МАШИНА ОБЪЕМНОГО РАСШИРЕНИЯ С ВНЕШНИМ ПОРШНЕМ
VOLUME EXPANSION MACHINE WITH EXTERNAL PISTON

Изобретение относится к области машиностроения и может быть применено во всех транспортных средствах, а также в энергопроизводстве (тепловых и атомных электростанций).
Известен двигатель внутреннего сгорания с качающимся поршнем (см. SI 22458 А, 31.08.2008, F01C 1/00), содержащий подвижный корпус с упорами и кольцевой рабочей камерой, лопастной рабочий орган, связанный с валом периодического изменения угловой скорости через ряд эксцентриков и кинематически связанный через коленвал с маховиком. Данный двигатель принят за ближайший аналог (прототип).
Данный двигатель внутреннего сгорания, так же как и предлагаемая машина, имеет цилиндрический подвижный корпус и качающийся поршень, причем поршень связан через эксцентрики с осью вращения через сложные ограничители с раздвижными упорами. Известный двигатель имеет сложную конструкцию и кинематику.
Задачей изобретения является создание нового двигателя для увеличения мощности, частоты вращения, уменьшения габаритов, избавление от маховика. Изобретение направлено на получение компактного, экономичного, экологичного, мощного двигателя с изменяемой степенью сжатия.
Данная задача достигается тем, что машина объемного расширения с внешним поршнем содержит неподвижный внутренний цилиндрический корпус, разделенный на сектора внешними перегородками, соосно расположенный в нем внешний цилиндрический поршень с внутренними перегородками, образующие камеры сгорания и имеющие общий центр, коленвал, опорный ползун, имеющий одну степень свободы, маятниковый силовой рычаг, сквозные поворотные втулки, расположенные на оси коленвала, на ползуне и на внешнем поршне, при этом маятниковый силовой рычаг выполнен проходящим через сквозные поворотные втулки с возможностью изменения своей геометрии вдоль оси, а силовым приводом является внешний поршень.
Кроме того, маятниковый силовой рычаг между поворотными втулками на ползуне, коленвале и поршне состоит из соосных частей с возможностью изменения своей геометрии вдоль оси путем взаимопроникновения.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 изображена машина объемного расширения с цельным маятниковым силовым рычагом 3. Внутри корпуса 1, на опорном ползуне 4, на поворотной оси коленвала 5 и цилиндрическом поршне 2 имеются сквозные поворотные втулки 6, через которые проходит цельный маятниковый силовой рычаг 3.
На фиг.2 изображена машина объемного расширения с маятниковым силовым рычагом 3, жестко соединенным с поворотной втулкой 7 на поршне 2, а в любом промежутке (между втулкой 6 на опорной оси ползуна 4 и коленвалом 5 либо между коленвалом 5 и втулкой 7 на цилиндрическом поршне 2) разорван с возможностью перемещения соосно вдоль оси.
На фиг.3 изображена машина объемного расширения с маятниковым силовым рычагом 3, жестко соединенным с поворотными втулками 7 на поршне 2, коленвале 5 и на опорной оси ползуна 4. Маятниковый силовой рычаг 3 меняет свою линейную геометрию в промежутке между осями вращения поворотных втулок 7, входя соосно, по осевой, один в один по скользящей посадке.
На фиг.4 изображена машина объемного расширения с маятниковым силовым рычагом 3. На опорном ползуне 4 с сервоприводом и поворотной оси коленвала 5, которые находятся внутри корпуса 1 и цилиндрического поршня 2, имеются сквозные поворотные втулки 6, через которые проходит цельный вилкообразный маятниковый силовой рычаг 3.
На фиг.5 изображена машина объемного расширения с маятниковым силовым рычагом 3 (разрез А-А на фиг.4). На опорном ползуне 4 с сервоприводом и поворотной оси коленвала 5, находящихся внутри корпуса 1, и цилиндрического поршня 2 имеются сквозные поворотные втулки 6, через которые проходит цельный вилкообразный маятниковый силовой рычаг 3.
На фиг.6 изображена машина объемного расширения с маятниковым вилкообразным силовым рычагом 3 вне корпуса 1. На опорном ползуне 4 с сервоприводом и поворотной оси коленвала 5, которые находятся вне корпуса 1, и цилиндрическом поршне 2 имеются сквозные поворотные втулки 6, через которые проходит цельный вилкообразный маятниковый силовой рычаг 3.
На фиг.7 изображена машина объемного расширения с маятниковым силовым рычагом 3 вне корпусов 1. Снаружи между корпусов 1, расположенных плоскопараллельно, на опорном ползуне 4 с сервоприводом и сквозной поворотной втулкой на поворотной оси коленвала 5 и оси, расположенной на двух цилиндрических поршнях 2, имеются сквозные поворотные втулки 6, через которые проходит маятниковый силовой рычаг 3, посредством которого передается усилие с внешних цилиндрических поршней 2 на коленвал 5.
Машина объемного расширения с внешним поршнем содержит соосно расположенные неподвижный внутренний цилиндрический корпус 1, разделенный на четыре рабочие камеры внешними перегородками, и внешний цилиндрический поршень 2 с внутренними перегородками, образующие камеры сгорания, поворотную ось коленвала 5, маятниковый силовой рычаг 3, имеющий точку опоры посредством сквозной поворотной втулки 6 на опорном ползуне 4. Опорный ползун 4 имеет возможность перемещения вдоль своей оси. Сквозные поворотные втулки 6 расположены на опорном ползуне 4, на поворотной оси коленвала 5 и внешнем цилиндрическом поршне 2. При этом возможно также расположение маятникового силового рычага 3 с точкой опоры на опорном ползуне 4 и поворотной осью коленвала 5 вне и плоскопараллельно неподвижному цилиндрическому корпусу 1 и внешнему цилиндрическому поршню 2. Изменение положения опорного ползуна 4 позволяет контролировать крайние взаимоположения перегородок неподвижного внутреннего цилиндрического корпуса 1 и внешнего цилиндрического поршня 2, т.е. усилие сжатия при крайних положениях.
Машина объемного расширения с внешним поршнем работает следующим образом. При крайнем положении перегородки внешнего цилиндрического поршня 2 воспламеняется и сгорает горючая смесь, вращающая его из одного крайнего положения в другое, а с обратной стороны данной перегородки выталкивается сгоревшая смесь газов. В других рабочих полостях происходит всасывание и сжатие горючей смеси. Крайние перемещения перегородок внешнего цилиндрического поршня 2 контролируются положением опорного ползуна 4. Усилие, возникающее при сгорании топлива, передается посредством сквозных поворотных втулок 6 через маятниковый силовой рычаг 3 на коленвал 5. Данная машина имеет возможность динамически менять степень сжатия во время работы путем перемещения опорного ползуна 4 вдоль своей оси. То есть переходить на разные виды топлива (впрыск разного вида топлива: от газа до мазута), причем динамически в процессе работы. Каждая из четырех полостей корпуса 1 используется одновременно по обе стороны перегородки поршня (разные циклы работы).