RU2239069C1 - Blade-crankless machine (versions) - Google Patents

Blade-crankless machine (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2239069C1
RU2239069C1 RU2003111901/06A RU2003111901A RU2239069C1 RU 2239069 C1 RU2239069 C1 RU 2239069C1 RU 2003111901/06 A RU2003111901/06 A RU 2003111901/06A RU 2003111901 A RU2003111901 A RU 2003111901A RU 2239069 C1 RU2239069 C1 RU 2239069C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piston
machine
compressor
cylinder
blade
Prior art date
Application number
RU2003111901/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003111901A (en
Inventor
Б.А. Шароглазов (RU)
Б.А. Шароглазов
Ю.В. Головченко (RU)
Ю.В. Головченко
В.В. Клементьев (RU)
В.В. Клементьев
Original Assignee
Южно-Уральский государственный университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Южно-Уральский государственный университет filed Critical Южно-Уральский государственный университет
Priority to RU2003111901/06A priority Critical patent/RU2239069C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2003111901A publication Critical patent/RU2003111901A/en
Publication of RU2239069C1 publication Critical patent/RU2239069C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering; engines, pumps and compressors.
SUBSTANCE: proposed blade-crankless machine has internal combustion blade engine and piston compressor mounted on one power shaft. According to first design version, compressor is provided with cylinder of inner surface of which at least two non-closed screw grooves are made, and piston with two running balls installed in cavities on outer surface of piston for rolling in cylinder grooves. According to second design version, compressor is provided with piston on outer surface of which at least two non-closed screw grooves are made, and cylinder with at least two running balls installed in cavities on inner surface of cylinder for rolling in piston grooves. Piston in both design versions is movably connected with power shaft by means of blocks installed on shaft and running balls installed in pairs in space between blocks and races made on inner surface of piston.
EFFECT: improved technical, economical, mass and dimensional parameters and characteristics of machine.
3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению, а также к насосо- и компрессоростроению, и может быть использовано в качестве автономного насоса или компрессора для создания избыточного давления рабочего тела и транспортировки (перекачки) газов, жидкостей, смесей, взвесей, суспензий и других агентов в различных отраслях промышленности и хозяйства.The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to engine building, as well as to pump and compressor engineering, and can be used as a stand-alone pump or compressor to create excess working fluid pressure and transport (pumping) gases, liquids, mixtures, suspensions, suspensions and other agents in various industries and enterprises.

Известен роторно-лопастной ДВС, обладающий свойством обратимости (см. Бирюков Б.И. От водяного колеса до квантового ускорителя. М.: Машиностроение, 1990), в котором на валах, расположенных по оси его цилиндрического корпуса, размещены две лопасти. Эти лопасти являются роторами, и они делят внутреннюю цилиндрическую полость корпуса на четыре замкнутых объема. В процессе работы лопасти вращаются внутри корпуса, каждая на своем валу, причем один из валов расположен внутри другого. Лопасти-роторы кинематически связаны между собой специальным механизмом, который позволяет при равномерном вращении вала с одной из лопастей другой лопасти догонять первую, либо отставать от нее. Вследствие этого происходит изменение величин объемов, ограниченных лопастями-роторами и стенками корпуса машины, и в этих объемах становится возможным осуществление процессов рабочего цикла ДВС, насоса, компрессора или детандера.Known rotary-bladed ICE with the property of reversibility (see Biryukov BI From a water wheel to a quantum accelerator. M .: Mashinostroenie, 1990), in which two blades are placed on shafts located along the axis of its cylindrical body. These blades are rotors, and they divide the inner cylindrical cavity of the housing into four closed volumes. During operation, the blades rotate inside the housing, each on its own shaft, with one of the shafts located inside the other. The rotor blades are kinematically connected with each other by a special mechanism that allows for uniform rotation of the shaft from one of the blades of the other blade to catch up with the first one or to lag behind it. As a result of this, there is a change in the values of the volumes limited by the rotor blades and the walls of the machine body, and in these volumes it becomes possible to carry out the processes of the internal combustion engine, pump, compressor or expander.

Основными недостатками такого роторно-лопастного ДВС являются следующие:The main disadvantages of such a rotary lobe ICE are as follows:

- сложность конструкции, низкая технологичность и недостаточная надежность механизма кинематической взаимосвязи (согласования движения) лопастей-роторов;- the complexity of the design, low adaptability and lack of reliability of the mechanism of the kinematic relationship (coordination of motion) of the rotor blades;

- высокая сложность, низкая технологичность и малая эффективность уплотнений значительных по площади криволинейных поверхностей, ограничивающих объемы рабочих камер;- high complexity, low manufacturability and low efficiency of seals of significant area of curved surfaces that limit the volume of the working chambers;

- большие тепловые потери в стенки деталей, ограничивающих рабочие объемы (объемы рабочих камер), что снижает КПД такого ДВС и ухудшает его технико-экономические характеристики.- large heat losses in the walls of parts that limit the working volume (the volume of the working chambers), which reduces the efficiency of such an internal combustion engine and worsens its technical and economic characteristics.

Известна лопастная машина по патенту SU №1523712, F 04 С 2/344, заявл. 22.07.87, опубл. 23.11.89, содержащая цилиндрический корпус со впускными и выпускными окнами, неподвижными замыкателями и качающимися рабочими лопастями, число которых равно числу замыкателей. Корпус разделен замыкателями и лопастями на рабочие полости, в части из которых осуществляется рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания, а в остальных - рабочий цикл гидравлического насоса. Силовой вал машины совершает, как и лопасти, качательные движения.Known paddle machine according to patent SU No. 1523712, F 04 C 2/344, decl. 07.22.87, publ. 11.23.89, containing a cylindrical housing with inlet and outlet windows, fixed contactors and swinging working blades, the number of which is equal to the number of contactors. The casing is divided by contactors and vanes into working cavities, in some of which the duty cycle of the internal combustion engine is carried out, and in the rest, the duty cycle of the hydraulic pump. The power shaft of the machine makes, like the blades, swinging movements.

Основными недостатками такой лопастной машины являются следующие:The main disadvantages of such a blade machine are the following:

- низкие технико-экономические показатели и, в том числе, КПД машины вследствие использования гидравлического насоса лопастного типа, характеризующегося, в свою очередь, низкой эффективностью работы;- low technical and economic indicators, including the efficiency of the machine due to the use of a hydraulic pump of the vane type, which, in turn, is characterized by low efficiency;

- большие гидравлические потери (и, в частности, потери на перетекание рабочего тела в рабочих камерах и каналах) гидравлического насоса из-за использования лопастного (поворотного, или квадрантного) принципа его работы;- large hydraulic losses (and, in particular, losses due to overflow of the working fluid in the working chambers and channels) of the hydraulic pump due to the use of the blade (rotary, or quadrant) principle of its operation;

- значительные механические потери (и, в частности, потери на трение в элементах камеро-лопастной группы) гидравлического насоса, связанные с большой площадью поверхностей деталей, ограничивающих объемы рабочих камер, а также с технической сложностью, низкой технологичностью и малой эффективностью работы уплотнений рабочих камер, что существенно ухудшает технико-экономические характеристики и снижает КПД такой лопастной машины.- significant mechanical losses (and, in particular, friction losses in the elements of the chamber-blade group) of the hydraulic pump associated with the large surface area of parts that limit the volumes of the working chambers, as well as technical complexity, low manufacturability and low efficiency of the working chamber seals , which significantly impairs the technical and economic characteristics and reduces the efficiency of such a blade machine.

Наиболее близким аналогом к предлагаемой лопастно-бескривошипной машине является конструкция лопастной машины по патенту РФ №2190103 С1, МПК 7 F 01 С 11/00, F 02 В 53/14, заявл. 20.03.2001, опубл. 27.09.2002. Эта лопастная машина содержит лопастной двигатель внутреннего сгорания, лопастной гидронасос, лопастной компрессор, полый силовой вал, внешнюю рубашку охлаждения лопастного двигателя, воздухоприемные колпаки. При необходимости машина может содержать также маятниковый электрогенератор. Рабочие циклы двигателя внутреннего сгорания, гидравлического насоса и газового компрессора осуществляются в рабочих камерах, образованных стенками корпуса, замыкателями и лопастями. Объемы этих камер циклически изменяют свою величину при колебательном (качательном) движении силового вала относительно своей продольной оси, совпадающей с продольной осью лопастной машины.The closest analogue to the proposed blade-crankless machine is the design of the blade machine according to the patent of the Russian Federation No. 2190103 C1, IPC 7 F 01 C 11/00, F 02 B 53/14, decl. 03/20/2001, publ. 09/27/2002. This vane machine contains a vane internal combustion engine, a vane hydraulic pump, a vane compressor, a hollow power shaft, an external cooling jacket for the vane engine, and air intake caps. If necessary, the machine may also contain a pendulum generator. The operating cycles of the internal combustion engine, hydraulic pump and gas compressor are carried out in the working chambers formed by the walls of the housing, contactors and blades. The volumes of these chambers cyclically change their value during the oscillatory (rocking) movement of the power shaft relative to its longitudinal axis, which coincides with the longitudinal axis of the blade machine.

Основными недостатками такой лопастной машины являются следующие:The main disadvantages of such a blade machine are the following:

- низкий КПД лопастного компрессора из-за большой величины гидравлических потерь (и, в частности, снижения коэффициента подачи) в лопастной части, связанных с высокими значениями величин “вредных” объемов и увеличением дросселирования, что ведет к снижению КПД лопастной машины в целом;- low efficiency of the vane compressor due to the large amount of hydraulic losses (and, in particular, lower feed coefficient) in the vane part, associated with high values of “harmful” volumes and an increase in throttling, which leads to a decrease in the efficiency of the vane machine as a whole;

- высокие величины внутренних (“вредных”) сопротивлений (в том числе механических потерь) и, в частности, потерь на трение в элементах камеро-лопастной группы (КЛГ) лопастного компрессора вследствие большой площади контактирующих (трущихся) поверхностей, что уменьшает общий КПД лопастной машины и снижает ее моторесурс;- high values of internal (“harmful”) resistances (including mechanical losses) and, in particular, friction losses in the elements of the chamber-blade group (KLG) of the vane compressor due to the large area of contacting (rubbing) surfaces, which reduces the overall efficiency of the vane machines and reduces its motor resource;

- сложность конструкции и пониженная ее технологичность, значительные трудоемкость и стоимость изготовления, а также малая эффективность работы уплотнений деталей КЛГ лопастной машины, находящихся под воздействием рабочего тела под высоким давлением (в частности, лопастей, силового вала и рабочих камер), что вызывает увеличение утечек и перетечек рабочего тела соответственно из камер вытеснения в камеры всасывания, а также в окружающую среду;- the complexity of the design and its reduced manufacturability, significant laboriousness and manufacturing cost, as well as the low efficiency of the seals of the KLG parts of the blade machine under the influence of the working fluid under high pressure (in particular, blades, power shaft and working chambers), which causes an increase in leakage and re-flow of the working fluid, respectively, from the displacement chambers to the suction chambers, as well as to the environment;

- необходимость обеспечения надежной герметизации рабочих объемов, ограниченных протяженными криволинейными поверхностями, что вызывает существенное ужесточение технических и технологических требований к элементам конструкции основных деталей и ведет к уменьшению величин допусков, определяющих погрешности формы и размеров их сопрягаемых поверхностей, вследствие чего уменьшается надежность работы, существенно повышается стоимость изготовления лопастной машины и снижается ее конкурентоспособность;- the need to ensure reliable sealing of working volumes limited by extended curved surfaces, which causes a significant tightening of technical and technological requirements for the structural elements of the main parts and leads to a decrease in tolerances that determine the errors in the shape and size of their mating surfaces, thereby reducing the reliability, significantly increases the cost of manufacturing a vane machine and its competitiveness is reduced;

- высокие относительные величины теплопередачи от рабочего тела, находящегося под высоким давлением, к поверхностям, ограничивающим объемы рабочих камер (и, в частности, рабочих камер лопастной компрессорной части), вследствие больших площадей этих поверхностей, что требует применения более производительной, сложной, крупногабаритной и дорогой системы охлаждения (в том числе по условиям безопасности работы компрессора) и ухудшает технико-экономические параметры, показатели и характеристики (в особенности, массогабаритные, габаритно- и удельно-мощностные) лопастной машины.- high relative heat transfer from the working fluid under high pressure to the surfaces that limit the volumes of the working chambers (and, in particular, the working chambers of the compressor blade part), due to the large areas of these surfaces, which requires the use of a more productive, complex, large and expensive cooling system (including the safety conditions of the compressor) and worsens the technical and economic parameters, indicators and characteristics (in particular, overall, overall and specific power) of a blade machine.

В основу изобретения положено решение задачи существенного улучшения технических (в том числе удельно-мощностных), экономических (в том числе по критериям внутренней и внешней конкурентоспособности), массогабаритных (в том числе габаритно-мощностных) параметров, показателей и характеристик лопастной машины.The basis of the invention is the solution of the problem of a significant improvement in technical (including specific power), economic (including according to the criteria of internal and external competitiveness), weight and size (including overall power) parameters, indicators and characteristics of the blade machine.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в лопастной машине, содержащей лопастной двигатель внутреннего сгорания и компрессор, размещенные на едином силовом валу, согласно изобретению компрессор выполнен поршневым и содержит цилиндр, на внутренней поверхности которого выполнены по крайней мере две незамкнутые винтовые канавки, а также поршень, в выемках на наружной поверхности которого установлены по крайней мере два беговых шарика с возможностью качения их в канавках цилиндра, поршень подвижно соединен с силовым валом посредством колодок, установленных на валу, и ходовых шариков, установленных попарно в пространстве между колодками и дорожками, выполненными на внутренней поверхности поршня.The solution of the technical problem is achieved by the fact that in a vane machine containing a vane internal combustion engine and a compressor located on a single power shaft, according to the invention, the compressor is made piston and contains a cylinder, on the inner surface of which at least two open screw grooves are made, and a piston, in the recesses on the outer surface of which at least two running balls are installed with the possibility of rolling them in the grooves of the cylinder, the piston is movably connected to the power the shaft by means of pads mounted on the shaft, and running balls installed in pairs in the space between the pads and the tracks made on the inner surface of the piston.

Кроме того, по другому варианту решение поставленной технической задачи достигается тем, что в лопастной машине, содержащей лопастной двигатель внутреннего сгорания и компрессор, размещенные на едином силовом валу, согласно изобретению беговые шарики установлены в выемках на внутренней поверхности цилиндра с возможностью качения их в незамкнутых винтовых канавках, выполненных на наружной поверхности поршня.In addition, according to another embodiment, the solution of the technical problem is achieved by the fact that in a vane machine containing a vane internal combustion engine and a compressor located on a single power shaft, according to the invention, the running balls are installed in recesses on the inner surface of the cylinder with the possibility of rolling them in open screw grooves made on the outer surface of the piston.

Выполнение компрессора поршневым, то есть с рабочей камерой (в которой осуществляются процессы рабочего цикла компрессорной машины), ограниченной стенками цилиндра и вытеснителя - поршня, и содержащим цилиндр и поршень, размещенный в этом цилиндре, позволяет повысить технико-экономические характеристики и, в том числе, КПД лопастно-бескривошипной машины по причине существенного уменьшения величины гидравлических потерь (и, в частности, повышения коэффициента подачи), а также уменьшения утечек и перетечек рабочего тела в поршневой части, что связано с низкими значениями величин “вредных” объемов и уменьшением дросселирования, позволяет значительно снизить внутренние (“вредные”) сопротивления (в том числе механические потери) и, в частности, потери на трение в элементах камеро-лопастной группы (КЛГ) лопастного компрессора вследствие резкого уменьшения площади контактирующих (трущихся) поверхностей и повысить эффективность работы уплотнений деталей КЛГ машины, находящихся под воздействием рабочего тела под высоким давлением (в частности, поршня и рабочей камеры).The execution of the compressor by a piston, that is, with a working chamber (in which the working cycle of the compressor machine is carried out), limited by the walls of the cylinder and the displacer - the piston, and containing the cylinder and piston located in this cylinder, can improve technical and economic characteristics, including , The efficiency of the blade-crankless machine due to a significant reduction in the magnitude of hydraulic losses (and, in particular, an increase in the feed coefficient), as well as a decrease in leaks and overflows of the working fluid in the piston part, due to low values of “harmful” volumes and a decrease in throttling, it can significantly reduce internal (“harmful”) resistances (including mechanical losses) and, in particular, friction losses in the elements of the chamber-blade group (KLG) of a vane compressor due to a sharp decrease in the area of contacting (rubbing) surfaces and to increase the efficiency of the seals of KLG parts of the machine under the influence of a working fluid under high pressure (in particular, a piston and a working chamber).

Подвижное соединение поршня с силовым валом при помощи двух колодок, установленных на валу, и ходовых шариков, установленных попарно в пространстве между колодками и дорожками, выполненными на внутренней поверхности поршня, дает возможность существенно упростить конструкцию и улучшить ее технологичность, значительно уменьшить механические потери в механизме (и, в частности, потери на механическое трение в компрессорной части), снизить трудоемкость и уменьшить стоимость изготовления, а также повысить надежность и эффективность (в том числе механический КПД) работы и конкурентоспособность лопастно-бескривошипной машины.The movable connection of the piston with the power shaft using two pads mounted on the shaft and running balls mounted in pairs in the space between the pads and the tracks made on the inner surface of the piston makes it possible to significantly simplify the design and improve its manufacturability, significantly reduce mechanical losses in the mechanism (and, in particular, losses due to mechanical friction in the compressor part), reduce the complexity and cost of manufacturing, as well as increase reliability and efficiency (including follows the mechanical efficiency) performance and competitiveness of the paddle-beskrivoshipnoy machine.

Главной отличительной особенностью такой лопастно-бескривошипной машины является то, что каждая канавка, выполненная на поверхности одного из элементов цилиндропоршневой группы (цилиндра или поршня), представляет собой незамкнутый винтовой паз. При этом на поверхностях цилиндра или поршня таких канавок может быть выполнено, по меньшей мере, две. Благодаря этому обстоятельству в лопастно-бескривошипной машине достигаются возможность применения поршневой компрессорной части и осуществления в таком компрессоре возвратно-вращательного движения поршня, фазы которого согласуются с фазами работы лопастей лопастного двигателя (и, в частности, единого (общего) силового вала лопастно-бескривошипной машины), что позволяет существенно улучшить технические (в том числе удельно-мощностные), экономические (в том числе по критериям внутренней и внешней конкурентоспособности), массогабаритные (в том числе габаритно-мощностные) параметры, показатели и характеристики лопастно-бескривошипной машины.The main distinguishing feature of such a bladeless crankless machine is that each groove made on the surface of one of the elements of the cylinder-piston group (cylinder or piston) is an open screw groove. At the same time, at least two can be made on the surfaces of the cylinder or piston of such grooves. Due to this circumstance, the possibility of using a reciprocating compressor part and performing a reciprocating rotational movement of the piston in such a compressor, the phases of which are consistent with the phases of operation of the blades of the blade motor (and, in particular, of the single (common) power shaft of the blade-crankless machine, are achieved) in a vane-crankless machine ), which allows to significantly improve technical (including specific power), economic (including according to the criteria of internal and external competitiveness), weight s (including overall and cardinality) parameters, performance and characteristics of the paddle-beskrivoshipnoy machine.

Применение по крайней мере двух беговых шариков позволяет исключить возникновение дополнительного момента, приводящего к перекосу и возможному заклиниванию поршня в гильзе цилиндра в процессе работы машины при наличии только одного такого шарика, уменьшить площадь контакта боковой поверхности поршня с гильзой цилиндра и повысить плавность и безударность работы пары “поршень - цилиндр”, вследствие чего уменьшаются потери на трение в элементах ЦПГ бескривошипного компрессора и повышается КПД компрессора и лопастно-бескривошипной машины в целом.The use of at least two running balls eliminates the occurrence of an additional moment leading to misalignment and possible jamming of the piston in the cylinder liner during operation of the machine when there is only one such ball, to reduce the contact area of the side surface of the piston with the cylinder liner and to increase the smoothness and shocklessness of the pair “Piston-cylinder”, as a result of which friction losses in the CPG elements of the crankless compressor are reduced and the efficiency of the compressor and the blade-crankless ma ins in general.

Совокупность названных признаков позволяет обеспечить снижение тепловых потерь в компрессорной части, повысить общий КПД, а также значительно улучшить технико-экономические параметры, показатели и характеристики лопастно-бескривошипной машины (в особенности, массогабаритные, габаритно- и удельно-мощностные).The combination of these features allows to reduce heat loss in the compressor part, increase the overall efficiency, as well as significantly improve the technical and economic parameters, indicators and characteristics of a blade-crankless machine (in particular, weight, size, and specific power).

Сущность изобретения (на примере машины с одноцилиндровой, однопоршневой, одноступенчатой компрессорной частью) поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен поперечный разрез лопастного двигателя; на фиг.2 - конструктивная схема лопастно-бескривошипной машины, в которой винтовые канаки выполнены на внутренней поверхности цилиндра; на фиг.3 - конструктивная схема лопастно-бескривошипной машины, в которой винтовые канаки выполнены на наружной поверхности поршня; на фиг.4 - поперечный разрез компрессорной части лопастно-бескривошипной машины.The invention (on the example of a machine with a single-cylinder, single-piston, single-stage compressor part) is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a cross section of a vane engine; figure 2 is a structural diagram of a blade-crankless machine, in which the helical grooves are made on the inner surface of the cylinder; figure 3 is a structural diagram of a blade-crankless machine, in which the screw grooves are made on the outer surface of the piston; figure 4 is a transverse section of the compressor part of the blade-crankless machine.

Лопастно-бескривошипная машина (фиг.1-4) состоит из лопастного двигателя внутреннего сгорания, содержащего корпус 1, неподвижные замыкатели 2, лопасти 3, связанные с силовым валом 4 посредством шлицевого соединения, и бескривошипного компрессора, содержащего цилиндр 5, на внутренней поверхности которого выполнены по крайней мере две незамкнутые винтовые канавки 6, а также поршень 7, расположенный в гильзе цилиндра 8, в выемках на наружной поверхности которого установлены по крайней мере два беговых шарика 9 с возможностью качения их в канавках цилиндра, поршень подвижно соединен с силовым валом посредством по крайней мере двух колодок 10, установленных на силовом валу, и ходовых шариков 11, расположенных попарно в пространстве между колодками и дорожками 12, выполненными на внутренней поверхности поршня; при этом свободный объем полости, ограниченной внутренними поверхностями гильзы и цилиндра компрессора, а также наружной поверхностью днища поршня, представляет собой рабочую камеру 13.Vane-crankless machine (Figs. 1-4) consists of a vane internal combustion engine comprising a housing 1, fixed contactors 2, vanes 3 connected to the power shaft 4 by means of a spline connection, and a crankless compressor containing a cylinder 5, on the inner surface of which at least two open screw grooves 6 are made, as well as a piston 7 located in the cylinder liner 8, in the recesses on the outer surface of which at least two running balls 9 are installed with the possibility of rolling them in the grooves cylinder, the piston is movably connected to the power shaft by means of at least two pads 10 mounted on the power shaft and the travel balls 11 arranged in pairs in the space between the pads and the tracks 12 made on the inner surface of the piston; while the free volume of the cavity, limited by the inner surfaces of the liner and the compressor cylinder, as well as the outer surface of the piston bottom, is a working chamber 13.

В другом варианте лопастно-бескривошипной машины (фиг.3) канавки 6, в которых расположены установленные в выемках на внутренней поверхности цилиндра 5 компрессора беговые шарики 9, выполнены на наружной поверхности поршня.In another embodiment of the blade-free crank machine (Fig. 3), the grooves 6, in which the running balls 9 are located in the recesses on the inner surface of the compressor cylinder 5, are made on the outer surface of the piston.

Принцип действия лопастно-бескривошипной машины (фиг.1-4) заключается в следующем. При возвратно-качательных движениях силового вала 4 с лопастями 3 лопастной части машины из одного крайнего положения в другое силовой вал, поворачиваясь относительно своей продольной оси, совпадающей с осью цилиндра поршневой компрессорной части, через подвижные соединения, включающие колодки 10, ходовые шарики 11 и дорожки 12 поршня 7, побуждает поршень к перемещению из одного крайнего положения в другое. При этом беговые шарики 9, перекатываясь в винтовых канавках 6 цилиндра 5, придают поршню вращательное движение относительно оси цилиндра (совпадающей с осью силового вала), происходящее одновременно и согласованно с поступательным движением вдоль этой же оси. Таким образом, осуществляется вращательно-поступательное движение поршня из крайнего правого положения (фиг.2, 3) в крайнее левое, которое происходит в течение ровно половины периода колебания (качания) силового вала (или, что то же самое, лопасти) машины. Свободный объем 13 цилиндра (рабочей камеры) компрессорной части увеличивается. Протекает фаза всасывания рабочего тела в цилиндр бескривошипного компрессора. При перемещении силового вала лопастной части в обратном направлении аналогичным образом осуществляется вращательно-поступательное перемещение поршня компрессорной части из крайнего левого в крайнее правое положение, происходящее также в течение ровно половины периода колебания силового вала машины. Свободный объем 13 цилиндра (рабочей камеры) компрессорной части уменьшается. Протекает фаза вытеснения рабочего тела из цилиндра бескривошипного компрессора. Таким образом, при протекании в рабочих камерах лопастной части чередующихся процессов, составляющих рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания и сопровождающихся колебательным (качательным) движением силового вала машины, за счет возвратно-вращательного движении поршня компрессорной части в последней осуществляется совокупность процессов, составляющих рабочий цикл поршневого компрессора.The principle of operation of the blade-crankless machine (Fig.1-4) is as follows. When the reciprocating movements of the power shaft 4 with the blades 3 of the blade part of the machine from one extreme position to another power shaft, turning relative to its longitudinal axis, coinciding with the cylinder axis of the piston compressor part, through movable joints, including pads 10, running balls 11 and tracks 12 of the piston 7, causes the piston to move from one extreme position to another. In this case, the running balls 9, rolling in the helical grooves 6 of the cylinder 5, give the piston a rotational movement relative to the axis of the cylinder (coinciding with the axis of the power shaft), which occurs simultaneously and in concert with translational movement along the same axis. Thus, the rotational-translational movement of the piston from the extreme right position (figure 2, 3) to the extreme left is carried out, which occurs during exactly half the period of oscillation (swing) of the power shaft (or, what is the same thing, the blade) of the machine. The free volume 13 of the cylinder (working chamber) of the compressor part increases. The phase of suction of the working fluid in the cylinder of the crankless compressor proceeds. When moving the power shaft of the blade part in the opposite direction, the rotational-translational movement of the piston of the compressor part from the leftmost to the rightmost position occurs, which also occurs during exactly half the oscillation period of the power shaft of the machine. The free volume 13 of the cylinder (working chamber) of the compressor part is reduced. The phase of displacement of the working fluid from the cylinder of the crankless compressor proceeds. Thus, when alternating processes occurring in the working chambers of the blade part, which comprise the duty cycle of the internal combustion engine and are accompanied by the oscillating (swinging) movement of the power shaft of the machine, due to the reciprocating motion of the piston of the compressor part, the latter carries out a set of processes that make up the working cycle of the piston compressor .

Представленная схема лопастно-бескривошипной машины обеспечивает следующие технические преимущества:The presented scheme of a bladeless crankless machine provides the following technical advantages:

- увеличение КПД компрессорной части лопастно-бескривошипной машины за счет уменьшения потерь, связанных с перетеканием рабочего тела во внутренних полостях компрессора (в частности, в его рабочих камерах и каналах), а также с повышением коэффициента подачи в поршневой части, в связи со снижением величины “вредных” объемов и уменьшением дросселирования, что ведет к повышению КПД лопастно-бескривошипной машины в целом;- increase the efficiency of the compressor part of the blade-crankless machine by reducing losses associated with the flow of the working fluid in the internal cavities of the compressor (in particular, in its working chambers and channels), as well as with an increase in the delivery coefficient in the piston part, due to a decrease in the value “Harmful” volumes and a decrease in throttling, which leads to increased efficiency of the blade-crankless machine as a whole;

- снижение величины внутренних (“вредных”) сопротивлений (механических потерь) и, в частности, потерь на трение в элементах лопастно-бескривошипной машины вследствие меньшей (при прочих равных условиях) удельной величины контактирующих (трущихся) поверхностей, что повышает общий КПД лопастно-бескривошипной машины и увеличивает ее моторесурс;- a decrease in the magnitude of internal (“harmful”) resistances (mechanical losses) and, in particular, friction losses in the elements of a blade-crankless machine due to the lower (ceteris paribus) specific value of the contacting (rubbing) surfaces, which increases the overall efficiency of the blade crankless machine and increases its motor resource;

- упрощение конструкции и повышение ее технологичности, снижение трудоемкости и стоимости изготовления, а также повышение эффективности работы уплотнений деталей компрессорной части лопастно-бескривошипной машины, находящихся под воздействием рабочего тела под высоким давлением (в частности, уплотнений рабочей камеры), что ведет к существенному уменьшению утечек и перетечек рабочего тела и увеличению КПД компрессора;- simplifying the design and increasing its manufacturability, reducing the complexity and cost of manufacturing, as well as increasing the efficiency of the seals of the parts of the compressor part of the blade-crankless machine under the influence of the working fluid under high pressure (in particular, the seals of the working chamber), which leads to a significant reduction leaks and leakages of the working fluid and increased compressor efficiency;

- обеспечение значительно более надежной герметизации рабочих камер, что позволяет существенно упростить технические и технологические требования к элементам конструкции основных деталей, а также расширить величины допусков, определяющих погрешности формы и размеров сопрягаемых поверхностей, вследствие чего увеличивается надежность работы устройства и повышается его конкурентоспособность;- providing significantly more reliable sealing of the working chambers, which can significantly simplify the technical and technological requirements for the structural elements of the main parts, as well as expand the tolerances that determine the shape and size errors of the mating surfaces, which increases the reliability of the device and increases its competitiveness;

- значительно более низкие относительные величины теплопередачи от рабочего тела высокого давления к поверхностям, ограничивающим объем рабочей камеры компрессорной части лопастно-бескривошипной машины, вследствие меньшей площади этих поверхностей, что дает возможность применения менее мощной, более простой, малогабаритной и относительно дешевой системы охлаждения (в том числе с учетом условий безопасности работы компрессора) и улучшает технико-экономические параметры, показатели и характеристики (в особенности, массогабаритные, габаритно- и удельно-мощностные) лопастно-бескривошипной машины.- significantly lower relative heat transfer values from the high-pressure working fluid to the surfaces limiting the volume of the working chamber of the compressor part of the blade-crankless machine, due to the smaller area of these surfaces, which makes it possible to use a less powerful, simpler, small-sized, and relatively cheap cooling system (in including taking into account the safety conditions of the compressor) and improves technical and economic parameters, indicators and characteristics (in particular, weight and size, ha barite and specific power) of a blade-crankless machine.

Лопастно-бескривошипная машина может быть использована в качестве автономного насоса или компрессора для создания избыточного давления рабочего тела и транспортировки (перекачки) газов, жидкостей, смесей, взвесей, суспензий и других агентов в различных отраслях промышленности и хозяйства.The vane-free crank machine can be used as a stand-alone pump or compressor to create excess pressure of the working fluid and transport (pump) gases, liquids, mixtures, suspensions, suspensions and other agents in various industries and economies.

Claims (2)

1. Лопастно-бескривошипная машина, содержащая лопастной двигатель внутреннего сгорания и компрессор, размещенные на едином силовом валу, отличающаяся тем, что компрессор выполнен поршневым и содержит цилиндр, на внутренней поверхности которого выполнены, по крайней мере, две незамкнутые винтовые канавки, а также поршень, в выемках на наружной поверхности которого установлены, по крайней мере, два беговых шарика с возможностью качения их в канавках цилиндра, поршень подвижно соединен с силовым валом посредством колодок, установленных на валу, и ходовых шариков, установленных попарно в пространстве между колодками и дорожками, выполненными на внутренней поверхности поршня.1. Vane-crankless machine containing a vane internal combustion engine and a compressor located on a single power shaft, characterized in that the compressor is made of a piston and contains a cylinder, on the inner surface of which at least two open screw grooves are made, as well as a piston , in the recesses on the outer surface of which at least two running balls are installed with the possibility of rolling them in the grooves of the cylinder, the piston is movably connected to the power shaft by means of pads mounted on alu and running balls, arranged in pairs in the space between the pads and traces formed on the inner surface of the piston. 2. Лопастно-бескривошипная машина, содержащая лопастной двигатель внутреннего сгорания и компрессор, размещенные на едином силовом валу, отличающаяся тем, что компрессор выполнен поршневым и содержит поршень, на наружной поверхности которого выполнены, по крайней мере, две незамкнутые винтовые канавки, а также цилиндр, в выемках на внутренней поверхности которого установлены, по крайней мере, два беговых шарика с возможностью качения их в канавках поршня, поршень подвижно соединен с силовым валом посредством колодок, установленных на валу, и ходовых шариков, установленных попарно в пространстве между колодками и дорожками, выполненными на внутренней поверхности поршня.2. Vane-crankless machine containing a vane internal combustion engine and a compressor located on a single power shaft, characterized in that the compressor is made of a piston and contains a piston, on the outer surface of which at least two open screw grooves are made, as well as a cylinder , in the recesses on the inner surface of which at least two running balls are installed with the possibility of rolling them in the piston grooves, the piston is movably connected to the power shaft by means of pads mounted on y, and running balls arranged in pairs in the space between the pads and traces formed on the inner surface of the piston.
RU2003111901/06A 2003-04-22 2003-04-22 Blade-crankless machine (versions) RU2239069C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003111901/06A RU2239069C1 (en) 2003-04-22 2003-04-22 Blade-crankless machine (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003111901/06A RU2239069C1 (en) 2003-04-22 2003-04-22 Blade-crankless machine (versions)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003111901A RU2003111901A (en) 2004-10-27
RU2239069C1 true RU2239069C1 (en) 2004-10-27

Family

ID=33537916

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003111901/06A RU2239069C1 (en) 2003-04-22 2003-04-22 Blade-crankless machine (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2239069C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20140056747A1 (en) Rotational clap suction/pressure device
US6659744B1 (en) Rotary two axis expansible chamber pump with pivotal link
KR20070020364A (en) Rotary mechanism
KR100261911B1 (en) Rotary piston comppessor device
US3234888A (en) Rotary pump
US3511584A (en) Rotary fluid power devices
RU2239069C1 (en) Blade-crankless machine (versions)
CN108286462B (en) Engine with a motor
JP4521785B1 (en) Rotating piston machine
CN113374573B (en) Circumferential flow turbine
FR2720788B1 (en) Reversible volumetric machine with rotary piston (s) without valve for use as engine fluid compressor and fluid pump.
KR101073159B1 (en) Dual unequal rotational volumetric suction and discharging device
US6793471B2 (en) Fluid machine
RU2414610C1 (en) Rotary-piston internal combustion engine
US3416460A (en) Fluid handling device including endwalls on a trochoid curved body
RU2136925C1 (en) Piston machine
KR101339910B1 (en) Directly connected to the motor shaft and the crank shart
RU65976U1 (en) ROTARY-VAN ENGINE-PUMP
EP3612720A1 (en) Pressure reducer for rotary internal combustion engine
JP2001521100A (en) Apparatus for transporting or driving by medium
RU2393361C2 (en) Single-cylinder multi-piston ice (blatov's torus)
CN113167274B (en) Rotary compression mechanism, rotary compressor and rotary engine
RU2270343C2 (en) Spherical rotor machine with toroidal pistons
JP4344451B2 (en) Rotary fluid machine
US3612007A (en) Oscillating piston internal combustion engine or compressor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050423