×
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 161-168 из 168.
02.10.2019
№219.017.cded

Способ минимизации зон отчуждения для отделяемых частей ракет-носителей и устройство для его реализации

Группа изобретений относится к ракетно-космической технике и может быть использована для сокращения районов падения отделяющихся частей ступеней ракет-носителей. Технический результат – снижение районов падения отделяемых частей путем их сжигания на атмосферном участке траектории спуска....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002700150
Дата охранного документа: 12.09.2019
08.11.2019
№219.017.df25

Способ тактовой и позначной синхронизации с оценкой качества 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 частотной манипуляции в условиях частого изменения условий связи, например при частой смене лучей в многолучевом канале связи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002705198
Дата охранного документа: 06.11.2019
08.11.2019
№219.017.df4d

Головной обтекатель ракеты-носителя

Изобретение относится к головному обтекателю (ГО) ракеты-носителя (РН), сжигаемому после отделения от РН на атмосферном участке траектории спуска ГО. ГО представляет собой трехслойную конструкцию из полимерных композиционных материалов в виде двухстворчатой оболочки переменной кривизны,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002705258
Дата охранного документа: 06.11.2019
17.01.2020
№220.017.f628

Способ тактовой и цикловой синхронизации с оценкой качества при передаче дискретных сообщений амплитудно-манипулированными сигналами с многократным частотно-временным разнесением

Изобретение относится к области телекоммуникации и может быть использовано при передаче дискретных сообщений методом амплитудной манипуляции с многократным частотно-временным разнесением сигналов по декаметровым каналам связи, которые подвержены как селективным замираниям, так и воздействию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002711256
Дата охранного документа: 15.01.2020
06.02.2020
№220.017.ff60

Демодулятор

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в приемных устройствах систем связи. Технический результат состоит в повышении помехоустойчивости систем передачи дискретной информации по каналам связи. Для этого демодулятор содержит последовательно включенные аналого-цифровой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002713218
Дата охранного документа: 04.02.2020
03.06.2020
№220.018.2383

Способ определения места однофазного замыкания в сети с изолированной нейтралью

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к контрольно-измерительной технике и релейной защите, и может быть использовано для определения места однофазного замыкания на землю в воздушных трехфазных электрических сетях с изолированной нейтралью 6-35 кВ. Сущность: фиксируют опору с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002722526
Дата охранного документа: 01.06.2020
16.06.2023
№223.018.7b6a

Пирометр

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и касается пирометра. Пирометр содержит оптически связанные объектив, измеритель сигнала, термостат, в который помещен приемник излучения, и видеокамеру. Передняя поверхность термостата выполнена полированной, направленной под...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002751091
Дата охранного документа: 08.07.2021
16.06.2023
№223.018.7d01

Устройство акустического ударно-волнового воздействия

Изобретение относится к медицинской технике. Предложено устройство акустического ударно-волнового воздействия, содержащее ультразвуковой генератор, состоящий из силового выпрямителя, фильтра и высокочастотного инвертора с выходным трансформатором, и пьезокерамический излучатель с волноводом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002741729
Дата охранного документа: 28.01.2021
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