RU2035607C1

RU2035607C1 - Drive for engine with external heat supply

Info

Publication number: RU2035607C1
Authority: RU
Inventors: Альберт Минахметович Ахтямов
Original assignee: Альберт Минахметович Ахтямов
Priority date: 1991-02-25
Filing date: 1991-02-25
Publication date: 1995-05-20

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: drive has two shafts 4 and 5, which rotate synchronously and are kinematically connected with working piston 2 and piston-displacer 3, and intermediate wheel 17 having inner and outer toothings. The inner toothing engages gear 6 of one shaft. The outer toothing engages gear 7 of the other shaft. The shafts are connected to the working piston through cranks 11 and 12, each of which is connected with the pin of traverse 15 of the working piston through connecting rods 13 and 14. Connection of the shafts with the piston-displacer is constructed as cams 8 and 9 each of which is mounted on one of the shafts and interacts with the piston-displacer through respective spring- loaded bearing plate 19 and 20 and rocker coupled with the rod of the piston-displacer. Use of cams, bearing plate, and rocker for connecting the shaft with the piston-displacer affords optimal changing in volume of the hot space of the engine cylinder. EFFECT: improved design. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, занимающейся двигателями с внешним подводом теплоты (ДВПТ). The invention relates to the field of engine manufacturing, engaged in engines with external heat input (DVPT).

Известны двигатели с внешним подводом теплоты, содержащие два вала с синхронным вращением, связанных при помощи шестерен и снабженных кривошипами, каждый из которых связан через шатуны с пальцами траверс соосных поршней: рабочего и поршня-вытеснителя, смещенных по фазовому углу. Known engines with external heat supply, containing two shafts with synchronous rotation, connected by gears and equipped with cranks, each of which is connected through the connecting rods to the fingers of the traverse of the coaxial pistons: the working and the displacing piston displaced in phase angle.

Этим двигателям присущи повышенные механические потери, связанные с тем, что при работе двигателя в определенный момент времени давление под поршнем становится выше давления над поршнем и крутящий момент меняет свой знак. Шестерня одного из коленчатых валов, не связанная с зубчатым колесом вала отбора мощности, поворачивается в сторону, противоположную его вращению, выбирая зазор между зубчатыми колесами на коленчатых валах. Шестерня, связанная с валом отбора мощности, остается в прежнем положении за счет инерции маховика. При этом произойдет перекос траверс, вызывая повышенное трение в узлах ДВПТ, тем самым снижая механический КПД. These engines are characterized by increased mechanical losses due to the fact that when the engine is running at a certain point in time, the pressure under the piston becomes higher than the pressure above the piston and the torque changes its sign. The gear of one of the crankshafts, not connected with the gear of the power take-off shaft, rotates in the direction opposite to its rotation, choosing the gap between the gears on the crankshafts. The gear associated with the power take-off shaft remains in the same position due to the inertia of the flywheel. In this case, the traverse will skew, causing increased friction in the DVPT nodes, thereby reducing the mechanical efficiency.

Кроме того, эти двигатели обладают сравнительно низким ресурсом работы в связи с неодинаковым износом шестерен на коленчатых валах, так как одно из них дополнительно входит в зацепление с зубчатым колесом вала отбора мощности, при этом сила, передаваемая в этом зацеплении, вдвое превышает силу между шестернями на коленчатых валах. In addition, these engines have a relatively low service life due to unequal wear of the gears on the crankshafts, since one of them additionally engages with the gear wheel of the power take-off shaft, while the force transmitted in this gearing doubles the force between the gears on crankshafts.

Известен также двигатель с внешним подводом теплоты, снабженный промежуточным колесом, выполненным с двумя зубчатыми венцами: внутренним и внешним, причем внутренний венец связан с шестерней одного вала, а внешний с шестерней другого вала (прототип). Also known is an engine with an external supply of heat, equipped with an intermediate wheel made with two gear rims: internal and external, the inner rim connected to the gear of one shaft, and the outer gear of the other shaft (prototype).

Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет обеспечить оптимальный закон изменения объема горячей полости цилиндра двигателя, а следовательно, понижает эффективность его работы. Это объясняется тем, что устройство в виде рычажного ромбического механизма не в состоянии точно воспроизвести требуемое движение вытеснителя, соответствующее оптимальному закону изменения объема горячей полости. Кроме того, устройство имеет сложную конструкцию, поскольку снабжено большим количеством шатунов и шарниров, что увеличивает габариты, особенно по высоте. The disadvantage of this device is that it does not allow to provide the optimal law for changing the volume of the hot cavity of the engine cylinder, and therefore, reduces its efficiency. This is because the device in the form of a lever rhombic mechanism is not able to accurately reproduce the required movement of the displacer, corresponding to the optimal law of change in the volume of the hot cavity. In addition, the device has a complex structure, since it is equipped with a large number of connecting rods and joints, which increases the size, especially in height.

Целью изобретения является повышение эффективности путем обеспечения оптимального закона изменения объема горячей полости цилиндра двигателя, а также упрощение конструкции и уменьшение габаритов. The aim of the invention is to increase efficiency by ensuring the optimal law of changing the volume of the hot cavity of the engine cylinder, as well as simplifying the design and reducing the size.

Для достижения поставленной цели в приводе для двигателя с внешним подводом теплоты, содержащем два вала с синхронным вращением, кинематически связанных с рабочим поршнем и поршнем-вытеснителем, промежуточное колесо, выполненное с двумя зубчатыми венцами, при этом внутренний венец связан с шестерней одного вала, а внешний с шестерней другого вала, связь валов с рабочим поршнем выполнена через кривошипы, каждый из которых связан через шатун с пальцем траверсы рабочего поршня, связь валов с поршнем-вытеснителем выполнена в виде кулачков, каждый из которых расположен на одном из валов и взаимодействует с поршнем-вытеснителем через подпружиненную опорную пластину и коромысло, шарнирно соединенное со штоком поршня-вытеснителя, кулачки снабжены ограничительными буртиками, а опорные пластины соприкасаются с поверхностью между буртиками. To achieve the goal in a drive for an engine with an external heat supply, containing two shafts with synchronous rotation, kinematically connected with the working piston and the displacing piston, an intermediate wheel made with two gear crowns, while the inner crown is connected to the gear of one shaft, and external with the gear of the other shaft, the connection of the shafts with the working piston is made through cranks, each of which is connected through a connecting rod with the finger of the traverse of the working piston, the communication of the shafts with the piston-displacer is made in the form of cams, Each of which is located on one of the shafts and interacts with the displacer piston through a spring-loaded support plate and a rocker pivotally connected to the displacer piston rod, the cams are equipped with restrictive flanges, and the support plates are in contact with the surface between the collars.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена кинематическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 узел I на фиг. 2. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a kinematic diagram of the proposed device; in FIG. 2, section AA in FIG. 1; in FIG. 3 node I in FIG. 2.

Двигатель состоит из цилиндра 1, в котором размещены рабочий поршень 2 и поршень-вытеснитель 3. Привод содержит валы 4 и 5, на которых жестко закреплены шестерни 6 и 7, а также кулачки 8 и 9 с ограничительными буртиками 10. Валы 4 и 5 снабжены кривошипами 11 и 12, каждый из которых связан через шатуны 13 и 14 с пальцами траверсы 15 и штоком 16 рабочего поршня 2. Шестерни 6 и 7 находятся в зацеплении с промежуточным зубчатым колесом 17, выполненным с двумя зубчатыми венцами, внутренним и внешним, причем внутренний венец связан с шестерней 6, а внешний с шестерней 7. Зубчатое колесо 17 установлено на валу 18 отбора мощности. С кулачками 8 и 9 взаимодействуют опорные пластины 19 и 20, жестко связанные с коромыслом 21, которое соединено со штоком 22 поршня-вытеснителя 3. Опорные пластины 19 и 20 подпружинены к профильным поверхностям кулачков 8 и 9 посредством пружины 23, установленной между упорным кронштейном 24 и коромыслом 21. Валы 4, 5 и 18 установлены в подшипниковых опорах 25. Коромысло 21 соединено со штоком 22 поршня-вытеснителя 3 посредством шарнира 26. The engine consists of a cylinder 1, in which there is a working piston 2 and a piston-displacer 3. The drive contains shafts 4 and 5, on which gears 6 and 7 are fixed, as well as cams 8 and 9 with restrictive shoulders 10. Shafts 4 and 5 are provided cranks 11 and 12, each of which is connected through the connecting rods 13 and 14 with the fingers of the yoke 15 and the rod 16 of the working piston 2. The gears 6 and 7 are engaged with the intermediate gear wheel 17, made with two gear rims, internal and external, with the crown is connected with gear 6, and the outer one with gear 7. A gear wheel 17 is mounted on the power take-off shaft 18. The support plates 19 and 20 interact with the cams 8 and 9, which are rigidly connected to the beam 21, which is connected to the piston-propellant rod 22 3. The support plates 19 and 20 are spring-loaded to the profile surfaces of the cams 8 and 9 by means of a spring 23 mounted between the stop bracket 24 and the beam 21. The shafts 4, 5 and 18 are installed in the bearing bearings 25. The beam 21 is connected to the rod 22 of the piston-displacer 3 through a hinge 26.

Двигатель работает следующим образом. При расширении нагретого газа поршень 2 и поршень-вытеснитель 3 движутся вниз, причем работу совершает только поршень 2, так как давление газа с обеих сторон вытеснителя приблизительно одинаково. Возвратно-поступательное движение поршня 2 преобразуется через траверсу 15, шатуны 13 и 14 и кривошипы 11 и 12 во вращательное движение валов 4 и 5, которые через шестерни 6 и 7 и промежуточное зубчатое колесо 17 передают вращение валу 18 отбора мощности. Во время такта сжатия газа поршень 2 будет перемещаться вверх, при этом соответствующие движения будут совершать соединенные с ним перечисленные выше звенья. Необходимый оптимальный закон изменения объема горячей полости цилиндра обеспечивается кулачковым механизмом, поскольку поршень-вытеснитель 3 через шток 22 связан с коромыслом 21 опорных пластин 19 и 20, контактирующих с профильными поверхностями кулачков 8 и 9, задающих необходимый закон движения поршня-вытеснителя 3. Размещение опорных пластин 19 и 20 между буртиками 10 кулачков 8 и 9 исключает возможность нарушения ориентации опорных пластин на кулачках, а жесткое соединение опорных пластин 19 и 20 с коромыслом 21, которое шарниром 26 связано со штоком 22 поршня-вытеснителя 3 и одновременно подпружинено посредством пружины 23 и упорного кронштейна 24, позволяет в процессе работы обеспечить равные нагрузки на кулачки 8 и 9 и опорные пластины 19 и 20 и постоянный контакт последних с профильными поверхностями кулачков 8 и 9. The engine operates as follows. When the heated gas expands, the piston 2 and the displacer piston 3 move downward, and only the piston 2 does the work, since the gas pressure on both sides of the displacer is approximately the same. The reciprocating movement of the piston 2 is converted through the yoke 15, connecting rods 13 and 14 and cranks 11 and 12 into the rotational movement of the shafts 4 and 5, which transmit gears to the power take-off shaft 18 through gears 6 and 7 and the intermediate gear wheel 17. During the gas compression stroke, the piston 2 will move upward, while the above links connected to it will make the corresponding movements. The necessary optimal law for changing the volume of the hot cylinder cavity is provided by the cam mechanism, since the piston-displacer 3 is connected through the rod 22 to the beam 21 of the support plates 19 and 20, which are in contact with the profile surfaces of the cams 8 and 9, which specify the necessary law of movement of the displacer piston 3. plates 19 and 20 between the shoulders 10 of the cams 8 and 9 eliminates the possibility of disturbing the orientation of the support plates on the cams, and the rigid connection of the support plates 19 and 20 with the rocker 21, which is hinged 26 connected with eye 22 of the piston-displacer 3 and simultaneously is spring loaded by a spring 23 and the counter bracket 24, allows during operation to ensure equal loading on the jaws 8 and 9 and the support plates 19 and 20 and the latter in permanent contact with the profile surfaces of the cams 8 and 9.

Предлагаемое устройство позволяет точно воспроизвести необходимое перемещение поршня-вытеснителя и тем самым обеспечить оптимальный закон изменения объема горячей полости цилиндра двигателя, а следовательно, повысить его эффективность, кроме того, упрощается конструкция и уменьшаются габариты по высоте. The proposed device allows you to accurately reproduce the necessary movement of the displacing piston and thereby ensure the optimal law of change in the volume of the hot cavity of the engine cylinder, and therefore, increase its efficiency, in addition, the design is simplified and dimensions are reduced in height.

Claims

1. ПРИВОД ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛОТЫ, содержащий два вала с синхронным вращением, кинематически связанные с рабочим поршнем и поршнем-вытеснителем, промежуточное колесо, выполненное с двумя зубчатыми венцами, внутренним и внешним, из которых внутренний венец связан с шестерней одного вала, а внешний с шестерней другого вала, причем связь валов с рабочим поршнем выполнена через кривошипы, каждый из которых связан через шатун с пальцем траверсы рабочего поршня, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, связь валов с поршнем-вытеснителем выполнена в виде кулачков, каждый из которых расположен на одном из валов и взаимодействует с поршнем-вытеснителем через подпружиненную опорную пластину и коромысло, соединенное со штоком поршня-вытеснителя. 1. DRIVE FOR ENGINE WITH EXTERNAL HEAT SUPPLY, containing two shafts with synchronous rotation, kinematically connected with the working piston and the displacing piston, an intermediate wheel made with two gear rims, internal and external, of which the inner rim is connected to the gear of one shaft, and external with the gear of the other shaft, and the connection of the shafts with the working piston is made through cranks, each of which is connected through a connecting rod with the finger of the traverse of the working piston, characterized in that, in order to increase efficiency, the connection of the shafts with the piston-displacer is made in the form of cams, each of which is located on one of the shafts and interacts with the piston-displacer through a spring-loaded support plate and a rocker connected to the piston-displacer rod.

2. Привод по п.1, отличающийся тем, что соединение коромысла со штоком поршня-вытеснителя выполнено в виде шарнира. 2. The drive according to claim 1, characterized in that the connection of the rocker arm with the piston-displacer rod is made in the form of a hinge.

3. Привод по пп.1 и 2, отличающийся тем, что кулачки выполнены с ограничительными буртиками, а опорные пластины соприкасаются с поверхностью, заключенной между буртиками. 3. The drive according to claims 1 and 2, characterized in that the cams are made with restrictive flanges, and the support plates are in contact with the surface enclosed between the flanges.