Машина

 

Машина может использоваться как двигатель внутреннего сгорания, как компрессор, как насос и как двигатель и насос одновременно на транспорте и в роботостроении. В цилиндрическом корпусе /1/ на оси /4/ установлено четное количество, по меньшей мере два рабочих органа /2/, связанных с валом. Рабочие органы снабжены поршнями /3/, имеющими форму усеченного сегмента. Рабочие камеры образованы рабочими органами с поршнями и осью и дополнительно образованы рабочими органами с поршнями и внутренней поверхностью корпуса. На оси устанавливается кольцо /8/. Конструкция проста в изготовлении и надежна. 4 з.п. ф-лы, 19 ил.

Машина может использоваться как двигатель внутреннего сгорания, как компрессор, как насос для перекачки жидкостей, как пневматический двигатель для машин, приборов и инструментов, а также как двигатель и насос одновременно.

Надежность машины позволит использовать ее в качестве двигателя для создания роботов и машин, работающих в необычных условиях, например под водой, в загазованных туннелях, шахтах и других местах, при ликвидации аварий, в космосе.

При изготовлении деталей из синтетических материалов, пластмасс, резины, керамики и сплавов, стойких к воздействию кислот и щелочей, возможно применять машину для работы в агрессивных средах.

Простота конструкции и технологичность создают условия для массового серийного производства машины, в связи с чем наиболее перспективной областью ее применения является производство двигателей для автомобилей, катеров, мотоциклов, спортивных самолетов и моделей.

Известна машина /GB, патент 1110161, кл. F 01 C 11/00, 1968 г./, содержащая корпус, ось, на которой последовательно установлены рабочие органы, связанные с валом и снабженные поршнями, сопряженными с внутренней поверхностью корпуса, при этом рабочие камеры образованы рабочими органами с поршнями и осью и дополнительно образованы рабочими органами с поршнями и внутренней поверхностью корпуса, механизм распределения рабочего тела и элементы уплотнения.

Задачей является упрощение конструкции, увеличение надежности, снижение коэффициента трения.

Технический результат достигается за счет того, что машина содержит корпус с внутренней цилиндрической поверхностью, ось, на которой последовательно установлено четное количество, по меньшей мере два рабочих органа, связанных с валом. Рабочие органы машины снабжены поршнями, шарнирно связанными с ними, имеющими форму усеченного сегмента, размещенными диаметрально с возможностью качения и сопряженными с внутренней поверхностью корпуса. Рабочие камеры машины образованы рабочими органами с поршнями и осью и дополнительно образованы рабочими органами с поршнями и внутренней поверхностью корпуса. Машина содержит механизм распределения рабочего тела, выполненный в виде каналов в теле оси, в стенках подвижного кольца, установленного на ось, привод которого осуществляется с помощью зубчатых колес от вала машины, и в стенках корпуса. Машина содержит элементы уплотнения рабочих камер, установленные в стенках поршней и рабочих органов.

На фиг. 1-4 последовательно показан рабочий цикл/впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск/машины, работающий как ДВС и имеющий цилиндрическую форму корпуса.

На фиг.5 показано последовательное размещение на оси двух рабочих органов с корпусами цилиндрической формы.

На фиг. 6-19 показаны частные случаи конструкции машины: - на фиг. 6 изображено поперечное сечение машины с овальной внутренней поверхностью корпуса; - на фиг. 7 изображено продольное сечение машины с овальной внутренней поверхностью корпуса; - на фиг.8 - поршни рабочего органа, находящиеся в нижней мертвой точке; - на фиг. 9 - поршни рабочего органа, находящиеся в верхней мертвой точке.

На фиг. 10 - начало рабочего цикла машины /работающей в качестве ДВС/, впуск рабочей смеси.

На фиг. 11 - сжатие рабочей смеси.

На фиг. 12 - рабочий ход/воспламенение и сгорание рабочей смеси/.

На фиг. 13 - выпуск.

На фиг. 14 и 15 показан рабочий орган с установленными в нем лопатками.

На фиг. 16 - машина с расположенными на одной оси двумя рабочими органами и корпусами, повернутыми относительно друг друга на 90^o.

На фиг. 17 - машина с рабочими органами, имеющими по четыре поршня.

На фиг. 18 и 19 - рабочий орган с поршнями, имеющими форму тороида /части тороида/.

Машина содержит корпус 1 с внутренней цилиндрической поверхностью, неподвижную ось 4, на которой последовательно установлено четное количество, по меньшей мере два рабочих органа 2, связанных с валом 5. Рабочие органы машины снабжены поршнями 3, шарнирно связанными с ними и имеющими форму усеченного сегмента. В случае применения машины в качестве ДВС каждый рабочий орган имеет один поршень, но т.к. машина имеет четное число рабочих органов, поршень каждого рабочего органа относительно поршня другого рабочего органа размещен диаметрально /для уравновешивания инерционных нагрузок, возникающих при работе машины/. Рабочие органы размещены с возможностью качения и сопряжены с внутренней поверхностью корпуса. На ось устанавливается кольцо 8 с окном для распределения рабочей смеси /рабочего тела/. Кольцо не связано с корпусом и рабочим органом и вращается в два раза медленнее рабочего органа. Привод кольца осуществляется с помощью зубчатых колес от вала машины. В случае применения машины с цилиндрическим корпусом не в качестве ДВС, а, например, в качестве компрессора и пневмодвигателя или как пневмодвигатель и насос одновременно, установка кольца на ось не требуется и в этом случае каждый рабочий орган может содержать два /и более/ диаметрально расположенных поршня, а окно впускного канала делается больших размеров для более полного наполнения рабочей камеры.

Машина содержит две торцевые крышки 6,7. Ось соединена с корпусом с помощью торцевой крышки 7. Внутри оси выполнены впускной и выпускной каналы. Рабочие камеры машины образованы рабочими органами с поршнями и осью и дополнительно образованы рабочими органами с поршнями и внутренней поверхностью корпуса.

Для снижения потерь на трение в вершинах поршней и в стенках поршней, скользящих по стенкам рабочего органа /при качении/ могут быть установлены ролики на подшипниках, вкладышах или втулках. Элементы уплотнения установлены в стенках поршней и рабочего органа. Для воспламенения рабочей смеси /при использовании машины в качестве ДВС/ свечи /или форсунки/ могут быть установлены внутри оси или в торцовых крышках. Поскольку детали машины не имеют сложной формы /конфигурации/, то для их изготовления не требуется специального оборудования, для обработки поверхностей деталей могут применяться обычные токарные, расточные, шлифовальные и другие станки.

Смазка трущихся поверхностей машины осуществляется по каналам, выполненным в корпусах деталей. Для эффективного охлаждения корпус машины может выполняться с жидкостной рубашкой охлаждения.

В частных случаях, представленных на фиг.6-19, внутренняя поверхность корпуса может иметь овальную форму /форму двух сопряженных цилиндров/, и корпус может быть изготовлен из цилиндра, разрезанного на две части, которые соединены между собой посредством вставки /фиг.6-19/. Поршни могут иметь форму тороида / части тороида/ /фиг.18,19/ или тарельчатую форму, в теле рабочего органа между поршнями могут быть установлены лопатки (фиг. 14, 15). На оси может быть установлено два рабочих органа с корпусами, повернутыми относительно друг друга на 90^o /фиг.16, 17/, три рабочих органа, последовательно размещенных на оси и повернутых относительно друг друга на 60 , четыре и более рабочих органа. Для обеспечения постоянного сопряжения поршней с внутренней поверхностью корпуса последние могут быть подпружинены или установлены на торсионных осях.

Работа машины осуществляется следующим образом. Качающиеся поршни при вращении рабочего органа образуют рабочие камеры, в которых происходят рабочие процессы.

В камерах, образованных осью и рабочим органом с поршнями, за два оборота рабочего органа /в случае, если внутренняя поверхность выполнена цилиндрической/ происходит четырехтактный цикл, а именно впуск и сжатие рабочей смеси, рабочий ход и выпуск выхлопных газов. В случае, если внутренняя поверхность выполнена овальной, указанный цикл происходит за один оборот рабочего органа. Рабочие камеры, образованные рабочим органом с поршнями и внутренней поверхностью корпуса, используются для нагнетания воздуха, газа, рабочей смеси в камеры под поршнем, при этом в них улучшается наполнение смесью и охлаждаются поршни, рабочий орган и корпус. Рабочие камеры между рабочим органом с поршнем и внутренней поверхностью корпуса могут использоваться для перекачки жидкостей и газов, в этом случае машина может работать как двигатель и насос одновременно. При использовании машины в качестве пневмодвигателя и насоса одновременно ось имеет два впускных и два выпускных канала.

При работе машины в режиме компрессора в рабочих камерах под поршнем происходит впуск, сжатие, выпуск, при этом привод рабочего органа осуществляется посредством вала, соединенного с ним.

Формула изобретения

1. Машина, содержащая корпус, ось, на которой последовательно установлены рабочие органы, связанные с валом и снабженные поршнями, сопряженными с внутренней поверхностью корпуса, при этом рабочие камеры образованы рабочими органами с поршнями и осью и дополнительно образованы рабочими органами с поршнями и внутренней поверхностью корпуса, механизм распределения рабочего тела и элементы уплотнения, отличающаяся тем, что она содержит четное количество, по меньшей мере, два рабочих органа, поршни имеют форму усеченного сегмента и размещены диаметрально с возможностью качения, а внутренняя поверхность корпуса выполнена цилиндрической.

2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что поршни шарнирно связаны с рабочими органами.

3. Машина по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что механизм распределения рабочего тела выполнен в виде каналов в теле оси, в стенках подвижного кольца, установленного на ось и в стенках корпуса.

4. Машина по пп.1-3, отличающаяся тем, что привод кольца, установленного на ось, осуществляется с помощью зубчатых колес от вала машины.

5. Машина по пп.1-4, отличающаяся тем, что элементы уплотнения рабочих камер установлены в стенках поршней и рабочих органов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19