Патент на изобретение №2334877

(54) МАШИНА ОБЪЕМНОГО ДЕЙСТВИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области машин объемного действия и может быть использовано при создании преимущественно поршневых компрессоров и насосов, работающих за счет изменения объема рабочей полости. Машина объемного действия содержит, по крайней мере, один поршень и два кривошипа, которые установлены в пазу механизма привода, соединенного с поршнем. Каждый кривошип соединен со своим двигателем, имеющим корпус и приводной вал, с которым соединен кривошип. Оба двигателя имеют общий единый корпус. Вал одного двигателя имеет сквозное отверстие, через которое проходит вал второго двигателя. Техническим результатом является снижение материалоемкости машины объемного действия и снижение боковых усилий, передаваемых на поршень со стороны кривошипов. 3 ил.

Изобретение относится к области машин объемного действия и может быть использовано при создании преимущественно поршневых компрессоров и насосов, работающих за счет изменения объема рабочей полости.

Известна машина объемного действия, содержащая, по меньшей мере, один поршень, приводимый в движение от двух противоположно вращающихся валов (см., например, авт.св. 128703 СССР, МКИ F01В 1/10, F02В 75/20. Сдвоенный двигатель внутреннего сгорания с общей для смежных цилиндров камерой сжатия. / П.С.Штеп. – №152293/2046; Заявлено 10.08. 1934; Опубл. 1960. – Бюл. №10).

Известна также машина объемного действия, содержащая, по крайней мере, один поршень и два кривошипа, которые установлены в пазу механизма привода, соединенного с поршнем, причем каждый кривошип соединен со своим двигателем, имеющим корпус и приводной вал, с которым соединен кривошип (см., например, пат. России 2098662, МКИ F04 В 25/00, 35/00. Бесконтактный компрессор. / А.П.Болштянский, В.Е.Щерба. Омский государственный технический университет. – №95114243/06; Заявлено 08.08.95; Опубл. 10.12.97. – Бюл. №34).

Недостатками известных конструкций являются их большие габариты и материалоемкость, а также сравнительно большие боковые усилия, передаваемые кривошипами на поршень в связи с тем, что в реальной конструкции невозможно при монтаже обеспечить точное совпадение осей вращения кривошипов, соединенных с разными двигателями.

Задачей изобретения является снижение материалоемкости машины объемного действия и снижение боковых усилий, передаваемых на поршень со стороны кривошипов.

Указанная задача решается выполнением одного общего корпуса для обоих двигателей, причем вал одного двигателя имеет сквозное отверстие, через которое проходит вал второго двигателя.

Суть изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 схематично изображено продольное сечение машины объемного действия, выполняющей в данном примере функции поршневого компрессора с двумя оппозитными поршнями (блоком поршней), один из которых (верхний по чертежу) находится в верхней мертвой точке (в верхнем цилиндре заканчивается процесс нагнетания), а другой (нижний по чертежу) находится в положении нижней мертвой точки (в нижнем цилиндре заканчивается процесс всасывания).

На фиг.2 изображено поперечное сечение машины (вид в направлении стрелки «А»), а на фиг.3 – этот же вид при среднем (относительно корпуса машины) положении поршней, когда они оба движутся вниз (в верхнем цилиндре идет процесс всасывания, в нижнем – процесс нагнетания).

Компрессор состоит (фиг.1-3) из первого 1 и второго 2 цилиндров, снабженных всасывающими, соответственно 3 и 4, и нагнетательными, соответственно 5 и 6, клапанами. В цилиндрах 1 и 2 размещены соответственно поршни 7 и 8, образующие блок поршней, соединенные с общим механизмом привода, выполненным в виде кулисы 9 с пазом 10, в котором установлены первый 11 и второй 12 кривошипы, жестко соединенные с первым 13 и вторым 14 валом приводных двигателей (в данном примере – электродвигателей), причем вал 13 имеет сквозное отверстие 15, через которое проходит вал 14. Оба электродвигателя (первый и второй) имеют общий корпус 16, статорные обмотки, соответственно 17 и 18, соединенные с источником напряжения, и роторные обмотки 19 и 20, например, коротко замкнутого типа (оба двигателя асинхронного типа), сидящие неподвижно соответственно на валах 13 и 14, которые установлены в корпусе 16 на подшипниках качения соответственно 21 и 22. Направление движения (вращения) магнитного поля в статорных обмотках 17 и 18 противоположное, в связи с чем валы 13 и 14 совершают синхронное противоположное вращение (см. фиг 2 и 3).

Компрессор работает следующим образом.

При подаче переменного напряжения к статорным обмоткам 17 и 18 в них возникает вращающееся, противоположно направленное, магнитное поле, возбуждающее магнитные поля в соответствующих роторных обмотках 19 и 20. Взаимодействие магнитных полей вызывает появление крутящего момента, который направлен противоположно в обеих роторных обмотках, в связи с чем валы 13 и 14 начинают вращение в противоположных направлениях с одинаковой частотой и одинаковым крутящим моментом благодаря идентичности электромагнитных характеристик статорных 17 и 18 и роторных 19 и 20 обмоток. При этом кривошипы 11 и 12 совершают синхронное противоположное вращение в пазу 10 кулисы 9, придавая ей возвратно-поступательное движение вдоль совместной оси первого 1 и второго 2 цилиндров. Перемещающиеся вместе с кулисой 9 поршни 7 и 8 также совершают возвратно-поступательное движение, изменяя рабочий объем цилиндров 1 и 2. При этом, в связи с наличием всасывающих 3 и 4 и нагнетательных 5 и 6 клапанов рабочее тело (в данном случае применения машины объемного действия в качестве компрессора – газ, смесь газов, например, воздух) всасывается в цилиндры, сжимается в них и подается потребителю.

Синхронное, противоположно направленное и практически полностью соосное вращение валов 13 и 14, а также закрепленных на них кривошипов 11 и 12, обеспечивает полное отсутствие боковых усилий на блоке поршней 7 и 8, что позволяет отказаться от их смазки и сжимать газы, смеси газов и жидкости без их загрязнения продуктами смазки и износа.

Выполнение одного общего корпуса для обоих приводных двигателей при наличии в валу одного двигателя (в данном примере – 13) сквозного отверстия, через которое проходит вал второго двигателя (в данном примере 14), позволяет идеально совместить оси обоих приводных валов 13 и 14, одновременно сократить массу и габариты машины объемного действия, а также обеспечить практически полное отсутствие боковых усилий, действующих на поршни.

Формула изобретения

Машина объемного действия, содержащая, по крайней мере, один поршень и два кривошипа, которые установлены в пазу механизма привода, соединенного с поршнем, причем каждый кривошип соединен со своим двигателем, имеющим корпус и приводной вал, с которым соединен кривошип, отличающаяся тем, что оба двигателя имеют общий единый корпус, причем вал одного двигателя имеет сквозное отверстие, через которое проходит вал второго двигателя.

РИСУНКИ