×
13.01.2017
217.015.6a2a

Результат интеллектуальной деятельности: ПОРШНЕВАЯ ГИБРИДНАЯ МАШИНА ОБЪЕМНОГО ДЕЙСТВИЯ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области компрессоро- и насосостроения и может быть использовано при создании быстроходных и экономичных машин объемного действия, к которым предъявляются высокие требования по массогабаритным и экономическим показателям. Машина содержит цилиндр 1 с поршнем 2, соединенным с механизмом привода. Над поршнем 2 размещена компрессорная полость 7 с клапанами 8 и 9. Подпоршневая полость 10 с картером 11 выполнена в виде жидкостного насоса с линией всасывания 12 и линией нагнетания 13. Участки линии нагнетания 13 и всасывания 14 выполнены в виде трубопроводов прямоугольного сечения, имеющих на противоположных гранях наклонные в сторону прямого потока жидкости три пары пазов 15 с установленными в них жесткой 16 и гибкой 17 пластинами. Цилиндр 1 окружен жидкостной рубашкой 19, соединенной с картером 11 через отверстие 20. Нагнетательная линия 13 соединена с насосной полостью 10 через рубашку 19, отверстие 20 и картер 11. Благодаря форме канала, по которому двигается жидкость, образуются мощные завихрения, вектор действия которых направлен против потока, а сечение потока сильно сокращается из-за прогнувшихся под действием сил сопротивления потоку пластин 17. Образовавшиеся сильные завихрения потока не только тормозят его, но и отбирают энергию за счет сил трения. Поэтому линия нагнетания 13 в процессе всасывания оказывает обратному потоку большое сопротивление, и он становится очень малым по сравнению с потоком в линии всасывания 12. Благодаря этому основной поток проходит через линию всасывания 12, заполняя полости 10 и 11 жидкостью от источника. Повышается быстроходность машины, улучшаются ее массогабаритные характеристики. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области компрессоро- и насосостроения и может быть использовано при создании быстроходных и экономичных машин объемного действия, к которым предъявляются высокие требования по массогабаритным и экономическим показателям.

Известна поршневая гибридная машина объемного действия, содержащая цилиндр с размещенным в нем поршнем, соединенным с механизмом привода, причем над поршнем размещена компрессорная полость с всасывающим и нагнетательным клапанами, а подпоршневая полость выполнена в виде жидкостного насоса (см., например, патент РФ№118371, МКИ F04B 19/06 от 20.07.2012 г.).

Известна также поршневая гибридная машина объемного действия, содержащая цилиндр с размещенным в нем поршнем, соединенным с механизмом привода, причем над поршнем размещена компрессорная полость с всасывающим и нагнетательным клапанами, а подпоршневая полость выполнена в виде жидкостного насоса, соединенного линией всасывания с источником жидкости и линией нагнетания с потребителем жидкости (см., например, патент РФ №125635, МПК F04B 19/06 от 10.03.2013 г.).

Недостатком известных конструкций является их низкие массогабаритные характеристики (отношение производительности машины к ее массе) и, соответственно, высокая удельная стоимость произведенной продукции в виде сжатого газа и жидкости под давлением (стоимость одного кубометра газа и жидкости). Это связано с невозможностью организации частоты возвратно-поступательного движения поршня, характерной для экономичных поршневых компрессорных машин, из-за большого гидравлического сопротивления и плохой динамики жидкостных обратных самодействующих клапанов, которые реально не в состоянии обеспечить частоту движения поршня выше 500-700 мин-1, в то время как современные быстроходные компрессорные машины работают с частотой движения поршня до 1500 мин-1).

Все это вместе взятое снижает эффективность применения поршневых гибридных машин объемного действия.

Задачей изобретения является повышение эффективности применения поршневых гибридных машин объемного действия за счет снижения гидравлических потерь на линиях всасывания и нагнетания насосной полости, и обеспечение высокой частоты возвратно-поступательного движения поршня.

Указанная задача обеспечивается тем, что в известной поршневой гибридной машине объемного действия непосредственно прилежащие к жидкостному насосу участки линии нагнетания и всасывания выполнены в виде трубопроводов прямоугольного сечения, имеющих на противоположных гранях наклонные в сторону прямого потока жидкости, как минимум, одну пару пазов с установленными в них жесткой и гибкой пластинами, причем гибкая пластина имеет размер в сторону оси паза больший, чем жесткая, и установлена после жесткой пластины по ходу движения прямого потока жидкости, при этом выступающая в сторону оси трубопровода линии всасывания или линии нагнетания грань жесткой пластины, обращенная к гибкой пластине, может иметь скругленную кромку, и нагнетательная линия может быть соединена с насосной полостью плавным переходом поверхностей с увеличивающимся сечения в сторону от нагнетательной лини к насосной полости.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 упрощенно изображено продольное сечение машины с тронковым поршнем, на фиг. 2 - цилиндропоршневая группа машины с дифференциальным поршнем, на фиг. 3 - увеличенное поперечное сечение участка всасывающей линии, на фиг. 4 - вид этого сечения сбоку, на фиг. 5 - участок нагнетательной или всасывающей линии в момент прохождения прямого потока, когда линия не оказывает существенное гидравлическое сопротивление, на фиг. 6 - этот же участок линии при прохождении по нему обратного потока, когда линия оказывает большое сопротивление потоку.

Поршневая гибридная машина объемного действия содержит цилиндр 1 с размещенным в нем поршнем 2, соединенным с механизмом привода, состоящим из шатуна 3 с пальцем 4, кривошипа 5 и коленчатого вала 6. Над поршнем 2 размещена компрессорная полость 7 с всасывающим 8 и нагнетательным 9 клапаном, а подпоршневая полость 10, объединенная с картером 11, выполнена в виде жидкостного насоса, соединенного линией всасывания 12 с источником жидкости и линией нагнетания 13 с потребителем жидкости. Непосредственно прилежащие к жидкостному насосу участки линии нагнетания 13 и всасывания 14 (см. также фиг. 3 и 4) выполнены в виде трубопроводов прямоугольного сечения, имеющих на противоположных гранях наклонные в сторону прямого потока жидкости три пары пазов 15 с установленными в них жесткой 16 и гибкой 17 пластинами, причем гибкие пластины 17 имеют размер в сторону оси паза больший, чем жесткие 16, и установлены после жесткой пластины походу движения прямого потока жидкости, показанного стрелками. Поршень 2 имеет уплотнительные кольца 18, цилиндр 1 окружен жидкостной рубашкой 19, соединенной с картером 11 через отверстие 20. Нагнетательная линия 13 соединена с насосной полостью 10 через рубашку 19, отверстие 20 и картер 11 плавным переходом 21 поверхностей с увеличивающимся сечения в сторону от нагнетательной линии 13 к насосной полости 10.

В изображенной конструкции цилиндропоршневой группы машины на фиг. 2 поршень 2 размещен в цилиндре 1 с зазором 22, имеет отделительную канавку 23 с обратным клапаном 24, соединяющим канавку 23 через канал 25 с насосной полостью 10. Поршень 2 приводится в движение механизмом привода (на данном рисунке не показан) через шток 26 с уплотнением 27. Выступающая в сторону оси трубопровода линии нагнетания 13 или всасывания 12 грань жесткой пластины 16, обращенная к гибкой пластине 17, имеет скругленную кромку 28 (фиг. 4).

Машина работает следующим образом (фиг. 1). При вращении коленчатого вала 6 с кривошипом 5 поршень 2 совершает возвратно-поступательное движение, при котором изменяется объем компрессорной полости 7, что приводит к всасыванию газа через клапан 8, его сжатию и нагнетанию потребителю через клапан 9. При этом происходит также изменение суммарного объема насосной полости 10 и картера 11. При увеличении этого объема (поршень 2 идет вверх) жидкость всасывается через линию всасывания 12, т.к. пластины 16 и 17 наклонены вдоль потока и не оказывают жидкости значительного сопротивления (фиг. 5), а гибкая пластина 17 к тому же еще и отогнута потоком вдоль направления движения жидкости. При этом не происходит значительного вихреобразования и потерь энергии на трение жидкости.

В то же время в линии нагнетания 13 жидкость под действием перепада давления между потребителем, имеющим высокое давление, и полостью 10, в которой давление низкое, стремиться двигаться в направлении этой полости. Однако (фиг. 6) благодаря форме канала, по которому пытается двигаться жидкость, образуются мощные завихрения, вектор действия которых направлен против потока. К тому же сечение потока сильно сокращается из-за прогнувшихся под действием сил сопротивления потоку пластин 17. Образовавшиеся сильные завихрения потока не только тормозят его, но и отбирают энергию за счет сил трения. В связи с этим, линия нагнетания 13 в процессе всасывания оказывает обратному потоку большое сопротивление, и он становится очень малым по сравнению с потоком в линии всасывания 12. Благодаря этому, основной поток проходит через линию всасывания 12, заполняя полости 10 и 11 жидкостью от источника, т.е. осуществляется полноценный процесс всасывания.

При ходе поршня 2 вниз, когда суммарный объем полостей 10 и 11 уменьшается, происходят аналогичные вышеописанные явления, и основной поток проходит через линию нагнетания 13 в направлении потребителя жидкости. Благодаря наличию плавного перехода 21 в процессе нагнетания поток в линии нагнетания 13 быстро стабилизируется, и распределение скорости жидкости потока поперек сечения соответствует установившемуся течению, что необходимо для правильной работы установленных в линии 13 пластин 16 и 17. Скругленная кромка 28 жестких пластин 16 уменьшает контактные напряжения на пластинах 17, что способствует длительному ресурсу их работы без поломок.

В данной конструкции за счет движения жидкости по рубашке 19 происходит хорошее охлаждение стенок цилиндра 1, за счет чего отбирается теплота сжатия у газа, процесс сжатия приближается к изотермическому, что повышает КПД работы компрессорной полости.

Насосная полость 10 машины, изображенной на фиг. 2, работает аналогично вышеописанному. Здесь производится охлаждение не только стенок цилиндра 1, но и поверхности поршня 2 за счет того, что в процессе сжатия и нагнетания жидкости в полости 10, часть ее поднимается по зазору 22 между поршнем 2 и цилиндром 1, и накапливается в канавке 23, а в процессе сжатия газа в полости 5 и всасывания жидкости в полости 10, под действием перепада давления между этими полостями, передаваемого через зазор 22, жидкость из канавки 23 вытесняется в полость 10 через канал 25. Таким образом, происходит постоянная циркуляция охлаждающей жидкости в зазоре 22 и охлаждение стенок цилиндра 1 и поршня 2, что также, как и для конструкции, изображенной на фиг. 1, приводит к повышению КПД работы компрессорной полости 5.

В предложенной конструкции поршневой гибридной машины объемного действия на линии всасывания 12 и нагнетания 13 нет самодействующих жидкостных клапанов, обладающих большой инерционностью и большим гидравлическим сопротивлением, в связи с чем появляется возможность приблизить частоту возвратно-поступательного движения поршня 2 к оптимальной частоте быстроходных современных компрессоров, что позволяет существенно улучшить массогабаритные показатели машины (уменьшить массу машины, приходящуюся на единицу производительности как компрессорной полости 5, так и насосной полости 10), что повышает эффективность применения поршневых гибридных машин объемного действия.


ПОРШНЕВАЯ ГИБРИДНАЯ МАШИНА ОБЪЕМНОГО ДЕЙСТВИЯ
ПОРШНЕВАЯ ГИБРИДНАЯ МАШИНА ОБЪЕМНОГО ДЕЙСТВИЯ
ПОРШНЕВАЯ ГИБРИДНАЯ МАШИНА ОБЪЕМНОГО ДЕЙСТВИЯ
ПОРШНЕВАЯ ГИБРИДНАЯ МАШИНА ОБЪЕМНОГО ДЕЙСТВИЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 161-162 из 162.
04.04.2018
№218.016.2eb4

Гибридная машина с тронковым поршнем

Изобретение относится к области энергетических машин и касается гибридных поршневых машин объемного действия, используемых в качестве насос-компрессоров, к которым предъявляются жесткие требования по массогабаритным характеристикам, экономичности и большому диапазону давлений нагнетания. Машина...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644424
Дата охранного документа: 12.02.2018
29.05.2018
№218.016.5565

Динамический гаситель колебаний

Изобретение относится к области машиностроения. Динамический гаситель колебаний содержит корпус. Инерционная масса расположена внутри корпуса в виде рабочей жидкости (6). Рабочая жидкость заключена в резинокордную оболочку (2) и сообщена с входными отверстиями инерционных трубок (3). Выходные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654241
Дата охранного документа: 17.05.2018
Показаны записи 161-170 из 180.
17.02.2018
№218.016.2a44

Способ управления работой гидравлической тормозной системы транспортного средства и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к области транспортных средств с тормозными системами, содержащими пневматические усилители тормозов. Способ управления работой гидравлической тормозной системы транспортного средства заключается в том, что при неработающем двигателе автомобиля его вакуумную камеру...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002643013
Дата охранного документа: 29.01.2018
04.04.2018
№218.016.2eb4

Гибридная машина с тронковым поршнем

Изобретение относится к области энергетических машин и касается гибридных поршневых машин объемного действия, используемых в качестве насос-компрессоров, к которым предъявляются жесткие требования по массогабаритным характеристикам, экономичности и большому диапазону давлений нагнетания. Машина...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644424
Дата охранного документа: 12.02.2018
10.05.2018
№218.016.3942

Поршневая гибридная энергетическая машина объемного действия с уравновешенным приводом

Изобретение относится к поршневым энергетическим машинам объемного действия и может быть использовано при создании безвибрационных компрессоров, насосов, двигателей внутреннего сгорания, а также гибридных машин - насос-компрессоров и мотор - насос-компрессоров. Машина состоит из корпуса 1, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002647011
Дата охранного документа: 13.03.2018
10.05.2018
№218.016.3d25

Ротационная гибридная машина объемного действия

Изобретение относится к гибридным машинам объемного действия. Машина содержит цилиндр (1), ротор (5) с двумя пластинами (7), делящими цилиндр (1) на две полости - компрессорную (9) с всасывающим окном (11) и нагнетательным клапаном (12) и насосную (10) с всасывающим клапаном (13) и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002648139
Дата охранного документа: 22.03.2018
10.05.2018
№218.016.4df2

Способ работы поршневой гибридной машины объемного действия и устройство для его осуществления (варианты)

Изобретение относится к области поршневых гибридных энергетических машин и может быть использовано при одновременном или попеременном сжатии жидкостей и газов при большой разности давлений без их взаимного загрязнения. Способ работы машины заключается в том, что при одновременном сжатии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002652470
Дата охранного документа: 26.04.2018
25.06.2018
№218.016.65af

Способ работы поршневой гибридной энергетической машины и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области энергетики и касается гибридных поршневых машин, предназначенных для попеременного сжатия жидкости и газа. Машина состоит из поршня 1 с механизмом привода 2 кривошипно-шатунного типа, приводимого в движение валом 3. Цилиндр 4 имеет самодействующие обратные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002658715
Дата охранного документа: 22.06.2018
12.07.2018
№218.016.705d

Поршневая гибридная энергетическая машина со ступенчатым уплотнением

Изобретение относится к области энергетики, гидравлических и пневматических устройств, в частности для сжатия и перемещения газов и жидкостей. Машина содержит цилиндр 1 и размещенный в нем с радиальным зазором δ в верхней части дифференциальный поршень 2 со штоком 3 с образованием верхней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002660982
Дата охранного документа: 11.07.2018
29.03.2019
№219.016.edc7

Способ работы поршневого насос-компрессора и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области насосо- и компрессоростроения и может быть использовано при создании гибридных поршневых машин объемного действия преимущественно малой и средней производительности, предназначенных для сжатия и подачи потребителю одновременно или попеременно жидкостей и газов....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002683051
Дата охранного документа: 26.03.2019
10.04.2019
№219.017.09cb

Способ разборки резьбового соединения

Изобретение относится к общему машиностроению и может быть использовано при разборке резьбовых соединений с большим моментом затяжки и направлено на повышение возможного усилия поворота ключа. Способ разборки резьбового соединения заключается в накладывании на или в многогранник головки болта...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002466010
Дата охранного документа: 10.11.2012
01.05.2019
№219.017.47c7

Гибридная машина объемного действия с тронковым поршнем

Изобретение относится к поршневым энергетическим машинам объемного действия и может быть использовано при создании компактных агрегатов, подающих потребителю одновременно или попеременно сжатый воздух и жидкость под давлением. Машина содержит картер 1 с кривошипно-шатунным механизмом привода 2,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002686536
Дата охранного документа: 29.04.2019
+ добавить свой РИД