×
04.04.2018
218.016.2eb4

Результат интеллектуальной деятельности: Гибридная машина с тронковым поршнем

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: 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 содержит цилиндр 1 с газовой 2 и жидкостной 3 полостями, соединенными соответственно с источниками и потребителями газа и жидкости через обратные самодействующие клапаны 4, 5, 6 и 7. Поршень 8 соединен пальцем 9 с механизмом привода, содержащим шатун 10 и коленчатый вал 11 с кривошипом 12. Цилиндр 1 имеет рубашку охлаждения 14. Жидкостная полость 3 образована с помощью ступеньки 15 на цилиндре 1 и ступеньки 16 на поршне 8. Цилиндр 1 установлен на картере 19, который частично заполнен жидкой смазкой 20. Снижается масса машины, повышается технологичность ее изготовления и диапазон рабочих давлений. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области энергетических машин и касается гибридных поршневых машин объемного действия, используемых в качестве насосов-компрессоров, к которым предъявляются жесткие требования по массогабаритным характеристикам и экономичности.

Известна гибридная поршневая машина, содержащая цилиндр и поршень с образованием двух полостей, соединенных с источником жидкости и газа с помощью обратных самодействующих клапанов (см., например, патент РФ №118371, МПК F04B 19/06 от 20.07.2012 г.).

К недостатку этой и подобной ей конструкции относится их высокая материалоемкость и большие габариты вдоль оси цилиндра.

Известна также поршневая гибридная машина, содержащая цилиндр с газовой и жидкостной полостями, соединенными соответственно с источниками и потребителями газа и жидкости через обратные самодействующие клапаны, причем поршень выполнен тронковым и соединен с механизмом привода, а цилиндр имеет рубашку охлаждения, объем которой расположен между всасывающим и нагнетательным жидкостными клапанами (см. патент РФ №125635, МПК F04B 19/06 от 10.03.2013 г.). Данная конструкция является наиболее близкой по достигаемому положительному эффекту.

Недостатком известной конструкции является практически нецелесообразность сжатия жидкости до сравнительно высокого давления, т.к. сжатие кроме нижней части цилиндра происходит и в картере машины, который имеет относительно большую поверхность и, как минимум, три стыка с неподвижными уплотнениями, что при сжатии жидкости до высоких давлений (30-60 бар и более) требует выполнения стенок картера большой толщины и тщательной обработки плоскостей вплоть до их притирки по плоскости) под уплотнительные прокладки.

Все это вместе взятое повышает материалоемкость машины, усложняет технологию ее изготовления и сужает область применения известной конструкции.

Технической задачей изобретения является снижение материалоемкости гибридной машины с тронковым поршнем, снижение затрат на ее изготовление и расширение области ее применения.

Указанная задача решается тем, что в известной гибридной машине с тронковым поршнем, содержащей цилиндр с газовой и жидкостной полостями, соединенными соответственно с источниками и потребителями газа и жидкости через обратные самодействующие клапаны, причем поршень выполнен тронковым и соединен с механизмом привода, а цилиндр имеет рубашку охлаждения, объем которой расположен между всасывающим и нагнетательным жидкостными клапанами, согласно изобретению жидкостная полость образована с помощью ступеньки в нижней части цилиндра, а поршень снабжен ответной ступенькой в зоне своей юбки. При этом рубашка охлаждения может быть включена в объем жидкостной полости, всасывающий жидкостный клапан может быть расположен в зоне нагнетательного газового клапана, а нагнетательный - в нижней части рубашки охлаждения.

Суть изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 схематично показано продольное (вдоль оси цилиндра) сечение машины.

На фиг. 2 и фиг. 3 показаны положения органов машины в разные моменты времени придвижении поршня вверх и вниз.

Гибридная машина с тронковым поршнем (фиг. 1) содержит цилиндр 1 с газовой 2 и жидкостной 3 полостями, соединенными соответственно с источниками и потребителями газа и жидкости через обратные самодействующие клапаны 4 и 5 (всасывающий и нагнетательный газовые клапаны), 6 и 7 (всасывающий и нагнетательный жидкостные клапаны).

Поршень 8 выполнен тронковым и соединен пальцем 9 с механизмом привода, содержащим шатун 10, коленчатый вал 11 с кривошипом 12 и противовесом 13.

Цилиндр 1 имеет рубашку охлаждения 14, объем которой расположен между всасывающим 6 и нагнетательным 7 жидкостными клапанами.

Жидкостная полость 3 образована с помощью ступеньки 15 в нижней части цилиндра 1, а поршень снабжен ответной ступенькой 16 между своей головной частью 17 и юбкой 18.

В данной конструкции рубашка 14 включена в объем жидкостной полости 3, причем всасывающий жидкостный клапан 6 расположен в зоне нагнетательного газового клапана 5, а нагнетательный жидкостный клапан 7 - в нижней части рубашки охлаждения 14 с противоположной стороны.

Цилиндр 1 установлен на картере 19, который частично заполнен жидкой смазкой 20.

Гибридная машина работает следующим образом (фиг. 2 и фиг. 3).

При ходе сжатия-нагнетания (фиг. 2) поршень 8 движется вверх из нижней мертвой точки (НМТ) в верхнюю мертвую точку (ВМТ). При этом происходит уменьшение объема полостей 2 и 3 и сжатие жидкости в полости 3 и рубашке 14. Клапан 4 закрыт, и после того, как давление жидкости превысит давление потребителя (давление нагнетания), открывается клапан 7, и жидкость нагнетается через него в направлении потребителя. При этом также через клапан 7 в направлении потребителя жидкости происходит ее истечение из рубашки 14. Жидкость движется по рубашке 14 вдоль цилиндра 1 и нагревается, отнимая теплоту от стенок цилиндра 1, которую он получил от сжатого газа.

Одновременно происходит сжатие газа в полости 2 и после того, как его давление превысит давление потребителя газа (давление нагнетания), открывается клапан 5, и газ через него нагнетается к потребителю газа. Клапан 4 при ходе поршня 8 вверх закрыт.

В том случае, когда давление нагнетания жидкости превышает давления нагнетания газа (этот вариант наиболее часто встречается на практике, именно он изображен чертежах), при ходе поршня 8 вверх часть жидкости вытесняется в полость 2 через зазор между поршнем 8 (его головной частью 17) и цилиндром 1 и заполняет этот зазор, препятствуя утечкам газа из полости 2. Эта жидкость растекается по верхней торцовой поверхности поршня 8 и создает слой, который при приходе поршня в положение ВМТ заполняет мертвый объем цилиндра 1, вытесняя из него сжатый газ, что способствует увеличению коэффициента подачи машины по газу. Избытки жидкости эвакуируются через клапан 5.

На ходе всасывания (фиг. 3) поршень 8 идет вниз из ВМТ к НМТ, происходит увеличение полостей 2 и 3. При этом клапаны 5 и 7 закрыты, а клапаны 4 и 6 открываются в связи с возникновением в полостях 2 и 3 разрежения и через них происходит поступление соответственно газа в полость 2 и жидкости в полость 3 от источников газа и жидкости.

В полость 3 жидкость поступает через рубашку 14 и движется вдоль цилиндра 1 сверху вниз, отнимая от цилиндра 1 теплоту сжатия газа в полости 2. При этом наиболее холодная жидкость, еще не успевшая нагреться о стенки цилиндра 1, обтекает поверхность цилиндра 1 в зоне установки нагнетательного газового клапана 5, наиболее интенсивно отнимая теплоту от деталей в этой зоне. Это способствует хорошему охлаждению деталей клапана 5 (седло, запорный элемент, пружина и т.д.), что повышает работоспособность этого клапана и вместе с этим - всей машины, т.к. одними из наиболее быстро выходящих из строя элементов газовых машин объемного действия являются именно нагнетательные клапаны.

Потери давления в газовых клапанах существенно ниже, чем в жидкостных, и поэтому давление в полости 3 в процессе всасывания жидкости существенно ниже, чем давление всасывания в полости 2. В связи с этим остаток жидкости, помещавшийся в конце хода нагнетания газа в мертвом объеме полости 2 и представляющий собой некоторый слой жидкости на верхнем торце поршня, оказывается под действием перепада давления (со стороны полости 2 давление выше, со стороны полости 3 - ниже), и эта жидкость в процессе движения поршня 8 вниз стекает из полости 2 в полость 3 через зазор между цилиндром 1 и головной частью 17 поршня 8.

После прихода поршня 8 в положение НМТ цикл работы повторяется.

В предложенной конструкции давление жидкости не выходит за пределы цилиндропоршневой группы, в связи с чем нет необходимости делать прочными, а, соответственно, тяжелыми элементы картера машины, что позволяет снизить ее общую массу. Кроме того, отсутствие высокого давления жидкости (при высоком давлении потребителя) не предполагает значительных технологических затрат на исключение утечек через стыковочные узлы и сальники картера, что снижает затраты на изготовление машины. Возможность достигать средних и высоких (до 100 бар и выше) давлений нагнетаемой жидкости существенно расширяет область применения гибридной поршневой машины с тронковым поршнем.

В связи с изложенным следует считать, что техническая задача полностью выполнена.


Гибридная машина с тронковым поршнем
Гибридная машина с тронковым поршнем
Гибридная машина с тронковым поршнем
Гибридная машина с тронковым поршнем
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 141-150 из 168.
14.03.2019
№219.016.df43

Способ и устройство разжижения нефтяных шламов внутри резервуаров и закрытых емкостей свч-полем

Изобретение относится к устройству разжижения нефтяных шламов внутри резервуаров и закрытых емкостей СВЧ-полем. Устройство содержит «СВЧ-излучатель» 1 с коаксиальным кабелем 2, подключенным одним концом к «СВЧ-генератору» 3, находящемуся снаружи резервуара и предназначенному для подачи тока...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002681619
Дата охранного документа: 11.03.2019
29.03.2019
№219.016.ece2

Порошковая проволока

Изобретение может быть использовано для восстановления и упрочнения деталей, работающих в условиях трения металла о металл в контакте с коррозионной средой, например уплотнительных поверхностей запорной и дросселирующей арматуры, торцевых уплотнений контактных пар. Порошковая проволока состоит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002682941
Дата охранного документа: 25.03.2019
29.03.2019
№219.016.ed00

Порошковая проволока

Изобретение может быть использовано для электродуговой наплавки износостойких сплавов на детали, работающие в условиях интенсивного износа при температуре до 800°С с ударными нагрузками, например детали кузнечно-прессового инструмента, валки горячей прокатки. Проволока состоит из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002682940
Дата охранного документа: 25.03.2019
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
30.03.2019
№219.016.f930

Устройство тактовой синхронизации с оценкой качества принимаемого сообщения

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах радиосвязи при передаче дискретных сообщений. Технический результат - исключение влияния случайных помех на точность тактовой синхронизации при приеме дискретных сообщений, сохранение синхронизации во время...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002683280
Дата охранного документа: 27.03.2019
10.04.2019
№219.016.fee7

Устройство для сварки пластмассовых труб

Изобретение относится к сварочным устройствам для сварки пластмассовых труб. Предложено центрирующее устройство, закрепленное на раме, на направляющих которого установлены неподвижный и подвижный зажимы. Подвижный зажим снабжен гидравлическим приводом с гидроцилиндрами и соединен с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002684379
Дата охранного документа: 08.04.2019
12.04.2019
№219.017.0c05

Устройство защиты однофазного трансформатора от электрических повреждений в обмотках

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение надежности функционирования устройства защиты однофазного трансформатора от электрических повреждений за счет устранения зависимости его чувствительности от места расположения замкнувшихся витков в обмотках защищаемого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002684607
Дата охранного документа: 10.04.2019
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
20.05.2019
№219.017.5c43

Бесколлекторный синхронный генератор с постоянными магнитами

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат - улучшение пусковых и эксплуатационных характеристик. Бесколлекторный синхронный генератор с постоянными магнитами включает статор, ротор и устройство для выпрямления электрического тока. На роторе закреплены постоянные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002687964
Дата охранного документа: 17.05.2019
24.05.2019
№219.017.5e43

Диодный ключ

Изобретение относится к области импульсной техники. Техническим результатом является снижение величины суммарного управляющего тока диодов и, как следствие, снижение энергопотребления ключа, повышение его коэффициента полезного действия и уменьшение импульсных помех, проникающих в цепь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688756
Дата охранного документа: 22.05.2019
Показаны записи 131-132 из 132.
27.05.2023
№223.018.71e3

Устройство для осуществления малоинвазивного хирургического вмешательства

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройству для проведения малоинвазивного хирургического вмешательства при проведении операций с использованием лапароскопического инструмента. Устройство для малоинвазивного хирургического вмешательства с целью удаления пораженных тканей,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002796105
Дата охранного документа: 17.05.2023
02.06.2023
№223.018.7572

Гидродиод

Изобретение относится к области управления или регулирования расхода жидкости и может быть использовано в различных гидравлических системах, в которых необходимо регулировать параметры потоков при низких и средних давлениях, в том числе в качестве запорных органов гидравлических машин...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002760511
Дата охранного документа: 25.11.2021
+ добавить свой РИД