| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Ринок технологій / Актуальні винаходи і моделі / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2187655
поршневої машини
Ім'я заявника: Мурадян Левон Мурадович (AM); Мурадян Мурад Левонович (AM); Седракян Ж.Л. (RU)
Ім'я винахідника: Мурадян Левон Мурадович (AM); Мурадян Мурад Левонович (AM); Седракян Ж.Л. (RU)
Ім'я патентовласника: Мурадян Левон Мурадович (AM)
Адреса для листування: 115446, Москва, вул. Академіка Мілліонщикова, 18, кв.332. Ж.Л.Седракян
Дата початку дії патенту: 2001.06.08
Машина призначена для перетворення енергії робочого тіла (газ, пар, рідина) в механічну роботу або навпаки. Машина містить корпус 3, щонайменше, одну призматичну пружину 1, кришку 4, з клапанами 5 і 10, еластичний призматичний балон 2, поршень 6 з шатуном 11, пов'язані з опорою напрямної 7. Поршень 6 співвісно закріплений на торці призматической пружини 1, в якій встановлений еластичний призматичний балон 2, відкритий торець якого разом з іншим торцем призматической пружини 1 герметично закріплений на корпусі 3 за допомогою кришки 4, а дно еластичного призматичного балона 2 герметично закріплено на поршні 6. при цьому напрямна опора 7, кінематично пов'язана з шатуном 11, забезпечує безконтактне рух поршня 6 по геометричній осі призматичної пружини 1. Винахід забезпечує підвищення надійності і довговічності машини, спрощення умов експлуатації.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до енергетики, а саме до машин для перетворення енергії робочого тіла (газ, пар, рідина) в механічну роботу і навпаки, а більш конкретно до поршневим машинам.
Для перетворення енергії робочого тіла (газ, пар або рідину) в механічну роботу, наприклад в зворотно-поступальний рух поршня, або навпаки широко використовуються поршневі машини, наприклад гідроциліндри, поршневі двигуни, компресори, насоси і т.д.
Найбільш близькою до винаходу є поршнева машина, що містить корпус з щонайменше однієї торцевої кришкою, розміщену в корпусі щонайменше одну пружину, співвісно встановлений в ній еластичний балон, кінці якого закріплені на торцях пружини, клапани, встановлені в кришці, поршень зі штоком і спрямовуючу опору (US 5158005 А, кл. F 01 В 19/00, опубл. 27.10.1992).
Недоліками цього винаходу є тертя, що виникає як між телескопічними циліндрами, так і між внутрішнім циліндром і гнучким еластичним балоном, що призводить до швидкого зносу цих деталей; обмежений хід рухомого телескопічного циліндра і необхідність високоточної обробки взаємно контактуючих поверхонь циліндрів.
Завданням винаходу є усунення зазначених вище недоліків і забезпечення підвищення надійності та довговічності машини, спрощення умов її експлуатації.
Це завдання вирішується за рахунок того, що в поршневий машині, що містить корпус c щонайменше однієї торцевої кришкою, розміщену в корпусі щонайменше одну пружину, співвісно встановлений в ній еластичний балон, кінці якого закріплені на торцях пружини, клапани, встановлені в кришці , поршень зі штоком і спрямовуючу опору, один торець пружини за допомогою кришки герметично закріплений на корпусі, до іншого торця пружини співвісно з неї прикріплений поршень зі штоком з утворенням герметичної камери з можливістю перетворення енергії робочого тіла в рух поршня по геометричній осі пружини. Причому пружина і балон можуть мати призматичну форму, циліндричну форму або форму усіченого конуса. Пружина і балон можуть мати форму частини тора, а поршень може бути встановлений з можливістю переміщення по геометричній осі пружини за допомогою направляючої опори обертання. Причому пружина може бути виконана складовою. Еластичний балон може бути виконаний у вигляді сильфона, а внутрішня поверхня пружини мати можливість облягання його при деформації.
У варіанті виконання передбачений додатковий еластичний балон, в якому встановлена пружина спільно з внутрішнім еластичним балоном з утворенням герметичної камери з можливістю подачі в цю камеру охолоджуючої і змазує рідини.
Проміжна зона між корпусом і пружиною може бути заповнена охолоджуючої і змазує рідиною.
Варіант виконання передбачає використання приводу руху поршня, при цьому клапани встановлені з можливістю регулювання тиску робочого тіла.
Балон може бути виготовлений з еластичного матеріалу і армований гвинтоподібно розташованими щодо осі балона міцними нитками, наприклад кордом.
Відповідно до ще одним варіантом виконання кришка має форму склянки, розташованого в корпусі, а між зовнішньою поверхнею кришки і внутрішньої поверхнею корпусу розташована пружина з балоном. Балон може бути встановлений в пружині і закріплений в попередньо напруженому стані.
Пружина є основною деталлю пропонованої поршневий машини. Вона служить як для сприйняття тиску робочого тіла і забезпечення рівномірного подовження і укорочення еластичного балона, так і для створення робочого зусилля, що забезпечує переміщення поршня при роботі машини в режимі двигуна або гідроциліндра. Жорсткість пружини слід вибирати таким чином, щоб забезпечити міцність камери тиску при максимальному переміщенні поршня. Пропонована машина дозволяє використовувати потенційну енергію пружної деформації пружини для забезпечення зворотного ходу поршня.
Для потужних поршневих машин, в яких використовуються робочі тіла високого тиску або необхідно отримати велике зусилля тиску, перевагу потрібно віддати прорізним призматическим пружинам (фіг.1, фіг.2).
Для машин, що працюють в режимі компресора, краще використовувати призматичні пружини (фіг.3), багатокутні плоскі елементи яких працюють на спільний вигин і кручення, проте, на відміну від прорізних пружин зібрані з окремих плоских елементів, відстань між якими встановлюється в процесі побудови пружини за допомогою вставних прокладок. Вони дозволяють не тільки забезпечити практично будь-яку жорсткість пружини при достатній міцності, але і забезпечують отримання різних осесиметричних конфігурацій внутрішньої поверхні пружини, що дуже важливо при використанні армованих високоміцними нитками (корд) або металевих, еластичних циліндричних балонів (сильфонів). Використання еластичного балона в поршневий машині забезпечує максимальну герметичність камери тиску без необхідності використання примусової системи змащування поверхонь і без високоточної обробки поверхонь окремих деталей машини. Еластичний балон виготовляється з пружного, легкодеформіруємих матеріалу, наприклад гуми, і може мати форму склянки або труби. Принцип дії поршневий машини дозволяє використовувати матеріали з невисокими характеристиками міцності, так як стінки еластичного балона є проміжною ланкою для передачі високого тиску робочого тіла до стінок призматической пружини, що сприяє виникненню порівняно низьких напруг в стінках еластичного балона. Для цього товщина стінок еластичного балона вибирається таким чином, щоб при максимальному ході поршня вона була величиною того ж порядку, що і відстань між витками гвинтовий пружини або кільцевими елементами прорізний пружини при їх максимально розкритому положенні. Для поршневих машин, що працюють в режимі компресора, товщину стінок еластичного балона потрібно приймати рівною приблизно половині відстані між кільцевими елементами пружини при її максимальному розкритті, так як з цього моменту радіальні деформації еластичного балона стають значними і можуть привести до руйнування балона. У запропонованій машині обидва кінці пружини і еластичного балона закріплені спільно таким чином, що створюють умови для їх спільного деформування і тим самим дозволяють в зоні контакту еластичного балона з внутрішньою порожниною пружини практично виключити їх взаємні зміщення. Це дозволяє зменшити знос і істотно збільшити довговічність еластичного балона. Кришка камери тиску, оснащена клапанами для забезпечення впуску та випуску робочого тіла, герметично закриває відкритий торець еластичного балона і спільно з пружиною прикріплює його до корпусу машини. У корпусі машини є порожнина, в якій з зазором встановлюється пружина з еластичним балоном. Поршень і шатун виконані як одне ціле і співвісно закріплені на рухомому торці пружини. До них кріпиться і донна частина еластичного балона. Направляюча опора закріплюється на корпусі машини і забезпечує рух поршня по геометричній осі пружини.
Використання попередньо напруженої складовою призматической пружини дозволяє при незмінній жорсткості пружини істотно збільшити міцність камери тиску. Установка гвинтовий пружини, між витками якої в початковий момент відсутня зазор, всередину прорізний пружини необхідної жорсткості дозволяє за рахунок збільшення кількості витків на довжині пружини забезпечити мінімальний розмір межвиткового відстані при максимальному ході поршня і тим самим істотно зменшити робочі напруги, що діють в стінках еластичного балона. Це дозволяє знизити вимоги до міцності еластичних балонів.
Для збільшення можливості пружною деформації еластичного балона, зменшення величини зусилля, необхідного для досягнення максимально великого ходу поршня з забезпеченням рівномірної укладання еластичного балона при зворотної деформації пружини, зручно користуватися еластичним балоном, що має форму сильфона, крок якого дорівнює кроку пружини в недеформованому стані. Таке виконання дозволяє не тільки істотно збільшити максимальний хід поршня і довговічність еластичного балона, а й використовувати металеві циліндричні балони, мають форму сильфона. Це дозволяє використовувати поршневу машину і в важких експлуатаційних умовах, коли на еластичний балон діють високі температури або великі динамічні тиску або він працює в агресивних середовищах, де практично неможливо використовувати еластичні балони з органічних матеріалів.
Для зменшення тертя і зносу еластичного балона, а й охолодження рухомих ланок поршневий машини в зону між еластичним балоном і стінками корпусу машини подається змазує рідина. Можна на внутрішній поверхні пружини виконати кручені канавку для поліпшення процесу мастила еластичного балона. Це дозволяє збільшити довговічність основних деталей поршневої машини і створює умови для використання її при інтенсивних режимах експлуатації.
Для виключення використання ущільнень в системі мастила - охолодження переважно використовувати другий еластичний балон з встановленими в ньому пружиною і ще одним еластичним балоном. В цьому випадку кінці зовнішнього балона герметично закріплюються на торцях призматической пружини з утворенням спільно з внутрішнім еластичним балоном закритої камери, в яку подається охолоджуюча змазує рідина. Це дозволяє уникнути втрат охолоджуючої змазує рідини і забезпечує надійну систему охолодження.
Можна на внутрішню поверхню пружини нанести антифрикційне покриття, наприклад графіт. Це дозволяє істотно зменшити сили тертя між пружиною і еластичним балоном і тим самим збільшити довговічність еластичного балона. Для збільшення контактної міцності останнього його можна армувати гвинтоподібно розташованими щодо поздовжньої осі балона міцними нитками (кордом), таке розташування армування дозволяє забезпечити порівняно високу міцність еластичного балона при його достатньої еластичності, що створює умови для використання робочих тел високого тиску.
Для зменшення торкання стінок еластичного балона зі стінками пружини зручно еластичний балон виготовити у вигляді усіченого конуса, вершина якого знаходиться з боку поршня. Це дозволить зменшити сили тертя в зоні найбільших переміщень еластичного балона і збільшить його довговічність.
Для отримання високого ступеня стиснення робочого тіла в камері тиску кришку циліндра зручно виготовити в формі склянки (фіг.3), довжина якого дорівнює робочій довжині пружини в її недеформованому стані, а зовнішній діаметр склянки менше діаметра циліндра, вписаного в порожнину пружини, і дозволяє в проміжну зону, що утворюється між зовнішньою поверхнею кришки і порожниною пружини, встановити еластичний балон.
Поршнева машина може бути виготовлена з еластичним балоном трубчастої форми. Тоді рухомий торець еластичного балона повинен мати фланець, який за допомогою поршня герметично закріплюється до рухомого торця пружини (фіг.3).
Для збільшення довговічності еластичного балона, виготовленого з певних марок гуми, наприклад з ізопрену каучуку, слід еластичний балон закріпити в пружині в попередньо напруженому стані. Те ж стосується і для балонів, що мають форму сильфонов.
Наявність клапанів дозволяє поршневу машину запропонованої конструкції використовувати в режимі насоса або компресора.
Описані удосконалення дозволяють знизити точність виготовлення деталей і тим самим істотно зменшити трудомісткість виробництва, забезпечити високу герметичність камери тиску, поліпшити умови мастила взаємно переміщаються поверхонь деталей машини, забезпечити можливість здійснення руху поршня по дузі кола і полегшити обслуговування машини. При цьому істотно спрощується виготовлення машин великої потужності, а й спрощується ремонт машини, який зводиться до заміни еластичного балона.
Винахід пояснюється кресленнями, де
Фиг.1 схематично зображено поршнева машина, загальний вигляд
Фиг.2 - варіант виконання поршневий машини з циліндром, що має форму відсіченого тора
Фіг. 3 - поршнева машина з двома пружинами (прорізний і гвинтовий) і кришкою, що має форму склянки
Поршнева машина містить щонайменше одну пружину 1 (призматичну, циліндричну, конічну, Торообразная і ін.), Один з торців якої має фланець, що дозволяє закріпити її за допомогою болтів на корпусі 3 і герметично закрити кришкою 4 до встановлених на ній впускним 5 і випускним 10 клапанами. У порожнині пружини 1 співвісно встановлений еластичний балон 2, що має форму склянки, відкритий торець якого герметично закріплений спільно з пружиною 1 за допомогою кришки 4 на корпусі 3. Дно еластичного балона 2 і рухливий торець пружини 1 закріплені на поршні 6 герметично і без створення початкових напружень в пружині 1 і в еластичному балоні 2. Поршень 6 з шатуном 11 встановлені рухомо і пов'язані з опорою напрямної 7, яка нерухомо закріплена на корпусі 3 поршневий машини. Корпус 3 із пружинним 1 утворюють порожнину 8, що дозволяє легко здійснити охолодження і змащення пружини 1 і еластичного балона 2.
На фіг.2 показаний варіант виконання поршневий машини, коли пружина 1 і еластичний балон 2 мають форму відсіченого тора, а напрямна опора 7 є елементом, що обертається пари.
Поршнева машина в режимі двигуна працює в такий спосіб. Через впускний клапан 5 в еластичний балон 2 під тиском подається робоче тіло. Еластичний балон 2, розширюючись, створює рухове зусилля на рухомому торці пружини 1, яка, деформуючись, переміщує закріплений на них поршень 6. Поршень 6, рухаючись по дузі, переміщається по геометричній осі пружини 1. При зворотному ході поршня 6 відкривається випускний клапан 10 і пружне зусилля, що діє з боку еластичного балона 2 і пружини 1, повертає поршень 6 в початкове положення. При цьому робоче тіло витісняється з балона 2 через випускний клапан 10 (фіг.2).
На фіг. 3 схематично зображено поршнева машина з кришкою 4, що має форму склянки. Пружина 1 є складовою і включає одну прорізну пружину і одну кручені 9 пружину, а мінімальний розмір камери тиску визначається твором довжини кришки - склянки 4 на площу поперечного перерізу, що утворюється між зовнішньою поверхнею кришки - склянки 4 і внутрішньою поверхнею деформованого еластичного балона 2.
При використанні поршневий машини в режимі компресора або насоса робота здійснюється в зворотному порядку з використанням приводу (на кресленнях не показаний), що забезпечує рух поршня і шатуна і стиснення балона і пружини.
Винахід може бути використано в пристроях для перетворення енергії стисненого робочого тіла в механічну роботу і навпаки для перетворення механічної роботи, яку здійснюють машиною, в енергію стисненого робочого тіла.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Поршнева машина, яка містить корпус з, щонайменше, однієї торцевої кришкою, розміщену в корпусі, щонайменше, одну пружину, співвісно встановлений в ній еластичний балон, кінці якого закріплені на торцях пружини, клапани, встановлені в кришці, поршень зі штоком і направляючу опору, яка відрізняється тим, що один торець пружини за допомогою кришки герметично закріплений на корпусі, до іншого торця пружини співвісно з неї прикріплений поршень зі штоком з утворенням герметичної камери з можливістю перетворення енергії робочого тіла в рух поршня по геометричній осі пружини.
Машина по п.1, що відрізняється тим, що пружина і балон мають призматичну форму.
Машина по п.1, що відрізняється тим, що пружина і балон виконані циліндричними.
Машина по п.1, що відрізняється тим, що пружина і балон мають форму усіченого конуса.
Машина по п.1, що відрізняється тим, що пружина і балон мають форму частини тора, а поршень встановлений з можливістю переміщення по геометричній осі пружини за допомогою направляючої опори обертання.
Машина за допомогою одного з пп.1-5, яка відрізняється тим, що пружина виконана складовою.
Машина за допомогою одного з пп.1-6, яка відрізняється тим, що еластичний балон виконаний у вигляді сильфона, а внутрішня поверхня пружини виконана з можливістю облягання його при деформації.
Машина за допомогою одного з пп.1-7, яка відрізняється тим, що проміжна зона між корпусом і пружиною заповнена охолоджуючої і змазує рідиною.
Машина за допомогою одного з пп.1-8, яка відрізняється тим, що вона забезпечена приводом руху поршня, а клапани встановлені з можливістю регулювання тиску робочого тіла.
Машина за допомогою одного з пп.1-9, яка відрізняється тим, що балон виготовлений з еластичного матеріалу і армований гвинтоподібно розташованими щодо осі балона міцними нитками, наприклад, кордом.
Машина за допомогою одного з пп.1-10, що відрізняється тим, що кришка має форму склянки, розташованого в корпусі, а між зовнішньою поверхнею кришки і внутрішньої поверхнею корпусу розташована пружина з балоном.
Машина за допомогою одного з пп.1-11, що відрізняється тим, що балон встановлено в пружині і закріплений в попередньо напруженому стані.
Машина за допомогою одного з пп.1-12, що відрізняється тим, що вона забезпечена додатковим еластичним балоном, в якому встановлена пружина спільно з внутрішнім еластичним балоном з утворенням герметичної камери з можливістю подачі в цю камеру охолоджуючої і змазує рідини.
Версія для друку
Дата публікації 28.12.2006гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.