Объемная машина
Сущность изобретения: в неподвижном корпусе машины установлены шарнирно соединенные между собой в форме четырехзвенника пластины, образующие полости переменного объема и кинематически связанные с выходным валом. Полости расположены в корпусе попарно и симметрично относительно оси выходного вала, а кинематическая связь пластин с выходным валом выполнена в виде передачи с обгонными муфтами, блоком паразитных шестерен и промежуточным валом. Пластины выполнены с различной длиной - длинными и короткими , а общая для каждой пары смежных полостей длинная пластина жестко связана с наружной обоймой обгонной муфты выходного вала и образует водило, одна из коротких пластин в каждой паре полостей жестко связана с корпусом, а наружная обойма обгонной муфты выходного вала снабжена зубчатым венцом, связанным с блоком паразитных шестерен. При протекании термодинамических процессов в полостях переменного объема происходит поворот водила в ту или другую сторону, передаваемый им или обгонной муфтой на выходной вал. 7 ил. Ё
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) 1767203 А (s1)s F 02 В 55/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4769612/06 (22) 30.11.89 (46) 07.10.92. Бюл, ¹ 37 (75) А.И,Дубровин (56) Патент Франции ¹ 1379609, кл, F 02 В, опубл, 1966, (54) ОБЪЕМНАЯ МАШИНА (57) Сущность изобретения; в неподвижном корпусе машины установлены шарнирно соединенные между собой в форме четырехзвенника пластины, образующие полости переменного объема и кинематически связанные с выходным валом, Полости расположены в корпусе попарно и симметрично относительно оси выходного вала, а кинематическая связь пластин с выходным валом выполнена в виде передачи с обгонными
Изобретение относится к двигателестроению, Известна объемная машина — двигатель внутреннего сгорания (ДВС), содержащий неподвижный корпус, шарнирный четырехзвенник (в котором организуется рабочий процесс), закрепленный одним концом в корпусе и другим, расположенном по одной диагонали четырехзвенника, соединен с кривошипно-шатунным приводом вала и имеющим системы газообмена и зажигания (патент Франции ¹ 2483518, кл. F
02 B 75/36). Этот ДВС не имеет преимуществ по сравнению с общеизвестным ДВС.
Прототипом предлагаемой объемной машины является ДВС (патент Франции №
1379609, кл, F 02 В), состоящий из корпуса, трех четырехзвенников, у которых по одному шарниру соединены с корпусом на равном расстоянии друг от друга, другие шарниры, расположенные на одной диагомуфтами, блоком паразитных шестерен и промежуточным валом. Пластины выполнены с различной длиной — длинными и короткими, а общая для каждой пары смежных полостей длинная пластина жестко связана с наружной обоймой обгонной муфты выходного вала и образует водило, одна из коротких пластин в каждой паре полостей жестко связана с корпусом, а наружная обойма обгонной муфты выходного вала снабжена зубчатым венцом, связанным с блоком паразитных шестерен, При протекании термодинамических процессов в полостях переменного объема происходит поворот водила в ту или другую сторону, передаваемый им или обгонной муфтой на выходной вал. 7 ил. нали, — с валом (в одной точке, смещенной от оси вала). В этих четырехзвенниках поочередно организуется рабочий процесс, У этого ДВС следующие недостатки; привод вала кривошипный, следовательно, имеются неравномерность вращения, переменный прикладываемый момент из-за кинематических особенностей привода и др.; режим работы четырехзвенника нерациональный; неполностью сжат, раскрыт (форма квадрата), неполностью сжат, сжат и опять неполностью сжат, т,е. неиспользуемая работа сжатия, рабочий ход начинается в неполностью сжатом четырехзвеннике, причем в этом состоянии четырехзвенника происходит значительное снижение степени сжатия по отношению к сжатому состоянию, такая работа четырехзвенника приводит к дополнительному износу шарниров; газообмен в этом ДВС организован так, 1767203 что каждый второй оборот вала происходит только под действием сил инерции, С целью п<>вышения равномерности работы и удельных параметров предложена объемная машина (ДВС), имеющая корпус, в котором на валу установлено водило, соединенное обгонной муфтой с выходным валом. Водило имеет возможность поворачиваться на угon 90- а как па часовой стрелке, так и против, Каждый конец водила шарнирно саедлнен с двумя малыми пластийами, равными между собой, другие конЦы которых шарнирно соединены с равФ новеликими большимй пластинами. Другие концы больших пластин шарнирно соединены с карггусам так, чта Образуются четыре четы рехзвенника у каждого из которых противолежащие стороны равны и каждая половина водила, относительно выходного вала, яВляется ОднОЙ из стОрОн смежных четырехзвенникав. Води Io >KBGTKO связана с шестерней. падви i Эта объемная I au ина отличается От прототипа -ем, чта B ней полости переменного объема распала>кены в корпусе попарно и симме рично относительна аси выход",àão вала, кинематическая связь пластин, ol.-ðBBónoLLIè", полости переменнога объема, с Bü:хад.:IIlì Валам выполнена B виде передачи с абганныими муф.ами, блоком паразитных . :.:естерен и праме;куточным валом, а пластлны, образующие полости пере-менного объема, выполнены с различной длиной — длинными и короткими. причем общая для каждой парь. полостей длинная пластина жестка связана с наружной обоймой обгонной муфты выходногo вала и образует водила, одна из карат;<их пластин в каждой из полостей жестко связана с корпусом, а наружная обойма обгонной муфВыхаднага BHn8 C Bá>i 55 ние камеры по всему периметру; на фиг.б— сечение Б-Б на фиг.5; на фиг.7 — механизм привода клапанов, Объемная машина, преимущественно двигатель, содержит неподви>кный корпус 1, водило ", четыре коротких пластины 3 (другие четыре коротких пластины жестко закреплены в коапусе), четыре длинных пластлны 4, валик 5, обгонную муфту 6, обгонную муфту 7 выходного вала, ось 8, блок 9 паразитных шестерен, шестерню 10, шестерню, жестко связанную с валиком 5, шестерню 11, закрепленную на выходном валу 12, шестерню 13 жестко связанную с водилам 2, крышку корпуса 14, впускные клапаны 15, выпускные клапаны 16, свечи 17 зах<игания, Впускной 15, выпускной. 16 клапаны и свеча 17 зажигания располо>кены в четырех равнорасположенных через 90 радиальнььх сечениях, Объемная машина содержлт также уплотнение 18 по плоскости, пластинчатые пружины 19, уплотнение 20 шарнирного соединения, механлзм привода клапа ioB, состоящий из зубчатой рейки 21, пружин 22, сдвоенного зубчатого колеса 23, пружины 24 зубчатой рейки, сдвоенного колеса 25, конической шестерни 27, водила 26, распредвалав 28 и 29, управляющих клапанами 15 и 16, и ВОсьми рь1чагав 30, связь!вающих кулачки распредвалав с клапанами. Исходное полажение четырехзвенникав т-кова; одна пара накрестлежащих — в виде прямоугольников, другая пара — в виде параллелограммов с острым углом при вершине й. Уменьшение угла а невозможно из-за упора смежных пластин Однз в другу.а. В каждом из четырехзвенников поочередно проходят четыре такта цикла. Принцип деЙствия ДВС следующий. От воздействия давления воспламенения рабочей смеси в одном из четырехзвенников в виде и-раллелограмма водило поворачивается на угол 90О- a . Движение водила передается выходному валу обгонной муфтой 7 или 6, Четырехзвенники изменяют cBoio форму, прямоугольные становятся в виде параллелограмма, и наоборот, В одном из четырехзвенников B виде параллелограмма происходит рабочий ход и водило поворачивается в противоположную сторону. Водило 2, жестко соединенное с шестерней 13 и наружной втулкой обгонной муфты 7 выходного вала, роликами передает вращение внутренней втулке муфты, жестко соедлненнай с выходным валом при движении па часовой стрелке, при возвратном paè>KåHèè Водила 2 обгонная муфта 7 разьединяется (выхаднай вал может продолжать вращение). Шестерня 13 вращает шестерню 1767203 10, жестко связанную с наружной втулкой обгoHHQA Mуфты 6, которая включается BpN повороте водила 2 против часовой стрелки. Шестерня 11, закрепленная на валике 5, вращается в том же направлении, что и выходной вал, поэтому шестерня 11 и закрепленная на выходном валу шестерня 12 соединена через блок 9 сдвоенных паразитных шестерен, вращающихся на оси 8. Общее передаточное отношение от шестерни 13 к шестерне 12 равно единице. Если обозначим четырехзвенники по порядку: по часовой стрелке, начиная с нижнего (фиг.1) в виде параллелограмма К..1, Кг2, N.3 и К 4 (в виде прямоугольника), то последовательность тактов четырехтактных циклов по камерам следую цая: в К 1 — рабочий ход, выпуск, всасывакие. сжатие и повторение тактов; в К 2 — выпуск, всасывание, сжатие. рабочий xop M повторение; в К 3 — всасывакие, сжатие, рабочий ход, выпуск и повторение; в К"4 — сжатие, рабочий ход выпуск, всасывание и повторение, Следовательно, выходной вал находится постоянно под действием усилия от рабочего хода, последовательно происходящего в камерах К 1, К4, М3 и К2. Механизм привода клапанов может быть выполнен в виде, по:.àçàííoì на фиг.7, где зубчатая рей а 21 под действием пружин 22 и сдвоенного зубчатого колеса 23 имеет возможность перемещаться вдоль BQдила 26, соединенного с водилом 2, на величину радиус- колеса 23 в обе стороны от равновесного положения. Рейка 21 под действием пружины 24 повернута ка некоторый угол относительно оси водила по часовой стрелке. При качании водила рейка вращает колесо 23 в одну сторону (против часовой стрелки). При крайних положениях водила рейка зубчатым торцем (из-за пружина 24) продолжает вращать колесо 23 и занимает указанное ка фиг.7 положение, Сдвоенное колесо 25 приводит конической шестерней 27 во вращение распредвалы 28 и 29, связанные коническими шестернями, и рычагами 30 распредвалы управляют клапанами 15 и 16, За два качания водила распредвалы делают один оборот. Привод системы зажигания осуществляется от шестерни 25 и не отличается от реальных приводов, Предусмотрена система охлаждения по каналам, имеющимся в пластинах и водиле. Охлаждающая жидкость по водилу протекает от вала к концам водила, Длина длинной пластины равна длине одной или двух длинам короткой. Соотношение длин пластин, образующих камеру, определяется следующим: у прямоугольной камеры равной по объему квадратной камере длина периметра больше (при равной высоте камер), больше и выполняемая прямоугольной камерой работа, Выбор длин пластин в пределах отношений от 1;1 до 2;1 обосновывается тем, что для камер сгорания равного объема мощность является функцией длины пластин, масса же ДВС зависит от длины 2-х смежных пластин. Характеристикой удельной мощности допустимо принять отношение показателей длины длинной пластины к показателю массы, который берется как отношение квадратов длин 2-х смежных пластин различного размера и одинакового разм ра (т.к. глощадь и масса являются функциями от квадрата радиуса). Для соотношений длины пластин камеры равном 1,2; 1,5; 1.,8; 2,0; 3,0 расчетом получены соответственно следующие характеристики удельной мощности; 1,06; 1,117; 1,227; 1,1; 0,97. Ка . видно из зтого ряда наилучшие показатели будут при соотношении длин пластин равном 1,8, т,е, при длике большей пластины равкой 1,8 длины меньшей, Формула изобретения Объемная машина, преимущественно двигатель, содержащая неподвижный корпус, подвижно установленные в нем, шаркирно соединенные между собой в форме четырехзвенника пластины, образующие полости переменного обьема и кинематически связанные с выходным валом, и систему подачи и отвода рабочего тела, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения равномерности работы и удельных параметров, полости переменного объема расположены в корпусе попарно и симметрично относительно оси выходного вала, кинемагическая связь пластин, образующих полости переменного объема, с выходным валом выполнена в виде передачи с обгонными муфтами, блоком паразитных шестерен и промежуточным валом, а пластины, образующие полости переменного объема, выполнены различной длины — длинными и короткими, причем общая для каждой пары полостей длинная пластина жестко связана с наружной обоймой обгонной муфты выходного вала и образует водило, одна из коротких пластин в каждой паре полостей жестко связана с корпусом, а наружная обойма обгонной муфты выходного вала снабжена зубчатым венцом, связанным с блоком паразитных шес- ерен. 1767203 Риг. /, i7 1767203 ч l /6 1767203 6-Б 29 . /6 27 г.7 Составитель А,Дубровин Техред М.Моргентал Корректор С,Пекарь Редактор Г.Федотов Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 3534 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
