UA151284U - Kosiiuks volumetric machine - Google Patents

Abstract

A volumetric machine has a modular structure, comprises an engine or power take-off device, such as an electric generator, at least one volumetric module with interacting elements, and a module equipped with a reversible converter of the direction of movement based on a spherical slider-crank mechanism, in which the geometric axes of all parts installed with the possibility of rotation intersect at one "central" point. A shaft equipped with a flywheel and a communication device with the machine control system is installed in the housing of the motion converter in two opposite coaxial bearings. In the housing of the motion converter are installed a divided crank that is rigidly connected to the shaft in its middle part and equipped with a seat for the inner ring of the bearing, the symmetry plane of which is inclined to the geometric axis of the shaft at an angle greater than 0°, but less than 90°, and comprises the said "central" point, a slider, made on the basis of the outer ring of the bearing, a oscillatory kinematic link, made in the form of a clip, which freely covers the slider with a continuous gap, has at least one rod intermediate element of the kinematic connection with it and is rigidly connected to two mounted on bearings, additional coaxial shafts, that protrude beyond the housing from opposite sides, and one of them is mechanically connected to at least one module of volumetric action and is capable of driving its displacing element during rotation of the shaft with the crank in a rectilinear reciprocating or reciprocating rotation movement and vice versa.

Description

Корисна модель належить до галузі машинобудування, зокрема до конструкції машин об'ємної дії, наприклад насосів, компресорів, пневмо- і гідродвигунів, двигунів внутрішнього і зовнішнього згоряння.The utility model belongs to the field of mechanical engineering, in particular to the design of volumetric machines, such as pumps, compressors, pneumatic and hydraulic motors, internal and external combustion engines.

У техніці широко використовують машини об'ємної дії, які містять щонайменше одну циліндричну робочу камеру, витісняючий орган, наприклад поршень (плунжер) або діафрагму (мембрану), виконаний з можливістю прямолінійного зворотно-поступального руху, і перетворювач напрямку руху, здатний сприймати прямолінійний зворотно-поступальний рух з перетворенням його в обертання вала і навпаки.In engineering, volumetric machines are widely used, which contain at least one cylindrical working chamber, a displacing body, such as a piston (plunger) or a diaphragm (diaphragm), made with the possibility of reciprocating reciprocating movement, and a converter of the direction of movement capable of perceiving reciprocating reciprocating motion - progressive movement with its transformation into shaft rotation and vice versa.

Відомо, що перетворювачами напрямку руху для поршневих машини об'ємної дії зазвичай служать кривошипно-шатунні механізми (КШМ), які перетворюють зворотно-поступальний рух поршня в обертальний рух (наприклад в обертальний рух колінчастого вала в двигунах внутрішнього згоряння) і навпаки. Практика показала, що ці механізми мають суттєві недоліки, подолати які неможливо в принципі. Мається на увазі принципова неможливість врівноваження шатуна і створення шатуном радіальної складової сили інерції, яка, до того ж, постійно змінює свій напрямок на протилежний. Ці недоліки негативно впливають на динамічні характеристики і знижують ресурс роботи КШМ |21.It is known that the converters of the direction of movement for piston machines of volumetric action usually serve as crank-connecting mechanisms (KSHM), which convert the reciprocating movement of the piston into rotational movement (for example, into the rotational movement of the crankshaft in internal combustion engines) and vice versa. Practice has shown that these mechanisms have significant drawbacks that cannot be overcome in principle. This means the fundamental impossibility of balancing the connecting rod and creating the radial component of the inertia force by the connecting rod, which, moreover, constantly changes its direction to the opposite. These shortcomings negatively affect the dynamic characteristics and reduce the service life of the KSHM |21.

Відомий кривошипно-повзунний механізм коливальної шайби. Вона забезпечена пальцем, який ковзає по нерухомій дуговій напрямній. При обертанні кривошипа шайба здійснює коливальний рух відносно центра дугової напрямної (11.The crank-slider mechanism of the oscillating washer is known. It is equipped with a finger that slides along a fixed arc guide. When the crank rotates, the washer performs an oscillating movement relative to the center of the arc guide (11.

Недоліком пристрою є те, що він не дозволяє перетворити обертальний рух у прямолінійний зворотно-поступальний та навпаки.The disadvantage of the device is that it does not allow turning a rotary motion into a reciprocating reciprocating motion and vice versa.

Найближчим аналогом є машина об'ємного витіснення на основі перетворювача напрямку руху у вигляді сферичного механізму, в якому геометричні осі обертання всіх ланок перетинаються в одній центральній точці і яка має порожнистий обмежений поверхнею тіла обертання корпус з отворами в стінках для впуску-випуску текучого середовища через клапанний розподільний механізм, вал, встановлений в корпусі з можливістю обертання, пов'язане з валом сфероподібне водило з кільцевих пазом, площина симетрії якого нахилена до осі обертання вала і проходить через точку перерізу згаданих вище осей, лопать, встановлену в корпусі навколо водила з можливістю коливального переміщення, і щонайменше один проміжний елемент зачеплення, кінематично пов'язаний з зазначеним пазом водила і з зазначеною лопаттю, здатний при обертанні вала приводити лопать в коливальний рух, або при коливальному русі лопаті обертати вал. Водило жорстко пов'язане з валом, а лопать виконана з центральним отвором, яка щільно охоплює водило і додатково кінематично пов'язана з корпусом двома співвісними осями, геометрична вісь яких перетинає геометричну вісь вала в згаданій центральній точці, при цьому в порожнині корпусу розміщена жорстка перегородка, площина симетрії якої включає геометричні осі вала і піввісь і яка має виїмки для розміщення водила і півосей |ЗІ.The closest analogue is a volumetric displacement machine based on a converter of the direction of movement in the form of a spherical mechanism, in which the geometric axes of rotation of all links intersect at one central point and which has a hollow body limited by the surface of the body of rotation with holes in the walls for the inlet and outlet of the fluid through valve distribution mechanism, a shaft installed in the housing with the possibility of rotation, a spherical carrier with annular grooves connected to the shaft, the plane of symmetry of which is inclined to the axis of rotation of the shaft and passes through the point of intersection of the axes mentioned above, a blade installed in the housing around the carrier with the possibility oscillating movement, and at least one intermediate element of engagement, kinematically connected with the indicated groove of the carrier and with the indicated blade, capable of driving the blade into an oscillating motion when the shaft rotates, or rotating the shaft during the oscillating movement of the blade. The guide is rigidly connected to the shaft, and the blade is made with a central hole that tightly covers the guide and is additionally kinematically connected to the body by two coaxial axes, the geometric axis of which intersects the geometric axis of the shaft at the mentioned central point, while a rigid body is placed in the cavity of the body partition, the plane of symmetry of which includes the geometric axes of the shaft and half-axis and which has recesses for placing the carrier and half-axes |ZI.

Недоліками найближчого аналога є те, що він може ефективно працювати лише в таких машинах об'ємного витіснення, в яких кінематичні ланки перетворювача напрямку руху постійно занурені в рідке текуче середовище або рідке робоче тіло як в мастило, що знижує втрати енергії на тертя і знос. Однак навіть в таких машинах не вдається надійно ущільнити ні зону контакту водила і лопаті, ні зазор між її периферійної частиною і стінкою корпусу. Тому неминуче перетікання рідини з "надлопатевої" порожнини в "підлопатеву" порожнину при кожному хитанні і швидке зниження питомої потужності і коефіцієнта корисної дії машини в міру зносу ущільнень. Крім цього, описаний механізм практично неможливо вмонтувати в поршневі (плунжерні) або діафрагмові (мембранні) оборотні машини об'ємного витіснення.The disadvantages of the closest analogue are that it can work effectively only in such machines of volumetric displacement, in which the kinematic links of the converter of the direction of movement are constantly immersed in a liquid fluid medium or a liquid working body as a lubricant, which reduces energy losses due to friction and wear. However, even in such machines, it is not possible to reliably seal either the contact zone of the carrier and the blade, or the gap between its peripheral part and the body wall. Therefore, it is inevitable that the fluid flows from the "supra-scapular" cavity into the "under-scapular" cavity with each swing and a rapid decrease in the specific power and efficiency of the machine as the seals wear. In addition, the described mechanism is practically impossible to install in piston (plunger) or diaphragm (membrane) reciprocating volumetric displacement machines.

В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення конструкції машини об'ємного витіснення, перетворювач руху якої надійно і з високим коефіцієнтом корисної дії перетворював би обертальний рух у коливальний чи навпаки, сприяв би створенню машин об'ємної дії з поліпшеними експлуатаційними якостями, зручною компоновкою, кращими властивостями щодо вібрації, врівноваженості, частотного спектра і розширеними функціональними можливостями.The basis of a useful model is the task of improving the design of a volumetric displacement machine, the motion converter of which would reliably and with a high coefficient of useful action convert rotary motion into oscillating motion or vice versa, would contribute to the creation of volumetric displacement machines with improved operational qualities, a convenient layout, better properties regarding vibration, balance, frequency spectrum and extended functionality.

Поставлена задача вирішується тим, що машина об'ємної дії, яка містить систему керування, щонайменше одну робочу камеру об'ємної дії з каналами подачі через клапанно- розподільну систему рідкого або газоподібного робочого тіла, витісняючий орган і перетворювач напрямку руху, згідно з корисною моделлю, має модульну структуру, містить двигун або пристрій відбору потужності, наприклад електричний генератор, щонайменше один модуль об'ємної дії із взаємодіючими органами та модуль, оснащений оборотним перетворювачем напрямку руху на основі сферичного кривошипно-повзунного механізму, у якому геометричні осі усіх установлених з можливістю обертання деталей перетинаються в одній "центральній" точці і бо який має корпус, вал, що встановлений у корпусі в двох протилежних співвісних підшипниках,The problem is solved by the fact that the machine of volumetric action, which contains a control system, at least one working chamber of volumetric action with supply channels through a valve-distribution system of a liquid or gaseous working medium, a displacing body and a converter of the direction of movement, according to a useful model , has a modular structure, contains an engine or a power take-off device, such as an electric generator, at least one volumetric action module with interacting bodies and a module equipped with a reversible converter of the direction of movement based on a spherical crank-slider mechanism, in which the geometric axes of all installed with the possibility the rotations of the parts intersect at one "central" point and because the body has a shaft installed in the body in two opposite coaxial bearings,

оснащений маховиком і пристроєм зв'язку із системою керування машини, рознімний кривошип, що жорстко зв'язаний з валом у його середній частині і оснащений посадочним місцем для внутрішнього кільця підшипника, площина симетрії якого нахилена до геометричної осі вала під кутом, що перевищує 0", але менший 90", і містить у собі згадану "центральну" точку, повзун, що виконаний на основі зовнішнього кільця підшипника, коливальну кінематичну ланку, виконану у вигляді обойми, що з безперервним зазором вільно охоплює повзун, має щонайменше один стрижневий проміжний елемент кінематичного зв'язку з ним і жорстко зв'язану з двома, установленими на підшипниках, додатковими співвісними валами, які виступають за межі корпусу з протилежних сторін, причому один із них механічно пов'язаний щонайменше з одним модулем об'ємної дії і здатний приводити його витісняючий орган при обертанні вала з кривошипом у прямолінійний зворотно-поступальний або зворотно- обертальний рух і навпаки.equipped with a flywheel and a device for communication with the machine control system, a detachable crank that is rigidly connected to the shaft in its middle part and equipped with a seat for the inner ring of the bearing, the plane of symmetry of which is inclined to the geometric axis of the shaft at an angle greater than 0" , but smaller than 90", and includes the mentioned "central" point, the slider, which is made on the basis of the outer ring of the bearing, the oscillating kinematic link, which is made in the form of a clip, which freely covers the slider with a continuous gap, has at least one rod intermediate element of the kinematic communication with it and rigidly connected to two, mounted on bearings, additional coaxial shafts that protrude outside the body from opposite sides, and one of them is mechanically connected to at least one volumetric action module and is able to drive it displacing body when rotating a shaft with a crank in a rectilinear reciprocating or reciprocating motion and vice versa.

При оснащенні запропонованої машини об'ємної дії додатковими взаємодіючими органами, зокрема стандартними систем запалювання, живлення, змащення і охолодження, корисна модель, що пропонується, здатна працювати як двигуни внутрішнього згоряння на рідкому і/або газоподібному паливі в режимі внутрішнього і/або зовнішнього сумішоутворення.When equipping the proposed volumetric machine with additional interacting bodies, in particular standard ignition, power, lubrication and cooling systems, the proposed useful model is capable of working as internal combustion engines on liquid and/or gaseous fuel in the mode of internal and/or external mixing .

При додатковому оснащенні, машина об'ємної дії суттєво розширює свої функціональні можливості, зокрема, як двигун зовнішнього згоряння. Парогенератор такого пристрою виконують у вигляді об'ємної порожнини. У ньому відсутня поверхня кипіння води, яка визначає габарити пристрою. Вода під тиском впорскується у внутрішню порожнину, температура стінок якої підтримується високотемпературним факелом, сформованим спеціальним пальниковим пристроєм, оснащеним модулями підготовки і подачі палива, гарячого повітря і перегрітої водяної пари в зону горіння. Що ж стосується теплопровідності металу, з якого виготовляється порожнина парогенератора, то вона збільшується з підвищенням температури. Тому через одну і ту ж поверхню можна передати більшу потужність теплової енергії, що знову ж таки веде до зменшення габаритів пристрою.With additional equipment, the displacement machine significantly expands its functionality, in particular, as an external combustion engine. The steam generator of such a device is made in the form of a three-dimensional cavity. It does not have a water boiling surface, which determines the dimensions of the device. Water under pressure is injected into the internal cavity, the temperature of the walls of which is maintained by a high-temperature torch formed by a special burner device equipped with modules for the preparation and supply of fuel, hot air and superheated water vapor to the combustion zone. As for the thermal conductivity of the metal from which the cavity of the steam generator is made, it increases with increasing temperature. Therefore, a greater power of thermal energy can be transferred through the same surface, which again leads to a reduction in the dimensions of the device.

Відомо, що вуглець, що міститься в розпечених частинках сажі при температурі 1000- 1200 7С забирає атомарний кисень у води, перетворюючись при цьому з твердого тіла в газоподібний за формулою: НгОжС-СО Не». Таким чином, область горіння палива, що міститьIt is known that the carbon contained in red-hot particles of soot at a temperature of 1000-1200 7C takes atomic oxygen from water, turning from a solid body into a gaseous one according to the formula: НгОжС-СО Не". Thus, the combustion area of the fuel containing

Зо вуглець, який виробляє велику кількість частинок сажі, насичується киснем, віднятим у води і перетворюються в окис вуглецю СО. Крім того, звільняється молекулярний водень. Теплота згоряння водню в три рази перевищує теплоту згоряння вихідного палива, а наявність в зоні горіння перегрітої пари прискорює горіння окису вуглецю. Монооксид вуглецю (чадний газ), що утворився в топці, займається при температурі в 700 "С ї горить з температурою, що досягає 2100 76.Carbon, which produces a large number of soot particles, is saturated with oxygen taken from water and turns into CO carbon monoxide. In addition, molecular hydrogen is released. The heat of combustion of hydrogen is three times higher than the heat of combustion of the original fuel, and the presence of superheated steam in the combustion zone accelerates the combustion of carbon monoxide. Carbon monoxide (carbon monoxide) formed in the furnace ignites at a temperature of 700 °C and burns with a temperature reaching 2100 °C.

Всі перераховані вище фактори дозволяють спалювати різні види палива (тверді, рідкі, газоподібні) з дуже гарною якістю, що підтверджується експериментами. А головне, при горінні не утворюється сажа та інші шкідливі викиди - всі тверді вуглеводневі частинки газифікуються з утворенням чадного газу і водню. Ті, в свою чергу, згораючи, утворюють нешкідливі воду і вуглекислий газ. В результаті викиди при спалюванні з використанням перегрітої пари не тільки відповідають діючим екологічним нормативам, а й мають в рази нижчі в порівнянні з гранично допустимими концентраціями значення. Такі двигуни зовнішнього згоряння мають суттєві переваги перед ДВЗ, а саме: - суттєве зменшення шкідливих викидів в атмосферу і економічне використання пального; - високий коефіцієнт корисної дії; - відсутність вібрацій; - ідеальна тягова характеристика і низька вартість; - можливість роботи на будь-якому паливі, відходах нафтопереробки і харчової промисловості.All of the above factors allow you to burn different types of fuel (solid, liquid, gaseous) with very good quality, which is confirmed by experiments. And most importantly, during combustion, soot and other harmful emissions are not formed - all solid hydrocarbon particles are gasified with the formation of carbon monoxide and hydrogen. Those, in turn, burning, form harmless water and carbon dioxide. As a result, emissions during combustion with the use of superheated steam not only comply with current environmental standards, but also have many times lower values compared to the maximum permissible concentrations. Such external combustion engines have significant advantages over internal combustion engines, namely: - significant reduction of harmful emissions into the atmosphere and economical use of fuel; - high efficiency ratio; - absence of vibrations; - ideal traction characteristics and low cost; - the possibility of working on any fuel, oil refining and food industry waste.

Функціональна можливість запропонованої машини об'ємної дії працювати за замкненим термодинамічним циклом Стірлінга, досягається шляхом її оснащення додатковими взаємодіючими органами, зокрема нагрівачем, рекуператором і холодильником робочого тіла, які з'єднані термоіїзольованими каналами. Робочі камери машини заповнюється робочим тілом (газом) під початковим надлишковим тиском. У робочих камерах одночасно здійснюються такти термодинамічного циклу Стірлінга: впуск, стиснення, підведення тепла, робочий хід, випуск, відведення тепла.The functional possibility of the proposed volumetric machine to work according to the closed thermodynamic Stirling cycle is achieved by equipping it with additional interacting bodies, in particular, a heater, a recuperator and a cooler of the working body, which are connected by thermally insulated channels. The working chambers of the machine are filled with the working medium (gas) under initial excess pressure. In the working chambers, the cycles of the Stirling thermodynamic cycle are simultaneously carried out: intake, compression, heat supply, working stroke, release, heat removal.

Модульна структура машини дозволяє використовувати лопатеві, аксіально-рухомі, наприклад зубчасто-рейкові або радіально-рухомі (тангенціальні), наприклад шарнірно-важільні, механізми для забезпечення надійного і ефективного кінематичного зв'язку з поршневими бо (плунжерними) або діафрагмовими (мембранними) витісняючими органами машин об'ємної дії,The modular structure of the machine allows the use of bladed, axially moving, for example rack-and-pinion or radially moving (tangential), for example hinge-lever, mechanisms to ensure reliable and effective kinematic connection with piston bo (plunger) or diaphragm (diaphragm) displacers bodies of volumetric machines,

наприклад насосів, компресорів, пневмо- і гідродвигунів, двигунів внутрішнього і зовнішнього згоряння.for example, pumps, compressors, pneumatic and hydraulic motors, internal and external combustion engines.

Порівняльний аналіз запропонованої корисної моделі дозволяє зробити висновок, що машина об'ємної дії має суттєві відмінності від найближчого аналогу. Оскільки перетворення напрямку руху відбувається поза корпусом камери об'ємної дії, тому перетворювач руху, виконаний як окремий модуль, легко поєднується з різними конструкціями модулів об'ємної дії.A comparative analysis of the proposed useful model allows us to conclude that the volumetric machine has significant differences from the closest analogue. Since the conversion of the direction of movement takes place outside the body of the 3D camera, the motion converter, made as a separate module, is easily combined with various designs of the 3D modules.

Це істотно спрощує їх виготовлення, технічне обслуговування і ремонт. Крім цього, об'єми робочих камер можуть бути використані цілком. Тому, згідно з корисною моделлю, можна виготовляти високопродуктивні і надійні машини об'ємного витіснення.This significantly simplifies their production, maintenance and repair. In addition, the volumes of working chambers can be used entirely. Therefore, according to the useful model, it is possible to manufacture high-performance and reliable volumetric displacement machines.

Унікальність сферичного кривошипно-повзунного механізму оборотного перетворювача напрямку руху полягає в тому, що осі симетрії всіх деталей, які обертаються і рухаються, перетинаються лише в одній "центральній" точці, при цьому немає потреби у балансуванні інерційних мас, відсутня вібрація, досягаються високі характеристики з надійності та ресурсу роботи. В перетворювачі руху кривошип кінематично може бути пов'язаний з коливальною кінематичною ланкою не тільки через підшипник ковзання, а й підшипники кочення, зовнішнє кільце яких служить повзуном.The uniqueness of the spherical crank-slider mechanism of the reversible converter of the direction of movement is that the axes of symmetry of all parts that rotate and move intersect only at one "central" point, while there is no need to balance inertial masses, there is no vibration, high characteristics are achieved with reliability and resource of work. In the motion converter, the crank can be kinematically connected to the oscillating kinematic link not only through a sliding bearing, but also through rolling bearings, the outer ring of which serves as a slider.

Проведені дослідження оборотного перетворювача напрямку руху на основі сферичного кривошипно-повзунного механізму показали, що кутові прискорення робочого органу (обойми) в крайніх положеннях малі. Така властивість є надзвичайно позитивною. Обойма плавно підходить до упора і різко розганяється в місцях, близьких до середнього положення обойми, де виникає максимальна кутова швидкість. Такий режим коливання робочого органу (обойми) не вимагає установки гальм (демпферів). Гому оборотний перетворювач напрямку руху на основі такого механізму істотно надійніший і має більш високий ккд у порівнянні з рівнем техніки.The conducted studies of the reversible converter of the direction of movement based on the spherical crank-slider mechanism showed that the angular accelerations of the working body (clamps) in the extreme positions are small. This property is extremely positive. The clip smoothly approaches the stop and accelerates sharply in places close to the middle position of the clip, where the maximum angular velocity occurs. This mode of oscillation of the working body (clamp) does not require the installation of brakes (dampers). Therefore, a reversible converter of the direction of movement based on such a mechanism is significantly more reliable and has a higher efficiency compared to the state of the art.

Наступна додаткова відмінність полягає в тому, що вал з кривошипом перетворювача руху має кінематичний зв'язок із органом керування клапанно-розподільною системою і оснащений маховиком. Це забезпечує виконання алгоритму функціонування машини і стабілізує обертання вала незалежно від того, чи він є ведучою кінематичною ланкою для приводу компресорів чи насосів, чи він є валом відбору потужності від модулів об'ємної дії, що працюють як двигуни.The next additional difference is that the shaft with the crank of the motion converter has a kinematic connection with the control body of the valve-distribution system and is equipped with a flywheel. This ensures the execution of the algorithm of the machine and stabilizes the rotation of the shaft, regardless of whether it is a leading kinematic link for driving compressors or pumps, or it is a power take-off shaft from volumetric action modules that work as motors.

Суть корисної моделі пояснена докладним описом конструкції машини об'ємної дії і описом її роботи з посиланнями на креслення, де зображені: фіг. 1 - блок-схема запропонованої машини об'ємної дії фіг 2 - просторова схема оборотного перетворювача руху на основі сферичного кривошипно-повзунного механізму; фіг. З - схема лопатевого модуля об'ємної дії; фіг. 4 - схема радіально-поршневого модуля об'ємної дії; фіг. 5 - схема аксіально- поршневого модуля об'ємної дії; фіг. 6 - просторова схема машини з лопатевим модулем об'ємної дії; фіг. 7 - просторова схема машини з поршневим модулем об'ємної дії; де 1 - двигун або пристрій відбору потужності, наприклад електричний генератор; 2 - обертовий перетворювач руху; З - модуль об'ємної дії; 4 - блок керування клапанно- розподільною системою подачі рідкого або газоподібного робочого тіла; 5 - вал; 6 - підшипник; 7 - кривошип; 8 - підшипник; 9 - повзун; 10 - стрижневий елемент; 11 - обойма; 12 - вал; 13 - підшипник; 14 - корпус; 15 - радіальний виступ; 16 - ущільнення; 17 - вал; 18 - лопать; 19 - ущільнення; 20 - поршень; 21 - вал; 22 - двоплечий важіль; 23 - шток-рейка; 24 - колесо зубчасте; 25 - вал; 26 - лопатевий модуль об'ємної дії; 27 - муфта; 28 - перетворювач руху; 29 - поршневий модуль об'ємної дії; 30 - одноплечий важіль; 31 - перетворювач руху.The essence of the useful model is explained by a detailed description of the design of the volumetric machine and a description of its operation with references to the drawings, which show: fig. 1 - block diagram of the proposed volumetric machine, Fig. 2 - spatial diagram of a reversible motion converter based on a spherical crank-slider mechanism; fig. C - the scheme of the blade module of volumetric action; fig. 4 - diagram of the radial-piston module of volumetric action; fig. 5 - scheme of the axial-piston module of volumetric action; fig. 6 - spatial diagram of a machine with a blade module of volumetric action; fig. 7 - spatial diagram of a machine with a piston module of volumetric action; where 1 is an engine or a power take-off device, such as an electric generator; 2 - rotary motion converter; C - bulk action module; 4 - the control unit for the valve and distribution system for the supply of liquid or gaseous working fluid; 5 - shaft; 6 - bearing; 7 - crank; 8 - bearing; 9 - slider; 10 - rod element; 11 - clip; 12 - shaft; 13 - bearing; 14 - body; 15 - radial projection; 16 - sealing; 17 - shaft; 18 - blade; 19 - sealing; 20 - piston; 21 - shaft; 22 - two-armed lever; 23 - stock rail; 24 - toothed wheel; 25 - shaft; 26 - blade module of volumetric action; 27 - clutch; 28 - motion converter; 29 - volumetric piston module; 30 - single arm lever; 31 - motion converter.

Машини об'ємної дії (фіг. 1) має модульну структуру і містить двигун або пристрій відбору потужності, наприклад електричний генератор 1, з'єднаний з оборотним перетворювачем руху 2, кінематично поєднаний з модулями об'ємної дії 3. Синхронізація роботи всіх взаємодіючих органів машини об'ємної дії здійснюється блоком керування 4, який має кінематичний зв'язок з перетворювачем руху 2.Volumetric machines (Fig. 1) have a modular structure and contain an engine or a power take-off device, for example, an electric generator 1, connected to a reversible motion converter 2, kinematically connected to modules of volumetric action 3. Synchronization of the work of all interacting bodies of the volumetric machine is carried out by the control unit 4, which has a kinematic connection with the motion converter 2.

Оборотний перетворювач руху (фіг. 2) виконаний на основі сферичного кривошипно- повзунного механізму (корпус і маховик не показані), у якому геометричні осі усіх установлених з можливістю обертання деталей перетинаються в одній "центральній" точці, має вал 5, встановлений у підшипниках б, рознімний кривошип 7, жорстко зв'язаний з валом 5 у його середній частині і оснащений посадочним місцем для внутрішнього кільця підшипника 8, площина симетрії якого нахилена до геометричної осі вала 5 під кутом, що перевищує 0", але менший 907 і містить у собі згадану "центральну" точку, повзун 9, виконаний на основі зовнішнього кільця підшипника 8, щонайменше один стрижневий проміжний елемент 10 бо кінематичного зв'язку повзуна 9 з обоймою 11, що з безперервним зазором вільно його охоплює, і жорстко зв'язану з двома співвісними валами 12, установленими на підшипниках 13.The rotary motion converter (Fig. 2) is made on the basis of a spherical crank-slider mechanism (body and flywheel not shown), in which the geometric axes of all installed rotatable parts intersect at one "central" point, has a shaft 5 installed in bearings b , a detachable crank 7 rigidly connected to the shaft 5 in its middle part and equipped with a seat for the inner ring of the bearing 8, the plane of symmetry of which is inclined to the geometric axis of the shaft 5 at an angle greater than 0", but smaller than 907 and contains the mentioned "central" point, the slider 9, made on the basis of the outer ring of the bearing 8, at least one rod intermediate element 10 for the kinematic connection of the slider 9 with the bracket 11, which freely covers it with a continuous gap, and rigidly connected with two coaxial shafts 12 mounted on bearings 13.

При обертанні вала 5 з кривошипом 7, вал 12 здійснює зворотно-обертальний рух і навпаки.When rotating the shaft 5 with the crank 7, the shaft 12 makes a counter-rotating movement and vice versa.

Лопатевий модуль об'ємної дії (фіг. 3) містить корпус 14 з двома радіальними виступами 15 і каналами для подачі рідкого або газоподібного робочого тіла (клапанно-розподільну систему не показано). Вал 17 містить лопаті 18 і виконаний з можливістю здійснювати зворотно- обертальний рух. Для забезпечення герметичності робочих камер використовуються ущільнення 16 і 19.The blade module of volumetric action (Fig. 3) contains a body 14 with two radial protrusions 15 and channels for supplying a liquid or gaseous working fluid (the valve-distributing system is not shown). The shaft 17 contains the blades 18 and is made with the ability to perform reverse-rotational movement. Seals 16 and 19 are used to ensure the tightness of the working chambers.

Радіально-поршневий (тангенціальний) модуль об'ємної дії (фіг. 4) оснащують, наприклад, шарнірно-важільним механізмом. Під дією рідкого або газоподібного робочого тіла (клапанно- розподільну систему не показано) поршні 20 завжди рухаються у протилежному напрямку, якщо один рухається вгору, другий рухається вниз. Зусилля від поршнів передається на вал 21 двоплечим важелем 22.Radial-piston (tangential) volume action module (Fig. 4) is equipped, for example, with a hinge-lever mechanism. Under the action of a liquid or gaseous working fluid (valve distribution system not shown), the pistons 20 always move in the opposite direction, if one moves up, the other moves down. The force from the pistons is transmitted to the shaft 21 by a double-armed lever 22.

Аксіально-поршневий модуль об'ємної дії (фіг. 5) складається з співвісно розташованих циліндрів з поршнями і оснащений, наприклад, зубчасто-рейковим механізмом. Під дією рідкого або газоподібного робочого тіла (клапанно-розподільну систему не показано) лінійне переміщення штока-рейки 23 перетворюється в обертальний рух зубчастого колеса 24, закріпленого на валу 25.The axial-piston module of volumetric action (Fig. 5) consists of coaxially located cylinders with pistons and is equipped, for example, with a rack and pinion mechanism. Under the action of a liquid or gaseous working medium (the valve-distribution system is not shown), the linear movement of the rod-rail 23 is transformed into the rotational movement of the gear wheel 24 fixed on the shaft 25.

На фіг. б представлено просторову схему машини (клапанно-розподільну систему не показано), оснащеної двома лопатевими модулями об'ємної дії 26, які кінематично зв'язані муфтою 27 з оборотним перетворювачем руху 28 (верхня частина корпусу, кришки підшипникових вузлів і маховик не показані).In fig. b presents a spatial diagram of the machine (valve-distribution system not shown), equipped with two blade modules of volumetric action 26, which are kinematically connected by a clutch 27 with a reversible motion converter 28 (the upper part of the case, the covers of the bearing assemblies and the flywheel are not shown).

На фіг. 7 представлено просторову схему машини (клапанно-розподільну систему не показано), оснащеної двома поршневими модулями об'ємної дії 29, які кінематично зв'язані одноплечим важелем 30 з оборотним перетворювачем руху 31 (верхня частина корпусу, кришки підшипникових вузлів і маховик не показані).In fig. 7 shows a spatial diagram of a machine (the valve-distribution system is not shown) equipped with two volumetric piston modules 29, which are kinematically connected by a single-arm lever 30 with a reversible motion converter 31 (the upper part of the body, the covers of the bearing assemblies and the flywheel are not shown) .

Якщо вхідною кінематичною ланкою є вал 5 з кривошипом 7, кінематично зв'язаний, наприклад, з електричним двигуном 1, то модулі об'ємної дії З можуть служити компресорами чи насосами для нагнітання споживачам придатних текучих середовищ. Якщо ж вал 5 з кривошипом 7 перетворювача руху 2 є вихідною кінематичною ланкою, поєднаною з пристроємIf the input kinematic link is a shaft 5 with a crank 7, kinematically connected, for example, to an electric motor 1, then the volumetric action modules C can serve as compressors or pumps for pumping fluids suitable for consumers. If the shaft 5 with the crank 7 of the motion converter 2 is the output kinematic link connected to the device

Зо відбору потужності, наприклад електричним генератором 1, а на вході є працюючий як двигун щонайменше один пристрій об'ємної дії 3, який кінематично зв'язаний з валом 12, то процес протікає в зворотному порядку.From the power take-off, for example, the electric generator 1, and at the input there is at least one volumetric action device 3 working as an engine, which is kinematically connected to the shaft 12, then the process proceeds in the reverse order.

Природно, що при виборі конкретних форм практичного здійснення корисної моделі можливі довільні комбінації зазначених додаткових відмінностей з основним задумом, який може бути доповнений і/або уточнений з використанням звичайних знань фахівців. Це ніяким чином не обмежує обсяг прав на корисну модель.It is natural that when choosing specific forms of practical implementation of a useful model, arbitrary combinations of the specified additional differences with the basic idea are possible, which can be supplemented and/or clarified using the usual knowledge of specialists. This does not in any way limit the scope of the utility model rights.

Машину об'ємної дії можна виготовляти з використанням відомих у промисловості матеріалів, устаткування та інструментів.A volumetric machine can be manufactured using materials, equipment and tools known in the industry.

Запропонована корисна модель може працювати як двигун внутрішнього і зовнішнього згоряння, насоси, компресори, нагнітачі повітря і/або різних газів, пневмо- і гідродвигуни, вакуумні машини, для об'ємного перекачування рідин, наприклад в технологічних лініях для мірного наповнення обсягу(ів). Крім цього, вона здатна працювати як холодильні машини, наприклад на такому загальнодоступному холодоагенті як повітря. Її можна застосовувати в складі переважно промислових морозильників для тривалого збереження швидкопсувних продуктів харчування, або в складі автомобільних, залізничних і корабельних рефрижераторів, а також як двигуни зовнішнього згоряння із замкнутим циклом робочого тіла, наприклад по циклу Стірлінга Вона може використовуватися для автономного вироблення теплової та електричної енергії в когенераційних установках малої потужності.The proposed useful model can work as an internal and external combustion engine, pumps, compressors, blowers of air and/or various gases, pneumatic and hydraulic motors, vacuum machines, for volume pumping of liquids, for example, in technological lines for measured filling of volume(s) . In addition, it is able to work as refrigerating machines, for example, on such a commonly available refrigerant as air. It can be used as part of mainly industrial freezers for long-term preservation of perishable food products, or as part of automobile, railway and ship refrigerators, as well as as external combustion engines with a closed cycle of the working fluid, for example, according to the Stirling cycle. It can be used for autonomous production of heat and electricity of energy in low-power cogeneration plants.

Завдяки своїй компактності, врівноваженості, максимальному літражу при обмежених розмірах і високому коефіцієнту корисної дії машина об'ємної дії може знайти широке застосування на спеціальних машинах, де потрібні потужні і економічні силові установки невеликих розмірів.Thanks to its compactness, balance, maximum displacement with limited dimensions and high efficiency, the volumetric machine can be widely used on special machines where powerful and economical power plants of small sizes are needed.

Джерела інформації: 1. Артоболевский И.И. Механизмь! в современной технике. В 7 томах. Том ІІ. - М.: Наука. 1979. - Мо1514. 2. Автомобильньсе двигатели: учебник для студ. вьісш. учеб. заведений / (М.Г. Шатров, К.А.Sources of information: 1. Artobolevsky I.I. Mechanism! in modern technology. In 7 volumes. Volume II. - M.: Nauka. 1979. - Mo1514. 2. Automobile engines: textbook for students. hang out studies established / (M.G. Shatrov, K.A.

Морозов, И.В. Алексеев и др.І|; под ред. М.Г. Шатрова. - 2-е изд., испр. - М.: Академия, 2011. - 464 с. 3. Патент РФ Мо 2133833. Обратимьйй преобразователь направления движения и машина 60 обьемного виьтеснения на его основе /Бельдий Н.Н., Бельдий В.Н. /Опубл. 27.07.1999.Morozov, I.V. Alekseev et al. I|; under the editorship M.G. Shatrova - 2nd ed., ed. - M.: Academy, 2011. - 464 p. 3. Patent of the Russian Federation No. 2133833. Reversible converter of the direction of movement and a 60 volume displacement machine based on ego / N. N. Beldy, V. N. Beldy. /Published 27.07.1999.

Claims (8)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІUSEFUL MODEL FORMULA 1. Машина об'ємної дії, яка містить систему керування, щонайменше одну робочу камеру об'ємної дії з каналами подачі через клапанно-розподільну систему рідкого або газоподібного робочого тіла, витісняючий орган і перетворювач напрямку руху, яка відрізняється тим, що вона має модульну структуру, містить двигун або пристрій відбору потужності, наприклад електричний генератор, щонайменше один модуль об'ємної дії із взаємодіючими органами та модуль, оснащений оборотним перетворювачем напрямку руху на основі сферичного кривошипно-повзунного механізму, у якому геометричні осі усіх установлених з можливістю обертання деталей перетинаються в одній "центральній" точці і який має корпус, вал, що встановлений у корпусі в двох протилежних співвісних підшипниках, оснащений маховиком і пристроєм зв'язку із системою керування машини, рознімний кривошип, що жорстко зв'язаний з валом у його середній частині і оснащений посадочним місцем для внутрішнього кільця підшипника, площина симетрії якого нахилена до геометричної осі вала під кутом, що перевищує 0", але менший 90", і містить згадану "центральну" точку, повзун, що виконаний на основі зовнішнього кільця підшипника, коливальну кінематичну ланку, виконану у вигляді обойми, що з безперервним зазором вільно охоплює повзун, має щонайменше один стрижневий проміжний елемент кінематичного зв'язку з ним і жорстко зв'язану з двома, установленими на підшипниках, додатковими співвісними валами, які виступають за межі корпусу з протилежних сторін, причому один із них механічно пов'язаний щонайменше з одним модулем об'ємної дії і здатний приводити його витісняючий орган при обертанні вала з кривошипом у прямолінійний зворотно-поступальний або зворотно-обертальний рух і навпаки.1. A volume action machine that contains a control system, at least one working chamber of volume action with supply channels through a valve-distribution system of a liquid or gaseous working medium, a displacing body and a converter of the direction of movement, which is characterized by the fact that it has a modular a structure containing an engine or a power take-off device, such as an electric generator, at least one volumetric action module with interacting bodies and a module equipped with a reversible converter of the direction of movement based on a spherical crank-slider mechanism, in which the geometric axes of all installed rotatable parts intersect at one "central" point and having a housing, a shaft mounted in the housing in two opposite coaxial bearings, equipped with a flywheel and a device for communication with the machine control system, a detachable crank rigidly connected to the shaft in its middle part and equipped with a seat for the inner ring of the bearing, the plane of symmetry of which is inclined to the geometric axis of the shaft at an angle greater than 0", but less than 90", and includes the mentioned "central" point, a slider made on the basis of the outer ring of the bearing, an oscillating kinematic link made in the form of a clip, which with a continuous gap freely covers slider, has at least one rod intermediate element of kinematic connection with it and is rigidly connected to two, mounted on bearings, additional coaxial shafts that protrude outside the body from opposite sides, and one of them is mechanically connected to at least one volume action module and is capable of driving its displacing body during rotation of the shaft with a crank in a rectilinear reciprocating or reciprocating motion and vice versa. 2. Машина об'ємної дії за п. 1, яка відрізняється тим, що модуль об'ємної дії оснащується додатковими взаємодіючими органами і здатний працювати як двигун внутрішнього або зовнішнього згоряння.2. The volume action machine according to claim 1, which is characterized by the fact that the volume action module is equipped with additional interacting bodies and is able to work as an internal or external combustion engine. З. WITH. Машина об'ємної дії за п. 1, яка відрізняється тим, що додатковий вал оборотного перетворювача руху механічно пов'язаний щонайменше з одним витісняючим органом лопатевого або радіально-поршневого (плунжерного, діафрагмового), або аксіально- Зо поршневого (плунжерного, діафрагмового) модуля об'ємної дії. ши З З ї З З їThe volume action machine according to claim 1, which is characterized by the fact that the additional shaft of the rotary motion converter is mechanically connected to at least one displacing body of the blade or radial piston (plunger, diaphragm) or axial piston (plunger, diaphragm) module volumetric action. shi Z Z i Z Z i А. : ї їх х х ї ІЗ іч ; З ши З ши З ЕІ : . | : ! ; . рт, а: : ; З ІA.: и их х х и ИЗ ич ; Z shi Z shi Z EI : . | : ! ; . rt, a: : ; With I Фіг.1Fig.1 9, 11 і»» Я на Ед т ЩА п " шо ша,9, 11 and»» I on Ed t SHHA p " sho sha, 8 п. З 3 Ко СОЯ с на З я. КО я ай в гай І 8 1о8 p. Z 3 Ko SOYA s on Z i. KO I ay v gai I 8 1o Фіг.2 У 109 18 що ОКАЗЕАЙЬ у інн Ей сш й ще Панна не ІНН но нан пен У : хо он Я : МИТ ТК а ННFig. 2 In 109 18 what OKAZEAY in inn Hey ssh and still Virgin not INN no nan pen U : ho on I : MYTH TK a NN Фіг.Fig. Ка и 0 У ЗKa and 0 U Z Фіг.4 23 54 25 х і С ам о В Я ееFig. 4 23 54 25 x and S am o V Ya ee Фіг.5 кое Вч ВОЗ о Б що ка КМ с КО я ОО пе ит ГГ с, я ж Же І ї З а. о о. : о. С 8 її. и 0 ї 4: о. іFig. 5, which is the WHO WHO o B that ka KM s KO i OO pe it GG s, i same Zhe I i Z a. oh oh : o. With 8 her. and 0 and 4: o. and Фіг.6 в и. б со о -29 ГТ З ЗОFig. 6 in i. b so o -29 HT Z ZO Фіг. 7 000 КомпютернаверсткаА. Крулевськийд (00000000 ДП "Український інститут інтелектуальної власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601Fig. 7,000 Computer keyboardA. Krulevskiyd (00000000 SE "Ukrainian Institute of Intellectual Property", Glazunova Street, 1, Kyiv - 42, 01601