PL169513B1

PL169513B1 - Objetosciowa maszyna plynowa PL

Info

Publication number: PL169513B1
Application number: PL92308761A
Authority: PL
Inventors: Felice Pecorari
Original assignee: Felice Pecorari
Priority date: 1992-10-30
Filing date: 1992-10-30
Publication date: 1996-07-31
Also published as: WO1994010443A1; BR9207174A; PL308761A1; CN1088657A; CN1043437C; WO1994010442A1; CA2145766A1; CZ110295A3

Abstract

12. Objetosciowa maszyna wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, ze ma zmienne przemieszczenie, uzyskiwane przez zmiane nachylenia pomiedzy tlokami a blokami wykla-dzinowymi (45, 75), opartymi na plycie (51, 76), której tylna powierzchnia wal napedowy, liczne tloki polaczone z walem nape- dowym, usytuowane zasadniczo równolegle do jego osi i majace trzpienie odchodzace od plyty uchwytowej lub zakonczen walu i usytuowane równolegle do osi walu, z którym sa sztywno polaczone, blok wykladzi- nowy obracalny wewnatrz obudowy wokól drugiej osi, która moze byc zgodna lub przecinac sie z osia walu, przy czym wykladziny bloku maja ksztalt lukowy, zwrócony do srodka przeciecia osi walu i wspomnianej drugiej osi, który stanowi zarazem srodek krzywizny wykladzin, przy czym blok wykladzinowy jest obraca- ny i napedzany synchronicznie przez tloki wzgledem wspomnianej drugiej osi, znamienna tym, ze blok wykladzinowy (7, 45) jest wycentrowany za pomoca kulistego przegubu (18, 46) na wale napedowym (1, 37), przy czym na wale napedowym (1, 37) jest osa- dzony sprezysty element (17, 47) dociskajacy blok wykladzinowy (7, 45) do plyty rozdzielczej (8, 51) dla realizacji funkcji rozdzielczosci plyty rozdzielczej (8) i/lub nadawania wykladzinom tego bloku za posrednic- twem plyty rozdzielczej (51) ruchu posuwisto-zwrot- nego wzgledem tloków Fig.1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest objętościowa maszyna płynowa, a zwłaszcza pompa, kompresor i/lub silnik, który może również stanowić silnik endotermiczny, które podczas funkcjonowania realizują przemieszczenie za pomocą tłoków podłączonych do wału napędowego bez oscylujących prętów łączących. To przemieszczenie może ponadto ulegać zmianie według potrzeby.

Ze stanu techniki są znane silniki endotermiczne z naprzemiennymi tłokami z prętami łączącymi, które są podłączone do wału korbowego, objętościowy silnik krzywkowy (Wankla) z wirnikiem wiwośrodowyw względem wału napędowego lub silniki, które mają osiowe tłoki, równoległe do wału napędowego i napędzane naprzemiennym ruchem według kołowego pochylonego przebiegu, dla uzyskania osiowego przemieszczania tłoka, które nie mają dużych osiągów. W dziedzinie pomp/silników lub kompresorów hydraulicznych, zarówno ściśliwych jak i nieściśliwych, znane są rozmaite układy tłoków w szeregu, zamontowanych osiowo, lub z oscylującą tuleją, lub z oscylującą płytą, względnie zamontowanych promieniowo.

Jednakże wszystkie wspomniane powyżej tłoki są podłączone do wału napędowego za pomocą prętów łączących, które oscylują na powierzchni prostopadłej do tego wału lub za pomocą prętów łączących w przypadku tłoków osiowych, które oscylują przy ruchu po powierzchni konoidalnej, ponieważ nachylenie dużego końca pręta łączącego ma zmianę zakresu, zaś mały koniec jest napędzany do wykładziny za pomocą tłoka.

Wspomniane powyżej maszyny, z wyjątkiem eodoterwiczoego silnika krzywkowego (Wankla) mają duże wymiary i nie mają dużej wydajności, która zależy od warunków użytkowania.

W szczególności, części uszczelniające obrotowego silnika krzywkowego (Wankla) mają krótki czas użytkowania w wyniku znacznego zużycia, któremu podlegają, co powoduje utratę kompresji, a zatem utratę wydajności. Konieczne jest zatem stosowanie specjalnych materiałów, które są bardzo kosztowne i trudne do uzyskania. Ponadto, endoterwiczoe silniki tłokowe we wszystkich konfiguracjach mają ograniczoną prędkość obrotową w wyniku stosowania części o ruchu naprzemiennym lub oscylacyjnym, tłoków, prętów łączących, zaworów i wału korbowego, który zawsze ma konstrukcję skomplikowaną, przy czym osiowy napór tłoka jest przekazywany na pręt łączący za pośrednictwem reakcji ściany cylindra. Reakcja ta powoduje poważne zużycie a tym samym konieczność stosowania wysokiej jakości olejów smarujących, zaś w silnikach czterosuwowych wydajność jest zredukowana ze względu na niemożliwość zaprojektowania w idealny sposób komory spalania ze względu na wymiary i ograniczony przepust zaworów.

W przypadku pomp/silników dla płynów ściśliwych występują wady takie same jak wady powodowane przez pręty łączące w silnikach eoaotermicznych, a mianowicie mają one małą wydajność wskutek tarcia mechanicznego wytwarzanego przez te pręty łączące, a także w wyniku dużego ciężaru, wymiarów i kosztów.

W przypadku pomp/silników dla płynów nieściśliwych, zwykle dla napędów hydrostatycznych, ale również do pompowania innych płynów, występują odmienne wady. Pompy/silniki z cylindrem promieniowym lub cylindrem szeregowym, jakkolwiek mają dość dobre osiągi, to jednak mają duże wymiary, a przez to są kosztowne. Pompy/silniki z cylindrem osiowym z tuleją pochyłą względem osi wału lub z pochyłą płytką dla prowadzenia dużego końca pręta łączącego nakładają niepożądane ograniczenia na prędkość obrotu, powodowane przez możliwe oddziaływanie odśrodkowe dużych końców. Pompy/silniki o cylindrach równoległych do osi wału mają bardzo małą wydajność przy punkcie startowym i nie mogą wykonywać pracy w obwodzie

169 513 otwartym. Możliwość połączenia obydwu tych rozwiązań jest ograniczona ze względu na wysokie koszty konstrukcyjne.

Z publikacji WO-A-86/0662 jest znana maszyna tłokowa w której zespół cylindrów jest umieszczony w równych odległościach wokół pierwszej osi obrotu, zaś zespół odpowiadających tłoków jest umieszczony w równych odległościach wokół drugiej osi obrotu, przy czym każdy tłok zawiera człon pierścieniowy, który jest przemieszczalny bocznie względem tłoka, dla umożliwienia ruchu członu pierścieniowego zasadniczo prostoliniowo względem odpowiadającego cylindra, zaś tłok porusza się po zakrzywionym torze względem niego, przy czym druga oś przechodzi do środka przecięcia z okrągłą płaszczyzną zawierającą te kuliste człony pierścieniowe i wspomnianą oś. Taka maszyna, jakkolwiek eliminuje wiele części o ruchu naprzemiennym, jednakże posiada liczne wady związane z okresowymi udarami tych pierścieniowych członów podczas pracy: nie można uzyskać wysokich osiągów, jeżeli powstają wibracje i jeżeli powstaje tarcie w wyniku oddziaływania odśrodkowego i naporu tych członów pierścieniowych w kierunku powierzchni cylindrycznych.

Z publikacji US-A-3910239 jest znany silnik tłokowy, przeznaczony głównie do stosowania jako silnik spalinowy, mający pojedynczy cylinder zakrzywiony wokół środka, otwory wdechowe i wydechowe przy przeciwległych końcach cylindra, parę przeciwległych tłoków ruchomych w cylindrze do siebie i od siebie podczas suwu sprężania i suwu roboczego, przy czym tłoki przykrywają te otwory podczas większości ich suwów i kolejno odkrywają te otwory, gdy tłoki zbliżają się do końca odpowiednich suwów roboczych, parę wałów korbowych zawierających zazębiające się koła zębate oraz parę prętów łączących, które łączą wały korbowe z tłokami.

W tego rodzaju silniku tłokowym występują problemy związane z naporem tłoków na powierzchnię cylindra, zaś jego oddziaływanie odśrodkowe zwiększa tarcie tych tłoków w stronę zewnętrznej powierzchni cylindra. Tak więc nie są możliwe do uzyskania duże osiągi, a rozwiązanie to jest przydatne tylko do silników z asymetrycznym układem czasowym otworów, jak wyraźnie stwierdzono w opisie, zaś ulepszenia dokonane według US-A-3338137 przez tego samego wynalazcę powodują jedynie komplikację konstrukcji.

Ten stan techniki może podlegać udoskonaleniom dotyczącym polepszenia charakterystyki pracy mechanizmów posuwisto-zwrotnych maszyn objętościowych przez zwiększenie sprawności we wszystkich warunkach, zredukowanie ciężaru, wymiarów i kosztów konstrukcyjnych.

Z brytyjskiego opisu patentowego nr 632421 (Mc Culloch) jest znana objętościowa maszyna płynowa, wyposażona w tłoki bez prętów łączących, zawierającą obudowę, wał napędowy, liczne tłoki połączone z wałem napędowym, mające trzpienie odchodzące od płyty uchwytowej lub zakończeń wału, z którym są sztywno połączone, blok wykładzinowy obracalny wewnątrz obudowy wokół osi, która może być zgodna lub przecinać się z osią wału, przy czym wykładziny bloku mają kształt łukowy, zwrócony do środka przecięcia osi wału i osi obrotu bloku wykładzinowego, który stanowi zarazem środek krzywizny wykładzin, przy czym blok wykładzinowy jest obracany i napędzany synchronicznie przez tłoki względem osi obrotu bloku wykładzinowego.

Celem wynalazku jest opracowanie maszyn objętościowych, w których zostaną wyeliminowane wspomniane wyżej problemy i w których wykładziny będą samocentrowane na tłokach i będą zapewniały prowadzenie sprężonego płynu oddziaływującego na tłoki, bez potrzeby stosowania dodatkowych środków podpierających lub centrujących pomiędzy blokiem wykładzinowym a wałem napędowym.

Objętościowa maszyna płynowa, wyposażona w tłoki bez prętów łączących, zawierająca obudowę, wał napędowy, liczne tłoki połączone z wałem napędowym, usytuowane zasadniczo równolegle do jego osi i mające trzpienie odchodzące od płyty uchwytowej lub zakończeń wału i usytuowane równolegle do osi wału, z którym są sztywno połączone, blok wykładzinowy obracalny wewnątrz obudowy wokół drugiej osi, która może być zgodna lub przecinać się z osią wału, przy czym wykładziny bloku mają kształt łukowy, zwrócony do środka przecięcia osi wału i wspomnianej drugiej osi, który stanowi zarazem środek krzywizny wykładzin, przy czym blok wykładzinowy jest obracany i napędzany synchronicznie przez

169 513 tłoki względem wspomnianej drugiej osi, według wynalazku charakteryzuje się tym, że blok wykładzinowy jest wycentrowany za pomocą kulistego przegubu na wale napędowym, przy czym na wale napędowym jest osadzony sprężysty element, dociskający blok wykładzinowy do płyty rozdzielczej dla realizacji funkcji rozdzielczości płyty rozdzielczej i/lub nadawania wykładzinom tego bloku za pośrednictwem płyty rozdzielczej ruchu posuwisto-zwrotnego względem tłoków.

Objętościowa maszyna według wynalazku korzystnie ma zmienne przemieszczenie, uzyskiwane przez zmianę nachylenia pomiędzy osią obrotu bloku wykładzinowego a osią obrotu tłoków.

Tłoki są połączone sztywno względnie oscylacyjnie z wałem lub obrotową płytą uchwytową bez nakładania prętów łączących. Tłoki mają kulistą głowicę, wyposażoną w pierścienie uszczelniające, które mają dopasowaną powierzchnię kulistą, umieszczoną w głowicy tłoka w kontakcie z odpowiednią ścianą komory wykładzinowej promieniowo względem osi tej komory wykładzinowej. Tłoki mają takie same zakrzywienie łukowe jak komory wykładzinowe i są wyposażone w pierścienie uszczelniające z dopasowaną powierzchnią kulistą.

W sąsiedztwie bloku wykładzinowego znajduje się płyta rozdzielcza z przynajmniej jednym otworem komunikacyjnym prowadzącym do komór wykładzinowych przy zasysaniu, przynajmniej jednym otworem wylotowym i przynajmniej jedną komorą spalania, która ewentualnie jest obrotowa względem obudowy.

Płyta rozdzielcza ma zamknięte strefy w położeniach pośrednich, które są zgodne z końcowym położeniem fazy przedmuchiwania i tym samym mają zerową objętość w cyklach czterosuwowych.

Objętościowa maszyna według wynalazku korzystnie ma pojedynczy, pomocniczy obwód chłodzenia i smarowania. W tym obwodzie chłodzenia i smarowania ruchomą część pompy korzystnie stanowi blok wykładzinowy.

Tłoki mają głowicę połączoną sztywno z trzpieniem, który z kolei jest sztywno połączony z obrotową płytą uchwytową.

Głowice oscylacyjnego tłoka mają powierzchnię kontaktową z trzpieniem i powierzchnię kontaktową z łbem śruby łączącej, które są kuliste i współosiowe.

Objętościowa maszyna korzystnie ma zmienne przemieszczenie, uzyskiwane przez zmianę nachylenia pomiędzy tłokami a blokami wykładzinowymi, opartymi na płycie, której tylna powierzchnia jest powierzchnią cylindryczną o osi obrotu, która przechodzi przez ten sam punkt przecięcia pomiędzy osią obrotu bloku wykładzinowego i tłoków.

Wał napędowy maszyny objętościowej według wynalazku korzystnie ma końce, znajdujące się po przeciwnych stronach obudowy.

Maszyna objętościowa według wynalazku ma wykładziny, które podlegają samocentrowaniu na tłokach i zapewniają prowadzenie sprężonego płynu, który oddziaływuje na tłoki. Blok wykładzinowy takiej maszyny nie posiada żadnych dodatkowych środków podpierających albo centrujących poza przegubem kulistym usytuowanym pomiędzy blokiem a wałem napędowym.

Korzyści uzyskiwane przez stosowanie maszyn objętościowych według wynalazku obejmują niewystępowanie części poruszających się ruchem naprzemiennym i oscylacyjnym, takich jak pręty łączące, tłok i zawory, przez co zyskuje się znaczne zredukowanie hałaśliwości w wyniku niewystępowania elementów naporowych, które wytwarzają hałas podczas oscylacji z powodu nieuniknionego występowania prześwitów pomiędzy tymi elementami. Wyeliminowanie promieniowego obciążenia tłoków na ściany cylindra (napór płynu jest zawsze styczny do krzywizny wykładziny, która zawsze jest zgodna z kierunkiem kulistego tłoka, niezależnie od tego, czy jest on zamocowany czy oscylujący) prowadzi do znacznej redukcji zużycia i wzrostu sprawności. W maszynie według wynalazku występuje mniej części a zatem jest znacznie zredukowana konieczność obróbki skrawaniem, a ponadto uzyskiwana jest znaczna redukcja wymiarów osiowych i promieniowych maszyn dla wyższych mocy i sprawności. W szczególności dla maszyn stanowiących silniki spalinowe, wyeliminowane są problemy związane z występowaniem siły odśrodkowej lub elastyczności, które mogą zwiększać prędkość obrotową. Jest ułatwione chłodzenie zarówno tłoków od strony wewnętrznej

169 513 części obudowy, jak i obracającego się bloku wykładzinowego, które to chłodzenie można łatwo uruchamiać poprzez pompę płynu chłodzącego. Ponadto wyeliminowane są problemy związane z opornością przepustową i dławieniem zaworów, a obwody smarowania i chłodzenia nie są oddzielne, przez co jest możliwe stosowanie płynu chłodzącego, który pełni zarazem funkcję smarowania.

Ponadto, w szczególności w przypadku maszyn objętościowych typu pompy/silniki lub kompresory, jest ułatwione skompensowanie osiowych naporów na tłoki, co dodatkowo redukuje tarcie i w ten sposób zwiększa sprawność. Nie są także potrzebne człony łączące pomiędzy płytą uchwytową - tłokiem i blokiem wykładzinowym, które to człony są konieczne w przypadku pomp tulejowych lub silników. Tłoki z przytwierdzoną kulistą głowicą podłączone do trzpienia tłoka są stosowane korzystnie dla niewielkich lub średnich kątów pomiędzy wałem i nachylonym elementem (tłokami lub blokiem wykładzinowym) i umożliwiają uzyskanie dużych prędkości, ponieważ nie ma tam elementów podlegających oddziaływaniu siły odśrodkowej. Tłoki z głowicą oscylacyjną umożliwiają stosowanie bardzo dużych kątów i umożliwiają redukcję wymiarów, nawet przy dużych przemieszczeniach. Głowice, które centrują się samoistnie na stycznej do linii krzywizny w dowolnym punkcie wzdłuż wykładziny, nie powodują promieniowego obciążenia ściany komory wykładzinowej pod wpływem naporu płynu, przez co ograniczają zużycie wykładziny i zwiększają sprawność.

Pompy obwodów hydraulicznych mogą pracować zarówno w obwodzie otwartym jak i zamkniętym przy tej samej prędkości obrotowej i nie występują żadne elementy składowe członów przegubowych (zwykłe pręty łączące), które mogłyby ulec rozłączeniu i wypchnięciu odśrodkowemu, przy czym zasilanie obwodu zamkniętego przebiega również bezpośrednio bez tradycyjnego stosowania tak zwanych pomp ładujących. Przy połączeniu większej ilości pomp do odmiennych obwodów hydraulicznych można umieścić większą ilość pomp na tym samym wale co pozwala na zredukowanie wymiarów, przy czym każda z tych pomp jest zwymiarowana i/lub dostosowana do szczególnych wymagań danego obwodu, przez co unika się potrzeby stosowania kosztownych połączeń mechanicznych.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój silnika spalinowego według wynalazku, mającego cztery tłoki i pracującego w cyklu czterosuwowym, fig. 2 - widok z boku płytki rozdzielczej zwróconej w stronę bloku obrotowych wykładzin, fig. 3 - częściowy przekrój urządzenia zapłonowego silnika dwusuwowego, fig. 4 i 5 - widok z boku zakrzywionego tłoka w dwóch kierunkach bocznych usytuowanych względem siebie pod kątem 90°, fig. 6 - przekrój podłużny pompy/silnika lub kompresora do płynu o zmiennym przemieszczeniu w obydwu kierunkach, przy obracającym się i nachylonym bloku wykładzin, fig. 7 - częściowy widok od strony zasilania płyty do odchylania i rozprowadzania płynu do bloku obrotowych wykładzin, fig. 8 - przekrój tłoka z głowicą oscylacyjną, fig. 9 - przekrój podłużny pompy/silnika do płynów, taki sam jak pokazany na fig. 6, jednakże z zastosowaniem nachylanej płyty uchwytowej tłoka zamiast bloku wykładzin, fig. 10 i 11 - widoki jak na fig. 4 i 5, jednkaże dotyczące tłoka nie przeznaczonego do silnika spalinowego, fig. 12 - widok z boku tłoka kulistego, fig. 13 - przekrój podłużny pompy/silnika do płynów, taki sam jak na fig. 6 i 9, bez odwracania kierunku ruchu płynu, a fig. 14 - przekrój podłużny pompy/silnika do płynów, taki sam jak na fig. 13 z mechanizmem mającym zmienne przemieszczenie.

Na figurze 1 pokazano silnik spalinowy, posiadający wał napędowy 1, który obraca się na łożyskach w obudowie 2 silnika endotermicznego, umieszczonych na każdym końcu 3 wału, z których każdy jest połączony sworzniem tłokowym 4 z odpowiednim zakrzywionym tłokiem 5, przy czym tłok ten jest napędzany za pomocą wspomnianych końców 3 dla poruszania się wewnątrz wykładzin, które są obrabiane w obrotowym bloku wykładzinowym. Ponadto silnik ten posiada płytę rozdzielczą 8, obracającą się na pierścieniu 9, rurę wydechową 10 i rurę zasysania 11, głowicę 12, wyposażoną w zatyczkę zapłonową 13, która jest zwrócona w stronę tłoka w położeniu maksymalnego sprężenia, poprzez pierścień 14 zapobiegający zużyciu i komorę spalinową 15, którajest obrobiona skrawaniem na grubość płyty rozdzielczej 8. W silniku tym zastosowano sprężynę 17 do ponownego rozwierania prześwitu dla uszczelnienia pomiędzy płytą rozdzielczą 8 i blokiem wykładzinowym 7, który opiera się na kulistym przegubie 18 bloku centrującego wału. Na wewnętrznym współosiowym wale 21 obracającym

169 513 się wraz z blokiem wykładzinowym 7 i przekładnią redukcyjną 22, 23 i 24 osadzone są prowadzące łożyska 19 rury 20 płyty rozdzielczej 8. Płyta rozdzielcza 8 i przewód rozgałęziony 10 i 11 mają kanał chłodzący 26. Analogiczny kanał 27 znajduje się w bloku wykładzinowym 7. W każdej wykładzinie 28 znajduje się promieniowy otwór 28 dla montowania trzpienia 4 tłoka, przy czym pierścienie uszczelniające 29 tłoków są podłączone do odpowiedniego zgrubienia 30 trzpienia poprzez trzpienie tłoka przy każdym końcu 3.

Na figurze 2 pokazano otwory 31 i kanały ssące 32 na płycie rozdzielczej 8 oraz otwory 33 i odpowiednie kanały wydechowe 34.

Na figurze 3 pokazano komorę spalania 35 w ustalonej płycie rozdzielczej 36 silnika dwusuwowego.

W drugim rozwiązaniu maszyny według wynalazku, pokazanym na fig. 6, zastosowano wał napędowy 37 pompy/silnika lub kompresora objętościowego, na który jest nasunięta wielowypustowo płyta uchwytowa 39 tłoka za pomocą wielowypustowego profilu 38, przy czym tłoki są przykręcone do płyty uchwytowej 39 za pomocą gwintu, zaś trzpień 40 tłoka posiada środkowy otwór 41 do kompensowania osiowych oporów hydraulicznych, przy czym stanowi on głowicę z kulistym wypiętrzeniem 42 i pierścieniem uszczelniającym 43 z zewnętrznym kulistym wypiętrzeniem, zaś wspomniane wyżej tłoki są napędzane do komory 44 obrotowego bloku wykładzinowego 45, który jest napędzany do wspomnianego wału 37 poprzez złącze kuliste 46. Sprężyny kompensacyjne 47 z prześwitami końcowymi oddziaływują na wspomniane złącze kuliste 46 względem płyty uchwytowej 39, która przesuwa się po przeciwdziałającej zużyciu wykładzinie 48, do której są zwrócone wnęki kompensacyjne 49 osiowego naporu hydraulicznego. Oznacznikiem 50 oznaczono otwór do przejścia płynu z wykładziny do płyty rozdzielczej 51, wyposażonej w szczeliny 52 i otwory 53, na boku bloku wykładzinowego 45, który jest zasilany poprzez kanały 54 i 55 dla przejścia płynu, ze szczeliną 56 na osi płyty rozdzielczej 51 dla oscylacji, która to nasadka jest napędzana za pomocą równoległej powierzchni, łączącej się z pokrywą 58. Głowica 59 kulistego tłoka może oscylować na trzpieniu 40 za pośrednictwem śruby 60 o łbie kulistym i odpowiedniej kulistej powierzchni 61 pomiędzy trzpieniem 40 a głowicą 59 tłoka.

W trzecim rozwiązaniu maszyny według wynalazku pokazanym na fig. 9 zastosowano te same oznaczniki dla oznaczenia podobnych części. W rozwiązaniu tym występuje ponadto zakrzywiony tłok 62, ruchomy w bloku wykładzinowym 63, który posiada otwory zasilające, zwrócone w stronę pokrywy 65 z przewodami zasilającymi płynu i płytę uchwytową 66 tłoka napędzaną za pomocą kulowego złącza 46, zwróconą w stronę odpowiedniej nachylanej płyty rozdzielczej 67, z powierzchnią 68 równoległą względem powierzchni bloku 69 wewnątrz pokrywy 58. Na fig. 9 i 10 pokazano środkową oś 70 krzywizny wykładzin, zaś na fig. 10 pokazano gniazdo 71 pierścienia uszczelniającego 43 oraz oś 72 trzpienia 40 tłoka.

W rozwiązaniu przedstawionym na fig. 13 pokazano płytę 73, która jest nasunięta wielowypustowo na wał 37 za pomocą wielowypustowego profilu 38 i podpiera dwa szeregi tłoków, które są połączone z płytą, są przeciwległe względem siebie i są wyposażone w osiowe otwory 74 do łączenia odpowiednich komór 44 bloku wykładzinowego 75 bez przewodów zasilających, obracającego się podobnie jak blok 45, jednakże w cyklu diesla, który rozpoczyna spalanie poprzez specjalną komorę 15 lub 35 w przypadku silników dwusuwowych, które mają płytę rozdzielczą przymocowaną do głowicy 12 cylindra, przy czym napędzanie współosiowego wału napędowego 21, wraz z roboczą przekładnią 22,23 i 24 powoduje podzielenie obrotu na połowę poprzez sterowanie płytą rozdzielczą 8 za pomocą tulei 20.

W trakcie pracy maszyny według fig. 1, podczas suwu tłoków 5 wewnątrz komór 6 wykładzin, niewielkie różnice toru, które są również wynikiem dużych kątów pomiędzy osią wirowania, są kompensowane przez niewielkie oscylacje na sworzniach tłokowych 4 w piastach 30, pomimo niewielkiego promieniowego poślizgu tłoków w pośrednich położeniach 45°, 135°, 225° i 315° obrotu. Chłodziwo jest zasysane z radiatora przez rurkę 25 i jest prowadzone prosto do bloku wykładzinowego 7 poprzez wydrążony wał 21, zaś otwory 27 odbierają chłodziwo za pomocą niepokazanych promieniowych przewodów, które nie są umieszczone pomiędzy wykładzinami. Następnie chłodziwo jest poddawane oddziaływaniu odśrodkowemu poprzez obrót bloku wykładzinowego 7 i wypełnia wewnętrzną objętość

169 513 obudowy 2, a następnie gorące wypływa z niej do niepokazanych rurek w kierunku radiatora, przy czym chłodziwo za pośrednictwem ściany wnęki pomiędzy tuleją 20 i współosiowym wałem 21 chłodzi środkową część płyty rozdzielczej 8 i poprzez kanały chłodzi również przewody rozgałęźne.

Działanie drugiego rozwiązania pompy/silnika lub kompresora do płynu pokazanego na fig. 6 przebiega następująco. Płyn pod ciśnieniem, płynący w kanałach 54 i 55 i przecinający szczeliny 52, części 53 i otwory 50 wchodzi do komory wykładzinowej 44 a jego oddziaływanie na powierzchnię głowicy 42 tłoka jest rozdzielane w stosunku do położenia pierścienia uszczelniającego 43, to znaczy dokładnie osiowo względem trzpienia 40, bez składowej promieniowej od tłoka do wykładzin, przy czym obrót wywierany na płytę uchwytową tłoka 39 jest wykorzystywany do napędzania wału 37 za pomocą połączenia wielowypustowego 38. Wnęki 49, które mają to samo ciśnienie co komory 44 za pośrednictwem otworu 41, wyrównoważają osiowe napory hydrauliczne na wspomnianą płytę i na tłoki, zaś sprężyny talerzowe 47 wyznaczają prześwity końcowe pomiędzy blokiem wykładzinowym 45, płytą rozdzielczą 51 i pokrywą 58, przy czym obciążenie wstępne jest znacznie wyższe od siły wytwarzanej podczas zasysania płynu przy ciśnieniu atmosferycznym. Zmiana przemieszczenia, a zatem zasadnicza różnorodność zastosowań jest możliwa przez zmianę nachylenia płyty rozdzielczej 51 poprzez przesunięcie na cylindrycznej powierzchni 57. Głowica 59 tłoka oscylacyjnego dla tłoków i wykładzin o znacznych kątach pomiędzy osią obrotu jest zawsze wyrównoważona, ponieważ środek oscylacji jest poza tłokami i wewnątrz płynu. W przeciwieństwie do tego, zwykłe tłoki mają trzpień tłokowy umieszczony znacznie dalej od powierzchni kontaktującej się z płynem.

Działanie pompy/silnika lub kompresora do płynów, według trzeciego rozwiązania wynalazku, przebiega w następujący sposób. Odwraca się pozycję zaklinowania do wału 37, to znaczy w tym przypadku blok wykładzinowy 63 napędza połączenie, co powoduje wytworzenie składowej promieniowej oddziaływującej na głowicę 62 tłoka i szybkie zużycie wykładzin. Zakrzywiony tłok z głowicą 62 jest bardziej przystosowany do umieszczania pod dużym kątem nachylenia pomiędzy osią, nawet jeżeli jest to trudniejsze do skonstruowania. Dla tego rodzaju realizacji, uzyskuje się zmianę przemieszczenia poprzez nachylenie płyty rozdzielczej 67.

Na figurach 13 i 14 przedstawiono dwa rozwiązania pomp/silników lub kompresora do płynu, przeznaczonych do stosowania w rozmaitych dziedzinach. Pierwsze rozwiązanie stanowi pompę/silnik z szeregiem tłoków o zmiennym przemieszczeniu i drugim szeregiem tłoków o stałym przemieszczeniu, bez odwracania kierunku płynu. Drugie rozwiązanie zawiera obydwa szeregi tłoków ze zmiennym przemieszczeniem i możliwe jest odwrócenie przepływu, jak wskazano strzałkami obok przewodów zasilających 54, 55, przy czym płyty rozdzielcze 51 i/lub 76 są nachylone poprzez sterowanie zewnętrzne za pomocą dobrze znanych mechanizmów. W obydwu rozwiązaniach, płyta uchwytowa 73 tłoka, zaklinowana na wale napędowym 37, powoduje wyrównoważenie osiowego naporu pomiędzy przeciwległymi komorami wykładzinowymi 44 i przy zastosowaniu osiowych otworów 74 w tłokach jest wykonywana mniejsza ilość pracy przez przepływający przez nie płyn.

Działanie jako pompa/kompresor może korzystnie następować dla wszystkich kątów ustawienia płyt rozdzielczych 51 i/lub 76, zaś przy funkcjonowaniu jako silnik, w wyniku niemożliwości ustawienia przemieszczenia na zero, kąt nie może być zbytnio zredukowany. Ponadto wyeliminowanie ruchu płynu pomiędzy dwoma szeregami tłoków w urządzeniu przedstawionym na fig. 13 i 14, redukujące sprawność powoduje, że przemieszczenie w rozwiązaniu z fig. 13 nie musi być całkowicie ustawione na zero. Płyta rozdzielcza 76 nie musi być umieszczona jako nachylona przeciwnie, przemieszczenie w rozwiązaniu z fig. 14 nie musi być zmieniane przez kontrolowanie płyt rozdzielczych 76 i 51 według synchronizacji odwrotnej, przez co płyty rozdzielcze 76 i 51 będą równoległe gdy stan przemieszczenia wynosi zero i będą nachylone tak jak na rysunku lub w przeciwny sposób w wyniku przepływu odpowiednio w obydwu kierunkach.

169 513

Jeżeli zastosuje się w praktyce materiały, wymiary i szczegóły robocze, które są odmienne od wskazanych powyżej, jednakże technicznie równoważne, to szczegóły te są również objęte ochroną.

Tak więc można otrzymać pompę/silnik lub kompresor według fig. 6 lub 9 przy stałym przemieszczeniu, lub nawet można połączyć w pary pompę i silnik poprzez wnęki 49 lub kanały zasilające 64, przez nałożenie stałego dystrybutora na obudowę, dla wywołania zwartych napędów hydrostatycznych. Korzyści wynikające ze zredukowania wymiarów, ciężaru i dużej prędkości obrotowej sprawiają, że ten rodzaj rozwiązania jest nadzwyczaj interesujący.

Na koniec, sztywne przymocowanie tłoków do obudowy i oscylacyjne umieszczenie bloku wykładzinowego za pomocą osiowej lub promieniowej krzywki podłączonej do wału napędowego pozwala na otrzymanie pompy/silnika lub kompresora bez części ruchomych z wyjątkiem krzywki. Jest to bardzo korzystne w przypadku pomp lub silników do płynów. Analogicznie do zmian przemieszczenia pomp/silników lub kompresora, jest możliwe poprzez konfigurację tłoków 5, 42, 59 lub 62 i obrotowego bloku wykładzinowego 7 według wynalazku, otrzymanie silników endotermicznych, w których można redukować promieniowanie, ułatwiając mieszanie benzyny z powietrzem bez złożonych zabiegów, które są stosowane obecnie do regulowania składu mieszanki, co daje zwiększenie sprawności niewielkim kosztem.

169 513

I

169 513

I

169 513

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Objętościowa maszyna płynowa, wyposażona w tłoki bez prętów łączących, zawierająca obudowę, wał napędowy, liczne tłoki połączone z wałem napędowym, usytuowane zasadniczo równolegle do jego osi i mające trzpienie odchodzące od płyty uchwytowej lub zakończeń wału i usytuowane równolegle do osi wału, z którym są sztywno połączone, blok wykładzinowy obracalny wewnątrz obudowy wokół drugiej osi, która może być zgodna lub przecinać się z osią wału, przy czym wykładziny bloku mają kształt łukowy, zwrócony do środka przecięcia osi wału i wspomnianej drugiej osi, który stanowi zarazem środek krzywizny wykładzin, przy czym blok wykładzinowy jest obracany i napędzany synchronicznie przez tłoki względem wspomnianej drugiej osi, znamienna tym, że blok wykładzinowy (7,45) jest wycentrowany za pomocą kulistego przegubu (18, 46) na wale napędowym (1,37), przy czym na wale napędowym (1, 37) jest osadzony sprężysty element (17, 47) dociskający blok wykładzinowy (7,45) do płyty rozdzielczej (8,51) dla realizacji funkcji rozdzielczości płyty rozdzielczej (8) i/lub nadawania wykładzinom tego bloku za pośrednictwem płyty rozdzielczej (51) ruchu posuwisto-zwrotnego względem tłoków.
2. Objętościowa maszyna według zastrz. 1, znamienna tym, że ma zmienne przemieszczenie, uzyskiwane przez zmianę nachylenia pomiędzy osią obrotu bloku wykładzinowego (7,45, 75) a osią obrotu tłoków (5,52,59).
3. Objętościowa maszyna według zastrz. 1, znamienna tym, że tłoki (5, 42, 59) są połączone sztywno względnie oscylacyjnie z wałem (1, 37) lub obrotową płytą uchwytową (39, 73) bez nakładania prętów łączących.
4. Objętościowa maszyna według zastrz. 1 albo 3, znamienna tym, że tłoki (5,42,59) mają kulistą głowicę (42, 59), wyposażoną w pierścienie uszczelniające (29, 43), które mają dopasowaną powierzchnię kulistą, umieszczoną w głowicy tłoka w kontakcie z odpowiednią ścianą komory wykładzinowej (6,44) promieniowo względem osi tej komory wykładzinowej (6, 44).
5. Objętościowa maszyna według zastrz. 1 albo 3, znamienna tym, że tłoki (5, 42) mają takie same zakrzywienie łukowe jak komory wykładzinowe (6, 44) i są wyposażone w pierścienie uszczelniające (29, 43) z dopasowaną powierzchnią kulistą.
6. Objętościowa maszyna według zastrz. 1, znamienna tym, że w sąsiedztwie bloku wykładzinowego (7) ma płytę rozdzielczą (8) z przynajmniej jednym otworem komunikacyjnym (31, 32) prowadzącym do komór wykładzinowych (6) przy zasysaniu, przynajmniej jednym otworem wylotowym (33, 34) i przynajmniej jedną komorą spalania (15), która ewentualnie jest obrotowa względem obudowy (2).
7. Objętościowa maszyna według zastrz. 6, znamienna tym, że płyta rozdzielcza (8) ma zamknięte strefy w położeniach pośrednich, które są zgodne z końcowym położeniem fazy przedmuchiwania i tym samym mają zerową objętość w cyklach czterosuwowych.
8. Objętościowa maszyna według zastrz. 6 albo 7, znamienna tym, że ma pojedynczy, pomocniczy obwód chłodzenia i smarowania.
9. Objętościowa maszyna według zastrz. 8, znamienna tym, że w obwodzie chłodzenia i smarowania ruchoma część pompy stanowi blok wykładzinowy (7).
10. Objętościowa maszyna według zastrz. 1 albo 3 albo 5, znamienna tym, że tłoki mają głowicę (59) połączoną sztywno z trzpieniem (40), który z kolei jest sztywno połączony z obrotową płytą uchwytową (39, 73).
11. Objętościowa maszyna według zastrz. 1 albo 3 albo 5, znamienna tym, że głowice (59) oscylacyjne tłoka mają powierzchnię kontaktową (61) z trzpieniem (40) i powierzchnię kontaktową z łbem (60) śruby łączącej, które są kuliste i współosiowe.
12. Objętościowa maszyna według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że ma zmienne przemieszczenie, uzyskiwane przez zmianę nachylenia pomiędzy tłokami a blokami wykła169 513 dzinowymi (45, 75), opartymi na płycie (51, 76), której tylna powierzchnia (57) jest powierzchnią cylindryczną o osi obrotu, która przechodzi przez ten sam punkt przecięcia pomiędzy osią obrotu bloku wykładzinowego (45) i tłoków.
13. Objętościowa nuwzyna wydlug eastrg . lalbo 1, znamienna tym, że wal napadowy (37) ma końce znajdujące się po przeciwnych stronach obudowy (58).