×
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 151-160 из 168.
04.06.2019
№219.017.72e2

Способ проведения лётно-конструкторских испытаний бортовой системы испарения остатков жидкого топлива в баке отработавшей ступени ракеты-носителя

Изобретение относится к автономной бортовой системе спуска (АБСС) отработавшей ступени (ОС) ракеты-носителя (РН) с маршевыми ЖРД. Способ включает испытания входящей в состав АБСС системы испарения остатков жидкого топлива в баке ОС в процессе пуска РН, исключая другие элементы АБСС. Перед...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002690304
Дата охранного документа: 31.05.2019
22.06.2019
№219.017.8e97

Система коротковолновой радиосвязи с использованием частотно-манипулированных сигналов, передаваемых в режиме псевдослучайной перестройки рабочей частоты

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано для передачи дискретных сообщений по коротковолновым каналам связи в условиях действия преднамеренных аддитивных помех. Технический результат заключается в повышении надежности передачи сообщений по каналам радиосвязи в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692081
Дата охранного документа: 21.06.2019
22.06.2019
№219.017.8e9c

Способ минимизации зон отчуждения для отделяемых частей ракет-носителей

Изобретение относится к конструкции и эксплуатации ракет-носителей (РН) и их отделяемых частей (ОЧ): отработавших ступеней, переходных отсеков, створок головных обтекателей и т.п. Способ включает этап предполетной подготовки РН, на котором рассчитывают параметры движения ОЧ, определяя участки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692207
Дата охранного документа: 21.06.2019
26.06.2019
№219.017.92a9

Пневматическая подвеска

Изобретение относится к области машиностроения. Пневматическая подвеска содержит резинокордную оболочку с крышкой, образующие основную рабочую полость, дополнительную полость и расположенную между ними перегородку. Дополнительная полость установлена соосно и внутри основной рабочей полости. На...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692296
Дата охранного документа: 24.06.2019
02.07.2019
№219.017.a2a2

Устройство неинвазивной санации мочеточниковых стентов

Изобретение относится к урологии и предназначено для уменьшения солевой обструкции мочеточниковых стентов. Устройство неинвазивной санации мочеточниковых стентов содержит ультразвуковой генератор, состоящий из силового выпрямителя, фильтра и высокочастотного инвертора с выходным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002693002
Дата охранного документа: 28.06.2019
02.07.2019
№219.017.a31d

Позиционный гидропривод (варианты)

Изобретение относится к машиностроению, а именно к гидроприводам с дискретными позициями, и может быть использовано для осуществления линейного перемещения рабочего органа в устройствах управления транспортными и технологическими машинами. Позиционный гидропривод содержит гидроцилиндр,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692880
Дата охранного документа: 28.06.2019
05.07.2019
№219.017.a583

Свая

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям висячих свай. Свая призматической формы сплошного поперечного сечения, цельная или составная, с поперечным армированием ствола, в качестве формы поперечного сечения используется равносторонний треугольник, сторона которого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002693628
Дата охранного документа: 03.07.2019
11.07.2019
№219.017.b2b3

Поршневой компрессор

Изобретение относится к области компрессоростроения и может быть использовано в поршневых компрессорах для повышения их производительности и надежности. Компрессор содержит цилиндр, установленный в нем с образованием камеры сжатия, поршень, всасывающий и нагнетательный клапаны. На поршне...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002694104
Дата охранного документа: 09.07.2019
06.08.2019
№219.017.bcf2

Способ позначной синхронизации при передаче дискретных сообщений по декаметровым каналам связи

Изобретение относится к области телекоммуникации и может быть использовано в декаметровых системах радиосвязи при высокоскоростной передаче дискретных сообщений методом фазовой манипуляции в условиях частого изменения условий связи, например, при частой смене лучей в многолучевом канале связи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002696478
Дата охранного документа: 02.08.2019
23.08.2019
№219.017.c235

Полупроводниковый датчик диоксида азота

Изобретение относится к области газового анализа и может быть использовано для решения задач экологического контроля. Предложен полупроводниковый датчик диоксида азота, состоящий из полупроводникового основания, выполненного в виде поликристаллической пленки селенида цинка (ZnSe), которая...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002697920
Дата охранного документа: 21.08.2019
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