RU2187655C1 - Piston machine - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: proposed machine is designed for converting energy of working medium (gas, steam, liquid) into mechanical work and vice versa. Machine has housing 3, at least one prismatic spring 1, cover 4 with valves 5 and 10, flexible prismatic bottle 2, piston 6 with connecting rod 11 coupled with guide support 7. Piston 6 is secured coaxially on end face of prismatic spring 1 in which flexible prismatic bottle is installed. Open end face of bottle, together with other end face of prismatic spring 1 is hermetically secured on housing 3 by means of cover 4. Bottom of flexible prismatic bottle 2 is hermetically secured on piston 6. Guide support 7 kinematically coupled with connecting rod 11 provides noncontact movement of piston 6 over geometrical axis of prismatic spring 1. EFFECT: improved reliability and increased service life of machine, simplified conditions of operation. 13 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике, а именно к машинам для преобразования энергии рабочего тела (газ, пар, жидкость) в механическую работу и наоборот, а более конкретно к поршневым машинам. The invention relates to energy, and in particular to machines for converting the energy of the working fluid (gas, steam, liquid) into mechanical work and vice versa, and more particularly to piston machines.

Для преобразования энергии рабочего тела (газ, пар или жидкость) в механическую работу, например в возвратно-поступательное движение поршня, или наоборот широко используются поршневые машины, например гидроцилиндры, поршневые двигатели, компрессоры, насосы и т.д. To convert the energy of the working fluid (gas, steam or liquid) into mechanical work, such as reciprocating piston movement, or vice versa, piston machines such as hydraulic cylinders, piston engines, compressors, pumps, etc. are widely used.

Наиболее близкой к изобретению является поршневая машина, содержащая корпус с по меньшей мере одной торцевой крышкой, размещенную в корпусе по меньшей мере одну пружину, соосно установленный в ней эластичный баллон, концы которого закреплены на торцах пружины, клапаны, установленные в крышке, поршень со штоком и направляющую опору (US 5158005 А, кл. F 01 В 19/00, опубл. 27.10.1992). Closest to the invention is a piston machine comprising a housing with at least one end cap, at least one spring housed in the housing, an elastic balloon coaxially mounted therein, the ends of which are fixed to the ends of the spring, valves installed in the cap, a piston with a rod and a guide support (US 5158005 A, class F 01 B 19/00, publ. 10/27/1992).

Недостатками этого изобретения являются трение, возникающее как между телескопическими цилиндрами, так и между внутренним цилиндром и гибким эластичным баллоном, что приводит к быстрому износу этих деталей; ограниченный ход подвижного телескопического цилиндра и необходимость высокоточной обработки взаимно контактирующих поверхностей цилиндров. The disadvantages of this invention are the friction that occurs between telescopic cylinders and between the inner cylinder and a flexible elastic cylinder, which leads to rapid wear of these parts; limited stroke of the movable telescopic cylinder and the need for high-precision machining of mutually contacting surfaces of the cylinders.

Задачей изобретения является устранение указанных выше недостатков и обеспечение повышения надежности и долговечности машины, упрощение условий ее эксплуатации. The objective of the invention is to remedy the above disadvantages and provide increased reliability and durability of the machine, simplifying its operating conditions.

Эта задача решается за счет того, что в поршневой машине, содержащей корпус c по меньшей мере одной торцевой крышкой, размещенную в корпусе по меньшей мере одну пружину, соосно установленный в ней эластичный баллон, концы которого закреплены на торцах пружины, клапаны, установленные в крышке, поршень со штоком и направляющую опору, один торец пружины при помощи крышки герметически закреплен на корпусе, к другому торцу пружины соосно с ней прикреплен поршень со штоком с образованием герметичной камеры с возможностью преобразования энергии рабочего тела в движение поршня по геометрической оси пружины. Причем пружина и баллон могут иметь призматическую форму, цилиндрическую форму или форму усеченного конуса. Пружина и баллон могут иметь форму части тора, а поршень может быть установлен с возможностью перемещения по геометрической оси пружины при помощи направляющей опоры вращения. Причем пружина может быть выполнена составной. Эластичный баллон может быть выполнен в виде сильфона, а внутренняя поверхность пружины иметь возможность облегания его при деформировании. This problem is solved due to the fact that in a piston machine comprising a housing with at least one end cover, at least one spring placed in the housing, an elastic balloon coaxially mounted therein, the ends of which are fixed to the ends of the spring, valves installed in the cover , a piston with a rod and a guiding support, one end of the spring with a cap is hermetically fixed to the housing, a piston with a rod is attached coaxially to the other end of the spring with the rod forming an airtight chamber with the possibility of energy conversion Static preparation in the body motion of the piston according to a geometric axis of the spring. Moreover, the spring and the cylinder may have a prismatic shape, a cylindrical shape or the shape of a truncated cone. The spring and the cylinder can take the form of a part of the torus, and the piston can be mounted to move along the geometrical axis of the spring using the guide support of rotation. Moreover, the spring can be made compound. The elastic balloon can be made in the form of a bellows, and the inner surface of the spring to be able to fit it during deformation.

В варианте выполнения предусмотрен дополнительный эластичный баллон, в котором установлена пружина совместно с внутренним эластичным баллоном с образованием герметичной камеры с возможностью подачи в эту камеру охлаждающей и смазывающей жидкости. In an embodiment, an additional elastic cylinder is provided in which a spring is installed together with an internal elastic cylinder to form a sealed chamber with the possibility of supplying cooling and lubricating fluid to this chamber.

Промежуточная зона между корпусом и пружиной может быть заполнена охлаждающей и смазывающей жидкостью. The intermediate zone between the housing and the spring can be filled with coolant and lubricant.

Вариант выполнения предусматривает использование привода движения поршня, при этом клапаны установлены с возможностью регулирования давления рабочего тела. An embodiment provides for the use of a piston movement actuator, wherein the valves are mounted with the ability to control the pressure of the working fluid.

Баллон может быть изготовлен из эластичного материала и армирован винтообразно расположенными относительно оси баллона прочными нитями, например кордом. The balloon may be made of flexible material and reinforced with strong threads helical in relation to the axis of the balloon, such as cord.

В соответствии с еще одним вариантом выполнения крышка имеет форму стакана, расположенного в корпусе, а между внешней поверхностью крышки и внутренней поверхностью корпуса расположена пружина с баллоном. Баллон может быть установлен в пружине и закреплен в предварительно напряженном состоянии. In accordance with another embodiment, the cap has the shape of a cup located in the housing, and a spring with a balloon is located between the outer surface of the cap and the inner surface of the housing. The cylinder can be installed in the spring and fixed in a prestressed state.

Пружина является основной деталью предлагаемой поршневой машины. Она служит как для восприятия давления рабочего тела и обеспечения равномерного удлинения и укорачивания эластичного баллона, так и для создания рабочего усилия, обеспечивающего перемещение поршня при работе машины в режиме двигателя или гидроцилиндра. Жесткость пружины следует выбирать таким образом, чтобы обеспечить прочность камеры давления при максимальном перемещении поршня. Предлагаемая машина позволяет использовать потенциальную энергию упругой деформации пружины для обеспечения обратного хода поршня. The spring is the main part of the proposed piston machine. It serves both to perceive the pressure of the working fluid and to ensure uniform elongation and shortening of the elastic cylinder, and to create a working force that provides movement of the piston when the machine is in engine or hydraulic cylinder mode. The stiffness of the spring should be chosen so as to ensure the strength of the pressure chamber with maximum movement of the piston. The proposed machine allows you to use the potential energy of the elastic deformation of the spring to ensure the reverse stroke of the piston.

Для мощных поршневых машин, в которых используются рабочие тела высокого давления или необходимо получить большое усилие давления, предпочтение нужно отдать прорезным призматическим пружинам (фиг.1, фиг.2). For powerful reciprocating machines that use high pressure working fluids or need to obtain a large pressure force, preference should be given to slotted prismatic springs (Fig. 1, Fig. 2).

Для машин, работающих в режиме компрессора, предпочтительнее использовать призматические пружины (фиг.3), многоугольные плоские элементы которых работают на совместный изгиб и кручение, однако, в отличие от прорезных пружин собраны из отдельных плоских элементов, расстояние между которыми устанавливается во время сборки пружины при помощи вставных прокладок. Они позволяют не только обеспечить практически любую жесткость пружины при достаточной прочности, но и обеспечивают получение разных осесимметричных конфигураций внутренней поверхности пружины, что очень важно при использовании армированных высокопрочными нитями (корд) или металлических, эластичных цилиндрических баллонов (сильфонов). Использование эластичного баллона в поршневой машине обеспечивает максимальную герметичность камеры давления без необходимости использования принудительной системы смазки трущихся поверхностей и без высокоточной обработки поверхностей отдельных деталей машины. Эластичный баллон изготавливается из упругого, легкодеформируемого материала, например резины, и может иметь форму стакана или трубы. Принцип действия поршневой машины позволяет использовать материалы с невысокими прочностными характеристиками, так как стенки эластичного баллона являются промежуточным звеном для передачи высокого давления рабочего тела к стенкам призматической пружины, что способствует возникновению сравнительно низких напряжений в стенках эластичного баллона. Для этого толщина стенок эластичного баллона выбирается таким образом, чтобы при максимальном ходе поршня она была величиной того же порядка, что и расстояние между витками винтовой пружины или кольцевыми элементами прорезной пружины при их максимально раскрытом положении. Для поршневых машин, работающих в режиме компрессора, толщину стенок эластичного баллона нужно принимать равной примерно половине расстояния между кольцевыми элементами пружины при ее максимальном раскрытии, так как с этого момента радиальные деформации эластичного баллона становятся значительными и могут привести к разрушению баллона. В предлагаемой машине оба конца пружины и эластичного баллона закреплены совместно таким образом, что создают условия для их совместного деформирования и тем самым позволяют в зоне контакта эластичного баллона с внутренней полостью пружины практически исключить их взаимные смещения. Это позволяет уменьшить износ и существенно увеличить долговечность эластичного баллона. Крышка камеры давления, оснащенная клапанами для обеспечения впуска и выпуска рабочего тела, герметически закрывает открытый торец эластичного баллона и совместно с пружиной прикрепляет его к корпусу машины. В корпусе машины имеется полость, в которой с зазором устанавливается пружина с эластичным баллоном. Поршень и шатун выполнены как одно целое и соосно закреплены на подвижном торце пружины. К ним крепится также донная часть эластичного баллона. Направляющая опора закрепляется на корпусе машины и обеспечивает движение поршня по геометрической оси пружины. For machines operating in compressor mode, it is preferable to use prismatic springs (Fig. 3), the polygonal flat elements of which work for joint bending and torsion, however, unlike slotted springs, they are assembled from separate flat elements, the distance between which is established during spring assembly using insert gaskets. They allow not only to provide almost any spring stiffness with sufficient strength, but also provide different axisymmetric configurations of the inner surface of the spring, which is very important when using reinforced with high-strength threads (cord) or metal, elastic cylindrical cylinders (bellows). The use of an elastic cylinder in a piston machine ensures maximum tightness of the pressure chamber without the need for a forced lubrication system for rubbing surfaces and without high-precision machining of the surfaces of individual machine parts. An elastic balloon is made of an elastic, easily deformable material, such as rubber, and may be in the form of a glass or pipe. The principle of operation of the piston machine allows the use of materials with low strength characteristics, since the walls of the elastic balloon are an intermediate link for transmitting high pressure of the working fluid to the walls of the prismatic spring, which contributes to the emergence of relatively low stresses in the walls of the elastic balloon. For this, the wall thickness of the elastic balloon is selected so that, with the maximum piston stroke, it is of the same order of magnitude as the distance between the turns of the coil spring or the ring elements of the slotted spring at their maximum open position. For piston machines operating in compressor mode, the wall thickness of the elastic balloon should be taken equal to about half the distance between the ring elements of the spring at its maximum opening, since from this moment the radial deformation of the elastic balloon becomes significant and can lead to destruction of the balloon. In the proposed machine, both ends of the spring and the elastic balloon are fixed together in such a way that they create conditions for their joint deformation and thereby allow their mutual displacements to be practically eliminated in the contact zone of the elastic balloon and the internal cavity of the spring. This allows you to reduce wear and significantly increase the durability of the elastic cylinder. The cover of the pressure chamber, equipped with valves to ensure the inlet and outlet of the working fluid, hermetically closes the open end of the elastic cylinder and, together with the spring, attaches it to the body of the machine. There is a cavity in the machine body in which a spring with an elastic balloon is installed with a gap. The piston and connecting rod are made integrally and coaxially mounted on the movable end of the spring. The bottom of the elastic balloon is also attached to them. The guide bearing is fixed on the machine body and provides movement of the piston along the geometrical axis of the spring.

Использование предварительно напряженной составной призматической пружины позволяет при неизменной жесткости пружины существенно увеличить прочность камеры давления. Установка винтовой пружины, между витками которой в начальный момент отсутствует зазор, внутрь прорезной пружины необходимой жесткости позволяет за счет увеличения количества витков на длине пружины обеспечить минимальный размер межвиткового расстояния при максимальном ходе поршня и тем самым существенно уменьшить рабочие напряжения, действующие в стенках эластичного баллона. Это позволяет снизить требования к прочностным характеристикам эластичных баллонов. The use of a prestressed composite prismatic spring allows constant spring stiffness to significantly increase the strength of the pressure chamber. The installation of a helical spring, between the turns of which there is no gap at the initial moment, inside the slotted spring of the necessary stiffness allows, by increasing the number of turns on the spring length, to ensure the minimum inter-turn distance at the maximum piston stroke and thereby significantly reduce the operating stresses acting in the walls of the elastic cylinder. This reduces the requirements for the strength characteristics of elastic cylinders.

Для увеличения возможности упругой деформации эластичного баллона, уменьшения величины усилия, необходимого для достижения максимально большого хода поршня с обеспечением равномерной укладки эластичного баллона при обратной деформации пружины, удобно пользоваться эластичным баллоном, имеющим форму сильфона, шаг которого равен шагу пружины в недеформированном состоянии. Такое исполнение позволяет не только существенно увеличить максимальный ход поршня и долговечность эластичного баллона, но и использовать металлические цилиндрические баллоны, имеющие форму сильфона. Это позволяет использовать поршневую машину и в тяжелых эксплуатационных условиях, когда на эластичный баллон действуют высокие температуры или большие динамические давления или он работает в агрессивных средах, где практически невозможно использовать эластичные баллоны из органических материалов. To increase the possibility of elastic deformation of an elastic balloon, to reduce the force required to achieve the maximum piston stroke with uniform packing of the elastic balloon during reverse deformation of the spring, it is convenient to use an elastic balloon that has the shape of a bellows, the step of which is equal to the spring pitch in an undeformed state. This design allows not only to significantly increase the maximum piston stroke and the durability of the elastic cylinder, but also to use metal cylindrical cylinders having the shape of a bellows. This makes it possible to use a piston machine in difficult operating conditions when high temperatures or high dynamic pressures act on an elastic cylinder or it works in aggressive environments where it is practically impossible to use elastic cylinders made of organic materials.

Для уменьшения трения и износа эластичного баллона, а также охлаждения подвижных звеньев поршневой машины в зону между эластичным баллоном и стенками корпуса машины подается смазывающая жидкость. Можно на внутренней поверхности пружины проделать винтовую канавку для улучшения процесса смазки эластичного баллона. Это позволяет увеличить долговечность основных деталей поршневой машины и создает условия для использования ее при интенсивных режимах эксплуатации. To reduce friction and wear of the elastic cylinder, as well as cooling the movable parts of the piston machine, a lubricating fluid is introduced into the area between the elastic cylinder and the walls of the machine body. A helical groove can be made on the inner surface of the spring to improve the lubrication of the elastic balloon. This allows you to increase the durability of the main parts of the piston machine and creates the conditions for its use in intensive operating conditions.

Для исключения использования уплотнений в системе смазки - охлаждения предпочтительно использовать второй эластичный баллон с установленными в нем пружиной и еще одним эластичным баллоном. В этом случае концы внешнего баллона герметично закрепляются на торцах призматической пружины с образованием совместно с внутренним эластичным баллоном закрытой камеры, в которую подается охлаждающая смазывающая жидкость. Это позволяет избежать потерь охлаждающей смазывающей жидкости и обеспечивает надежную систему охлаждения. To exclude the use of seals in the lubrication - cooling system, it is preferable to use a second elastic cylinder with a spring installed in it and another elastic cylinder. In this case, the ends of the external cylinder are hermetically fixed at the ends of the prismatic spring with the formation together with the internal elastic cylinder of a closed chamber into which cooling lubricating fluid is supplied. This avoids loss of cooling lubricant and provides a reliable cooling system.

Можно на внутреннюю поверхность пружины нанести антифрикционное покрытие, например графит. Это позволяет существенно уменьшить силы трения между пружиной и эластичным баллоном и тем самым увеличить долговечность эластичного баллона. Для увеличения контактной прочности последнего его можно армировать винтообразно расположенными относительно продольной оси баллона прочными нитями (кордом), такое расположение армировки позволяет обеспечить сравнительно высокую прочность эластичного баллона при его достаточной эластичности, что создает условия для использования рабочих тел высокого давления. It is possible to apply an antifriction coating, such as graphite, on the inner surface of the spring. This allows you to significantly reduce the frictional force between the spring and the elastic balloon and thereby increase the durability of the elastic balloon. To increase the contact strength of the latter, it can be reinforced with strong threads (cord) arranged screwwise relative to the longitudinal axis of the cylinder, this arrangement of reinforcement allows for a relatively high strength of the elastic cylinder with its sufficient elasticity, which creates conditions for the use of high-pressure working bodies.

Для уменьшения касания стенок эластичного баллона со стенками пружины удобно эластичный баллон изготовить в виде усеченного конуса, вершина которого находится со стороны поршня. Это позволит уменьшить силы трения в зоне наибольших перемещений эластичного баллона и увеличит его долговечность. To reduce the contact of the walls of the elastic balloon with the walls of the spring, it is convenient to make the elastic balloon in the form of a truncated cone, the apex of which is on the side of the piston. This will reduce the friction forces in the zone of greatest displacements of the elastic balloon and increase its durability.

Для получения высокой степени сжатия рабочего тела в камере давления крышку цилиндра удобно изготовить в форме стакана (фиг.3), длина которого равна рабочей длине пружины в ее недеформированном состоянии, а наружный диаметр стакана меньше диаметра цилиндра, вписанного в полость пружины, и позволяет в промежуточную зону, образующуюся между наружной поверхностью крышки и полостью пружины, установить эластичный баллон. To obtain a high degree of compression of the working fluid in the pressure chamber, the cylinder cover is conveniently made in the form of a cup (Fig. 3), the length of which is equal to the working length of the spring in its undeformed state, and the outer diameter of the cup is less than the diameter of the cylinder inscribed in the spring cavity and allows an intermediate zone formed between the outer surface of the cover and the cavity of the spring, install an elastic balloon.

Поршневая машина может быть изготовлена с эластичным баллоном трубчатой формы. Тогда подвижной торец эластичного баллона должен иметь фланец, который при помощи поршня герметично закрепляется к подвижному торцу пружины (фиг.3). The piston machine can be manufactured with an elastic tubular-shaped balloon. Then the movable end face of the elastic cylinder must have a flange, which, using a piston, is hermetically fixed to the movable end face of the spring (figure 3).

Для увеличения долговечности эластичного баллона, изготовленного из определенных марок резины, например из изопренного каучука, следует эластичный баллон закрепить в пружине в предварительно напряженном состоянии. То же применимо и для баллонов, имеющих форму сильфонов. To increase the durability of an elastic balloon made from certain grades of rubber, such as isoprene rubber, the elastic balloon should be fixed in the spring in a prestressed state. The same applies for bellows cylinders.

Наличие клапанов позволяет поршневую машину предложенной конструкции использовать в режиме насоса или компрессора. The presence of valves allows the piston machine of the proposed design to be used in pump or compressor mode.

Описанные усовершенствования позволяют снизить точность изготовления деталей и тем самым существенно уменьшить трудоемкость производства, обеспечить высокую герметичность камеры давления, улучшить условия смазки взаимно перемещающихся поверхностей деталей машины, обеспечить возможность осуществления движения поршня по дуге окружности и облегчить обслуживание машины. При этом существенно упрощается изготовление машин большой мощности, а также упрощается ремонт машины, который сводится к замене эластичного баллона. The described improvements can reduce the accuracy of manufacturing parts and thereby significantly reduce the complexity of production, ensure high tightness of the pressure chamber, improve lubrication of mutually moving surfaces of machine parts, provide the possibility of the piston moving along an arc of a circle and facilitate machine maintenance. At the same time, the manufacture of high-power machines is greatly simplified, and the repair of the machine, which boils down to replacing an elastic balloon, is also simplified.

Изобретение поясняется чертежами, где
на фиг.1 схематично изображена поршневая машина, общий вид;
на фиг.2 - вариант выполнения поршневой машины с цилиндром, имеющим форму отсеченного тора;
на фиг. 3 - поршневая машина с двумя пружинами (прорезной и винтовой) и крышкой, имеющей форму стакана.The invention is illustrated by drawings, where
figure 1 schematically shows a piston machine, General view;
figure 2 is an embodiment of a reciprocating machine with a cylinder having the shape of a cut off torus;
in FIG. 3 - piston machine with two springs (slotted and screw) and a cup-shaped lid.

Поршневая машина содержит по меньшей мере одну пружину 1 (призматическую, цилиндрическую, коническую, торообразную и др.), один из торцов которой имеет фланец, позволяющий закрепить ее при помощи болтов на корпусе 3 и герметично закрыть крышкой 4 с установленными на ней впускным 5 и выпускным 10 клапанами. В полости пружины 1 соосно установлен эластичный баллон 2, имеющий форму стакана, открытый торец которого герметично закреплен совместно с пружиной 1 при помощи крышки 4 на корпусе 3. Дно эластичного баллона 2 и подвижный торец пружины 1 закреплены на поршне 6 герметично и без создания начальных напряжений в пружине 1 и в эластичном баллоне 2. Поршень 6 с шатуном 11 установлены подвижно и связаны с направляющей опорой 7, которая неподвижно закреплена на корпусе 3 поршневой машины. Корпус 3 с пружинной 1 образуют полость 8, позволяющую легко осуществить охлаждение и смазку пружины 1 и эластичного баллона 2. The piston machine contains at least one spring 1 (prismatic, cylindrical, conical, toroidal, etc.), one of the ends of which has a flange that allows it to be fixed with bolts on the housing 3 and hermetically closed with a cover 4 with an inlet 5 mounted on it and exhaust 10 valves. In the cavity of the spring 1, an elastic balloon 2 having the shape of a cup is coaxially mounted, the open end of which is hermetically fixed together with the spring 1 using the cover 4 on the housing 3. The bottom of the elastic balloon 2 and the movable end of the spring 1 are sealed on the piston 6 without any initial stresses in the spring 1 and in the elastic cylinder 2. The piston 6 with the connecting rod 11 is mounted movably and connected to the guide support 7, which is fixedly mounted on the housing 3 of the piston machine. The housing 3 with the spring 1 form a cavity 8, allowing easy cooling and lubrication of the spring 1 and the elastic cylinder 2.

На фиг.2 показан вариант выполнения поршневой машины, когда пружина 1 и эластичный баллон 2 имеют форму отсеченного тора, а направляющая опора 7 является элементом вращающейся пары. Figure 2 shows an embodiment of a piston machine, when the spring 1 and the elastic cylinder 2 have the shape of a cut off torus, and the guide bearing 7 is an element of a rotating pair.

Поршневая машина в режиме двигателя работает следующим образом. Через впускной клапан 5 в эластичный баллон 2 под давлением подается рабочее тело. Эластичный баллон 2, расширяясь, создает двигательное усилие на подвижном торце пружины 1, которая, деформируясь, перемещает закрепленный на них поршень 6. Поршень 6, двигаясь по дуге, перемещается по геометрической оси пружины 1. При обратном ходе поршня 6 открывается выпускной клапан 10 и упругое усилие, действующее со стороны эластичного баллона 2 и пружины 1, возвращает поршень 6 в начальное положение. При этом рабочее тело вытесняется из баллона 2 через выпускной клапан 10 (фиг.2). The piston machine in engine mode operates as follows. Through the inlet valve 5, a working fluid is supplied under pressure to the flexible balloon 2. The elastic balloon 2, expanding, creates a motor force on the movable end of the spring 1, which, deforming, moves the piston 6 fixed on them. The piston 6, moving in an arc, moves along the geometrical axis of the spring 1. When the piston 6 moves backward, the exhaust valve 10 opens and the elastic force acting on the side of the elastic balloon 2 and spring 1, returns the piston 6 to its initial position. When this working fluid is displaced from the cylinder 2 through the exhaust valve 10 (figure 2).

На фиг. 3 схематично изображена поршневая машина с крышкой 4, имеющей форму стакана. Пружина 1 является составной и включает одну прорезную пружину и одну винтовую 9 пружину, а минимальный размер камеры давления определяется произведением длины крышки - стакана 4 на площадь поперечного сечения, образующегося между внешней поверхностью крышки - стакана 4 и внутренней поверхностью деформированного эластичного баллона 2. In FIG. 3 schematically shows a piston machine with a cup-shaped lid 4. The spring 1 is integral and includes one slotted spring and one helical spring 9, and the minimum size of the pressure chamber is determined by the product of the length of the cap - cup 4 and the cross-sectional area formed between the outer surface of the cap - cup 4 and the inner surface of the deformed elastic balloon 2.

При использовании поршневой машины в режиме компрессора или насоса работа осуществляется в обратном порядке с использованием привода (на чертежах не показан), обеспечивающего движение поршня и шатуна и сжатие баллона и пружины. When using a piston machine in compressor or pump mode, work is performed in the reverse order using a drive (not shown in the drawings), which provides movement of the piston and connecting rod and compression of the cylinder and spring.

Настоящее изобретение может быть использовано в устройствах для преобразования энергии сжатого рабочего тела в механическую работу и наоборот для преобразования механической работы, совершаемой машиной, в энергию сжатого рабочего тела. The present invention can be used in devices for converting the energy of a compressed working fluid into mechanical work and vice versa for converting the mechanical work performed by a machine into the energy of a compressed working fluid.

Claims (13)

1. Поршневая машина, содержащая корпус с, по меньшей мере, одной торцевой крышкой, размещенную в корпусе, по меньшей мере, одну пружину, соосно установленный в ней эластичный баллон, концы которого закреплены на торцах пружины, клапаны, установленные в крышке, поршень со штоком и направляющую опору, отличающаяся тем, что один торец пружины при помощи крышки герметически закреплен на корпусе, к другому торцу пружины соосно с ней прикреплен поршень со штоком с образованием герметичной камеры с возможностью преобразования энергии рабочего тела в движение поршня по геометрической оси пружины. 1. A piston machine comprising a housing with at least one end cap, housed in the housing, at least one spring, an elastic balloon coaxially mounted therein, the ends of which are fixed to the ends of the spring, valves installed in the cap, a piston with rod and guide bearing, characterized in that one end of the spring with a cover is hermetically mounted on the housing, to the other end of the spring is connected coaxially with the piston with the rod with the formation of a sealed chamber with the possibility of converting the energy of the working fluid in movement of the piston according to a geometric axis of the spring. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что пружина и баллон имеют призматическую форму. 2. The machine according to claim 1, characterized in that the spring and the cylinder have a prismatic shape. 3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что пружина и баллон выполнены цилиндрическими. 3. The machine according to claim 1, characterized in that the spring and the cylinder are cylindrical. 4. Машина по п.1, отличающаяся тем, что пружина и баллон имеют форму усеченного конуса. 4. The machine according to claim 1, characterized in that the spring and the cylinder have the shape of a truncated cone. 5. Машина по п.1, отличающаяся тем, что пружина и баллон имеют форму части тора, а поршень установлен с возможностью перемещения по геометрической оси пружины при помощи направляющей опоры вращения. 5. The machine according to claim 1, characterized in that the spring and the cylinder are in the form of a part of the torus, and the piston is mounted to move along the geometrical axis of the spring using the guide support of rotation. 6. Машина по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что пружина выполнена составной. 6. Machine according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the spring is made integral. 7. Машина по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что эластичный баллон выполнен в виде сильфона, а внутренняя поверхность пружины выполнена с возможностью облегания его при деформировании. 7. Machine according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the elastic balloon is made in the form of a bellows, and the inner surface of the spring is made with the possibility of fitting it during deformation. 8. Машина по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что промежуточная зона между корпусом и пружиной заполнена охлаждающей и смазывающей жидкостью. 8. Machine according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the intermediate zone between the housing and the spring is filled with cooling and lubricating fluid. 9. Машина по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что она снабжена приводом движения поршня, а клапаны установлены с возможностью регулирования давления рабочего тела. 9. The machine according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it is equipped with a piston movement drive, and the valves are installed with the ability to control the pressure of the working fluid. 10. Машина по любому из пп.1-9, отличающаяся тем, что баллон изготовлен из эластичного материала и армирован винтообразно расположенными относительно оси баллона прочными нитями, например, кордом. 10. Machine according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the container is made of elastic material and is reinforced with strong threads helically arranged relative to the axis of the container, for example, cord. 11. Машина по любому из пп.1-10, отличающаяся тем, что крышка имеет форму стакана, расположенного в корпусе, а между внешней поверхностью крышки и внутренней поверхностью корпуса расположена пружина с баллоном. 11. Machine according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the lid has the shape of a cup located in the housing, and a spring with a balloon is located between the outer surface of the lid and the inner surface of the housing. 12. Машина по любому из пп.1-11, отличающаяся тем, что баллон установлен в пружине и закреплен в предварительно напряженном состоянии. 12. Machine according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the cylinder is installed in the spring and secured in a prestressed state. 13. Машина по любому из пп.1-12, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным эластичным баллоном, в котором установлена пружина совместно с внутренним эластичным баллоном с образованием герметичной камеры с возможностью подачи в эту камеру охлаждающей и смазывающей жидкости. 13. The machine according to any one of claims 1 to 12, characterized in that it is equipped with an additional elastic cylinder, in which a spring is installed together with an internal elastic cylinder with the formation of a sealed chamber with the possibility of supplying cooling and lubricating fluid to this chamber.

Images