ПНЕВМОДВИГАТЕЛЬ

ПНЕВМОДВИГАТЕЛЬ
Полезная модель относится к области машиностроения, в частности, к двигателестроению и может быть использовано при создании автомобилей с чистым выхлопом, не загрязняющим окружающую среду продуктами сгорания углеводородного топлива.
Из уровня техники известен автомобильный двигатель, работающий на сжатом воздухе, который содержит многоцилиндровую расширительную машину с клапанным газораспределителем (см. статью «Выхлоп чище воздуха, журнал «За рулем, № 2, 2001, с. 40-42)
Основным недостатком такого двигателя является конструктивная сложность механизма синхронизации процесса работы цилиндров.
Известен пневмодвигатель, выполненный в виде поршневой расширительной машины, которая содержит цилиндр с поршнем, систему газораспределения (пневмо-) в виде золотника, связанного с кривошипом коленчатого вала (см. Пневматика и гидравлика; приводы и системы управления. Сборник статей, вып. 10, под общ.ред. Е.В.Герц, М., «Машиностроение, 1984, с. 30-31).
К недостатку такого решения можно отнести громоздкость при многоцилиндровом выполнении.
Известен поршневой пневмодвигатель, содержащий блок цилиндров с поршнями и пневмораспределитель (см. SU 211324 А, F01B 9/06, 1968; SU 918449, F01B 9/06. 1982; SU 1288307 А, F01B 9/06, 1986)
г V 7  о f 4
МПКРОШ 1/08 F01B 23/02
Однако аксиальное расположение цилиндров и наличие криволинейных новерхностей, с которыми взаимодействуют поршни для передачи движения рабочему валу (ротору) снижает надежность работы пневмодвигателя.
Известен также поршневой пневмодвигатель, содержаш,ий рядный блок цилиндров, поршни, кинематически связанные с выходным валом и пневмораспределительный механизм (SU 1445314 А, F01B 9/04, 1990).
Пневмораспределительный механизм выполнен в виде системы двухпозиционных распределителей с путевым управлением и снабжен конструктивно сложным приводом для синхронизации, что снижает надежность работы пневмодвигателя в целом.
Наиболее близким к полезной модели является пневмодвигатель, выполненный в виде поршневой расширительной машины, которая содержит кривошипно-шатунный механизм, включаюш;ий блок цилиндров, поршни, кинематически связанные с коленчатым валом, и пневмораспределительный механизм, выполненный в виде системы концентрических золотников (SU 1548475 А 1, F01B 23/ 02, 1990; SU 1629570 А 1, F01B 23/02, 1991)
Впускные и выпускные каналы золотников поочередно сообш;ают цилиндры с впускным и выпускным трубопроводами при осевом перемеш;ении золотников, которое производится посредством конструктивно сложного и громоздкого привода, что снижает надежность работы двигателя особенно при большом количестве цилиндров.
Полезная модель направлена на создание простой, компактной конструкции многоцилиндрового пневмодвигателя с надежно работающим золотниковым распределителем.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, в пневмодвигателе, выполненном в виде поршневой расширительной машины, которая содержит кривошипно-шатунный механизм, включающий блок цилиндров с головкой, поршни и коленчатый вал и золотниковый пневмораспределительный механизм, кинематически связанный с коленчатым валом, впускной трубопровод, подключенный к источнику сжатого воздуха, и выпускной трубопровод, согласно полезной модели, кривошипношатунный механизм состоит из двух оппозитно расположенных расширительных секций, между которыми размещен вращающийся золотник пневмораспределительного механизма, при этом каждая расширительная секция включает рядный блок, по меньшей мере, с двумя цилиндрами, головку, по меньшей мере с двумя впускными и двумя выпускными окнами и коленчатый вал, кривошипы которого связаны с противоположно установленными поршнями, а в теле золотника, который установлен в цилиндрической расточке между головок блоков цилиндров параллельно осям коленчатых валов, выполнены симметрично расположенные в два ряда по разные стороны его продольной оси по меньшей мере две пары впускных и две пары выпускных каналов, которые периодически взаимодействуют с соответств)тощими впускными и выпускными окнами головок блоков цилиндров и, соответственно, через впускные и выпускные камеры постоянно сообщены с впускным и
выпускным трубопроводами, причем золотник кинематически связан с коленчатыми валами расширительных секций приводом с передаточным отношением 2:1.
Заявленное выполнение кривошипно-шатунного механизма в виде двух оппозитно установленных секций, между которыми размещен враш;аюш,ийся золотник упрощает конструкцию пневмодвигателя, снижает массо-габаритные характеристики, повышает надежность работы.
На фиг.1 представлен общий вид пневмодвигателя, на фиг.2 вариант фазовой диаграммы.
Пневмодвигательпредставляетсобойпоршневую
расширительную машину и содержит кривошипно-шатунный механизм, включающий две оппозитно расположенные расширительные секции 1 и 2 и пневмораспределительный механизм, выполненный в виде вращающегося цилиндрического золотника 3 с приводом 4. Каждая секция 1 и 2 содержит рядный блок из четного числа, например, из двух, цилиндров 5 и 6, головку 7, поршни 8, коленчатый вал 9, кривошипы 10 и 11 которого, связанные посредством шатунов 12 с поршнями 8, расположены в одной плоскости и развернуты на угол 180 . Коленчатые валы 9 секций 1 и 2 кинематически связаны, например посредством цепной передачи 13 между собой и с валом отбора мошности, снабженным маховиком (на чертеже не показано). Золотник 3 размещен между секциями 1 и 2 в цилиндрической расточке, выполненной в головках 7, которые
установлены навстречу друг другу впускными окнами 14 и выпускными окнами 15. В теле золотника 3 выполнены впускные каналы 16 и выпускные каналы 17, которые расположены в два ряда симметрично относительно продольной оси и через впускную камеру 18 и выпускные камеры 19 постоянно сообщены, соответственно, с впускным трубопроводом 20, подключенным к источнику сжатого воздуха - баллону (на чертеже не показано), и выпускным трубопроводом 21, при этом диаметр шестерни привода 4 золотника 3 в два раза больше диаметра шестерни 22 коленчатого вала 9, что обеспечивает передаточное отношение от ведуш;его вала (коленчатого вала 9) к ведомому валу (золотнику 3) 2 : 1.
Пневмодвигатель работает по двухтактному циклу следуюпдим образом.
Когда поршни 8 (на фиг.1 - в цилиндрах 5) находятся в в.м.т. (см. фиг.2), открывается впускное окно 14 и сжатый воздух, который из баллона по впускному трубопроводу 20 подается во впускную камеру 18, по впускным каналам 16 золотника 3 начинает поступать в цилиндры 5 - начинается процесс впуска, при этом закрываются выпускные окна 15 - заканчивается процесс выпуска.
При движении поршней 8 в цилиндрах 5 вниз от в.м.т. до точки 1 сжатый воздух поступает в цилиндры 5 - происходит впуск.
В точке 1 впускные окна 14 закрываются, сжатый воздух, расширяясь, перемеш:ает поршни 8 в цилиндрах 5 вниз - начинается процесс расширения.
Таким образом, при движении поршней 8 в цилиндрах 5 от в.м.т. до н.м.т. в процессе впуска и процессе расширения совершается рабочий ход.
Выпускные окна 17 открываются в н.м.т. (положение поршней 8 в цилиндрах 6 на фиг.1) и отработавший воздух начинает поступать из цилиндров 6 в выпускные камеры 19 и по выпускному трубопроводу 21 выходит в атмосферу - начинается процесс выпуска, который протекает при движении поршней 8 в цилиндрах 6 вверх, и заканчивается в в.м.т.
Длина (форма) впускных каналов 16 и выпускных каналов 17 по наружной цилиндрической поверхности золотника 3 и время их взаимодействия с впускными окнами 14 и выпускными окнами 15 определяется в соответствии с фазовой диаграммой, которая может незначительно отличаться от приведенной на фиг.2.