Роторно-поршнева машина власишена

Роторно-поршнева машина яка містить блок циліндрів із зіркоподібно розміщеними циліндрами поршні, розміщені всередині циліндрів шатуни для кінематичного з єднання штовхачів поршнів з барабаном яка відрізняється тим що машина додатково містить в собі нерухомий двовісний кривошип, штовхачі поршнів для передачі руху від поршнів до шатунів, опорні сектори, що сприймають боковий тиск від шатунів, рейки для кочення опорних секторів, які попарно паралельні осям циліндрів і симетрично розміщені відносно них, барабан з опорними шарнірами для шатунів, тяги, що з'єднують ВІДПОВІДНІ цапфи на торцях блока циліндрів і барабана та забезпечують їх синхронне обертання навколо осей нерухомого двоосного кривошипа завдяки яким обертання блока циліндрів навколо однієї з осей нерухомого двоосного кривошипа і попутне синхронне обертання барабана навколо другої осі нерухомого двоосного кривошипа яка паралельна першій осі і зміщена відносно неї на величину ексцентриситету Е, здійснює зміну об'ємів робочих камер циліндрів, при цьому поршні рухаються по траєкторії, близькій до кола Винахід відноситься до енергомашинобудування, зокрема до машин з об'ємним витісненням в робочій камері Винахід може застосовуватись у будівництві насосів і двигунів Серед відомих конструкцій роторно-поршневих машин, як аналог, можна розглянути машину, в якій кожний із поршнів, встановлених по крайній мірі в двох парах опозитних циліндрів, з'єднаний шарнірно в центрі маси пальцем що проходить через поздовжні пази, виконані в торцевих стінках блоку циліндрів, з однією із планшайб, осі обертання яких зміщені відносно осі обертання блоку циліндрів на однакову величину в протилежні сторони для кожної пари поршнів На протилежних бокових поверхнях кожного поршня в площині, перпендикулярній площині обертання, виконані кармани, кожен з яких з'єднаний з однією із площин поздовжнього пазу, відділених один від другого тілом пальця і утворених торцевою поверхнею планшайби і поверхнею поршня Порожнина, утворена перетином опозитних циліндрів і торцевими поверхнями поршнів, з'єднана з джерелом рідини, що знаходиться під надлишковим тиском (Патент РФ № 2107822, опубл 1998 03 27) Однак в цій конструкції крутний момент до планшайб передається пальцями через пази в блоці циліндрів При значних навантаженнях і інтенсивній роботі ці деталі будуть швидко зношуватись оскільки тут має місце тертя ковзання при значних контактних напруженнях Крім того, тертя ковзання між блоком циліндрів » планшайбами, наявнють рщини з надлишковим тиском, яка заповнює порожнину циліндрів між поршнями, робить недоцільним використання такої конструкції в двигунах внутрішнього згоряння, де має місце висока температура і тиск газу За прототип вибрана роторно-поршнева машина, що містить в собі корпус, кришку, підшипники, опорну цапфу блок циліндрів із радіально розміщеними в одній площині опозитними циліндрами і встановленими в них поршнями шарнірно зв'язаними за допомогою шатунів з планшайбою, вісь обертання якої зміщена паралельно відносно осі блоку циліндрів Кожний із поршнів, що встановлені по крайній мірі в двох парах опозитних циліндрів, з'єднаний шарнірно в центрі його маси пальцем, який проходить через поздовжні пази, виконані в торцевих стінках блоку циліндрів, з однією із планшайб, осі обертання яких зміщені відносно осі обертання блоку циліндрів на однакову величину в протилежні сторони для кожної пари опозитних поршнгв рівних мас рівновіддалених від центру обертання блоку циліндрів із забезпеченням розміщення поршнів, встановлених в різних опозитних циліндрах в протилежних положеннях один від другого (Патент РФ Ne 2125163, опубл 1999 01 20) В цьому варіанті зв'язок поршнів з планшайбою здійснюється за допомогою шатунів Однак CM О) СО < 39727 крутний момент на опорну цапфу передається за рахунок бокового тиску поршнів на стінки циліндрів. Деталі працюють з тертям ковзання, що веде до швидкого зношування. Синхронність обертання планшайб і блоку циліндрів забезпечується способом, описаним в аналозі, а значить з тими ж недостатками. Механізми машини закриті в корпусі, що ускладнює систему охолодження. Все це знову ж таки обмежує практичне застосування такої конструкції для роторно-поршневих двигунів внутрішнього згоряння. В основу винаходу поставлено завдання створити роторно-поршневу машину такої конструкції, яка за рахунок вдосконалення кінематичних зв'язків між ланками для здійснення попутнього синхронного обертання блоку циліндрів і барабану, та за рахуйок усунення бокового тиску поршнів на стінки циліндрів змогла б забезпечити підвищення коефіцієнту корисної дії', збільшення ресурсу роботи деталей .зменшити вібрацію при роботі машини. Поставлене завдання досягається тим, що роторно-поршнева машина, яка містить в собі блок циліндрів із зіркоподібно розміщеними ципіндрами.поршні, розміщені всередині циліндрів, шатуни для кінематичного з'єднання штовхачів поршнів з барабаном додатково містить в собі нерухомий двоосний кривошип, штовхачі поршнів для передачі руху від поршнів до шатунів, опорні сектори, що сприймають боковий тиск шатунів, рейки для кочення опорних секторів, які попарно паралельні осям циліндрів і симетрично розміщені відносно них, барабан з опорними шарнірами для шатунів, тяги, що з'єднують відповідні цапфи на торцях блоку циліндрів і барабану та забезпечують їх синхронне обертання навколо осей нерухомого двоосного кривошипу, завдяки яким обертання блоку циліндрів навколо однієї з осей нерухомого двоосного кривошипу і попутне синхронне обертання барабану навколо другої осі нерухомого двоосного кривошипу, яка паралельна першій осі і зміщена відносно неї' на величину ексцентриситету Е, здійснює зміну об'ємів робочих камер циліндрів, при цьому поршні рухаються по траєкторії близькій до кола. Порівняння винаходу з прототипом дозволило встановити, що винахід відрізняється від прототипу тим, що додатково містить в собі штовхачі поршнів, опорні сектори, рейки, барабан, тяги, нерухомий двоосний кривошип, кінематичні зв'язки між якими забезпечують рух поршнів по траєкторії близькій до кола і без бокового тиску на стінки циліндрів, а попутне синхронне обертання блоку циліндрів і барабану здійснюється кінематичними ланками з відсутністю тертя ковзання. Отже винахід відповідає критерію "новизна". При вивченні других відомих технічних рішень в даній і суміжних областях техніки було встановлено, що відомі машини, в яких боковий тиск шатуна сприймається повзуном, а також відомі пристрої з плоскопаралельним переміщенням робочого органу по траєкторії кола за допомогою тяг при ексцентрично зміщених осях обертання двох дисків. Однак, усунення бокового тиску поршнів на стінки циліндрів з допомогою секторів, а також здійснення з допомогою тяг попутнього синхронно го обертання блоку циліндрів і барабану, осі обертання яких паралельно зміщені між собою, невідомо. Це дозволяє зробити висновок про відповідність винаходу критерію "винахідницький рівень" На досягнення технічного результату-збільшення робочого ресурсу і підвищення коефіцієнту корисної дії роторно-поршневої машини з об'ємним витісненням в робочій камері впливає вся сукупність відмітних ознак, а саме штовхачі поршнів, опорні сектори, рейки, барабан з опорними шарнірами для шатунів, тяги, нерухомий двоосний кривошип, а також їх конструктивне виконання. При обертанні блоку циліндрів і барабану шатун чинить тиск на штовхач поршня внаслідок кінематичної взаємодії з опорними секторами і рейками, але рівнодійна сил цієї взаємодії' завжди направлена вздовж осі циліндру, що не викликає бокового тиску поршня на стінки циліндру, зменшує сили тертя, а значить підвищує коефіцієнт корисної дії і ресурс кінематичної пари поршень-циліндр, де має місце тертя ковзання. Слід відзначити також, що в роторно-поршневій машині збільшення довжини ходу поршня в циліндрі не викликає збільшення затрат енергії на переборювання сил інерції. Але збільшення довжини ходу поршня в циліндрі дозволяє збільшити степінь стискання газів в робочій камері, внаслідок чого знизиться сила шуму при випусканні відпрацьованих газів і їх токсичність в двигунах внутрішнього згоряння і підвищиться коефіцієнт корисної дії' машини. Робота роторно-поршневої машини пояснюється кресленнями. На фіг. 1,2 зображена схема запропонованої роторно-поршневої машини. Роторно-поршнева машина містить в собі блок циліндрів 1 із зіркоподібно розміщеними циліндрами, поршні 2, шатуни 3, нерухомий двоосний кривошип 4, штовхачі поршнів 5, опорні сектори 6, рейки 7, барабан з опорними шарнірами для шатунів 8, тяги 9, зубчате колесо для відбору потужності 10. Барабан з опорними шарнірами для шатунів 8 шарнірно встановлений на осі нерухомого двоосного кривошипу 4,який жорстко закріплений в станині обладнання Із сторони станини до барабану 8 нерухомо прикріплене зубчате колесо 10. На другій осі нерухомого двоосного кривошипу 4 шарнірно встановлений блок циліндрів 1. Всередині кожного циліндру розміщений поршень 2. Кожний штовхач поршня 5 одним кінцем шарнірно з'єднаний з поршнем 2, а другим кінцем шарнірно з'єднаний з шатуном 3 і опорними секторами 6. Опорні сектори 6 попарно дзеркально розміщені по обидві сторони штовхача поршня 5 і своїми дугами опираються на рейки 7. Вільний кінець шатуна 3 шарнірно з'єднаний з опорним шарніром на барабані 8. На внутрішньому торці барабану 8 і на торці блоку циліндрів 1 жорстко закріплені цапфи. Вісь кожної цапфи на блоці циліндрів 1 рівновіддалена від осі обертання блоку циліндрів, паралельна їй і розміщена в площині, що проходить через вісь обертання блоку циліндрів і вісь циліндру. Вісь кожної цапфи на барабані 8 паралельна осі обертання барабану, віддалена від неї на таку ж віддаль як і вісь цапфи на блоці циліндрів від осі його обертання і розміщена в площині, що проходить через вісь обертання барабану і вісь опорного шарніру для шатуна 3. На фіг. З зображено 39727 розріз машини Б-Б. Координати розміщення цапф на блоці циліндрів 1 відносно осі обертання блоку циліндрів і координати розміщення цапф на барабані 8 відносно осі обертання барабану однакові. На тягах 9 міжосьова віддаль отворів для шарнірів рівна величині ексцентриситету зміщення осей на нерухомому двоосному кривошипі. Якщо барабан 8 шарнірно встановити на одну із осей кривошипу 4, а блок циліндрів 1 шарнірно встановити на другу вісь кривошипу, яка паралельно зміщена відносно першої осі на величину ексцентриситету Е і відповідні цапфи з'єднати тягами 9, то такий кінематичний зв'язок забезпечить гіопутнє синхронне обертання барабану і блоку циліндрів. На фіг. 4 зображено будову рейки 7 і опорного сектору 6 в місці контакту між ними Кожна рейка 7 має дві доріжки для кочення, між якими встановлена зубчата рейка, а кожний опорний сектор має дві дуги для кочення, між якими встановлений зубчатий вінець. Зубчатим вінцем опорний сектор входить в зубчате зачеплення з рейкою, завдяки чому опорний сектор утримується на рейці від проковзування під дією відцентрової' сили. Роторно-поршнева машина працює наступним чином. Якщо в циліндрі блоку циліндрів 1 де об'єм робочої камери мінімальний (верхня мертва точка) створити тиск газу (рідини), то поршень 2 натисне на штовхач поршня 5, який, в свою чергу, натисне на шатун 3. Оскільки рівнодійна системи сил кінематичних зв'язків знаходиться в положенні нестійкості, то при відхиленні від верхньої мертвої точки вона створить крутний момент відносно зміщених осей нерухомого двоосного кривошипу 4. Завдяки цьому здійсниться поворот барабану 8 і блоку циліндрів 1 В положенні циліндру з максимальним об'ємом робочої камери (нижня мертва точка) тиск в робочій камері необхідно припинити. Якщо цю умову виконувати почергово в кожному циліндрі, то машина буде працювати як двигун. Прикріплене до барабану 8 зубчате колесо 10 може передавати крутний момент для виконання певної роботи В іншому випадку якщо до зубчатого колеса 10 прикласти крутний момент, то внаслідок обертання барабану 8 блоку циліндрів 1 будуть рухатись поршні 2 відносно циліндрів, змінюючи об'єми робочих камер циліндрів. Якщо робочі камери циліндрів обладнати системою клапанів, то машина працюватиме як компресор чи вакуумний насос Технічним результатом винаходу являється зниження вібрації, шумовиділення, збільшення ресурсу роботи машин і коефіцієнту корисної дії. Фіг. 1 з в-во Фіг. З Фіг. 4 Тираж 50 екз Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000. м Ужгород, вул Гагаріна, 101 (03122)3-72-89 (03122)2-57-03