, так как газ по Т-образному соплу 10, вход в которое открылся при движении поршня 4 вниз, с большим ускорением по кртическому соплу 16 выйдет в зону низкого давления.

Одновременно с этим кольцевая канавка 5 поршня 4 совпадает с кольцевой канавкой

1 I цилиндра 2 и сжатый в ресивер 22 газ (воздух) через каналы 6 кольцевой канавки 5 наполнит полость цилиндра 2. Это положение поршня 4 соответствует н.м.т. Уси1255716 лие сжатой пружины 17 начнет возвращать поршень 4 в исходное положение. Рабочий объем цилиндра 2 начнет уменьшаться и через Т-образное сопло 10 и критическое сопло 16 осуществится продувка цилиндра 2, после чего седло критического сопла

16 вновь мягко перекроется клапаном

13, чему способствует пружина 12 и малая масса клапана 13, в котором выполнено углубление 14. Беспрепятственному прохождению отработанного газа при открытии клапана 13 способствуют отверстия 15, выполненные на его боковой поверхности. При движении поршня 4 вверх запорные элемнты 32 клапанов 19, 21 и 24 изменяют свое положение на противоположное. Клапан 19 откроется, а клапаны 21 и 24 отсекут свои каналы и удерживают сжатый газ в ресивере

22 и кольцевой проточке 11, которая перекрыта поршнем 4. Пружина 17 разгонит и вернет поршень 4 в в.м.т., после чего цикл повторяется. При ходе поршня 4 из положения н.м.т. и в.м.т., зацепление валов 26 маховых механизмов 27 с рейками 25 штока поршня 4 автоматически разъединяется (не показано). Заглубленное положение выпускного клапана 13 внутри канала 8 поршня 4 относительно камеры сгорания предохраняет его от воздействия высоких температур, а ускорение газа в Т-образном сопле 10 и критическом сопле 16 в н.м.т. поршня 4 и его скачкообразное расширение способствует резкому охлаждению, что повышает надежность клапана 13 и пружины 12. Возможность регулирования длины «вылета» плунжера 7 относительно камеры сжатия цилиндра 2 позволяет изменять величину предварительной затяжки регулировочной пружины

12, в результате чего изменяется ход поршня 4 от в.м.т. до н.м.т., а, следовательно, изменяется рабочий объем цилиндра 2 и степень сжатия, что расширяет функциональные возможности машины и ее экономические показатели, а также упрощает регулировку начальных условий в процессе ее изготовления.

Использование быстродействующей кон10 струкции всасывающего клапана 19 и нагнетательных клапанов 21 и 24 значительно снизило гидравлические потери, повысило быстродействие и надежность клапанов и компрессорной части машины, которая обеспечивает процесс продувки камеры.

Конструкция предлагаемой объемной машины прямого действия предусматривает возможность ее работы без использования горючей смеси. При этом в канал элемента 9 подачи рабочего тела подается давление, 20 например, воздуха от сети низкого или высокого давления. При этом работа компрессорной части машины отключается, например, открытием запорного органа 23, сообщая при этом рабочий объем ресивера 22 с атмосферой, и через полость пружины 17

25 осуществляется свободный проток атмосферного воздуха, который охлаждает машину.

Возможность регулировки хода поршня 4 от в.м.т. до н.м.т. сохраняется в этом случае также как и при работе на горючей смеси, что расширяет автономность использования машины и позволяет регулировать частоту вращения маховичного механизма 27 не только величиной расхода, но и величиной рабочего хода поршня 4.

1255716

Юык

Фк

Составитель К. Дементьев

Редактор Н. Бобкова Техред И. Верес Корректор И.Муска

Заказ 4795/33 Тираж 500 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4