ПОРШНЕВОЙ ОППОЗИТНЫЙ ДВУХЦИЛИНДРОВЫЙ БЕСКРИВОШИПНЫЙ БЕСКЛАПАННЫЙ ДЕТАНДЕР С ВРАЩАЮЩИМИСЯ ПОРШНЯМИ

Полезная модель относится к холодильной промышленности, а именно к моделям поршневых расширительных машин.
Из существующего уровня данной техники известен поршневой детандер и поршень (патент Российской Федерации на изобретение № 2009129716 от 03.08.2009 г., МПК F02F 3/00 (фиг. 2, 3), который принят за прототип. В прототипе, как и в заявленном устройстве, расширение газа происходит в цилйндропоршневой группе. В прототипе в отличие от представленного решения поршень, помещенный в цилиндр, совершает возвратно-поступательное движение вдоль оси цилиндра, присутствуют впускные и выпускные клапаны приводимые в движение коленчатым валом. Недостатком прототипа являются большие габаритные размеры, масса, малая надежность вследствие того, что оси цилиндров не совпадают, присутствуют клапаны принудительного действия, при износе подвержены выходу из строя, препятствующие получению технического результата, который обеспечивается полезной моделью.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое решение, является возможность расширить арсенал технических средств в данной области, а также уменьшения массы, габаритов и металлоемкости, повышение надежности конструируемых детандеров.
Для решения поставленной задачи (достижения указанного выше технического результата) была применена конструкция в виде цилиндров (4, 5), поршней (15, 16), отличающаяся тем, что включает в себя два поршня (15, 16) с синусоидальной бесконечной канавкой (20) по периметру юбки (19) с возможностью установки пальца (29), П-образный профиль днища (18) поршней (15, 16) с расположенными в них окнами (23, 24), помещенных в цилиндры (4, 5), соединенных между собой валом (12) с помощью поршневого пальца (30), на котором установлен ротор-маховик (13). В синусоидальную бесконечную канавку (20) по периметру юбки (19) поршня (15) может быть установлен палец (29), задающий вращательно-поступательное движение поршней (15, 16) вдоль оси цилиндров (4, 5). Впускные и выпускные окна (23, 24) в П-образном днище (18) поршней (15,16) за счет вращательно-поступательного движения могут соединяться с впускными (6, 7) и выпускными (8, 9) каналами детандера. Поршни (15, 16) и вал (12) могут располагаются на одной оси. Вал (12) может иметь продольные канавки (28) с возможностью установки пальцев (31) для передачи вращательного движения ротор-маховику (13). Ротор-маховик (13) может выполнять также функцию противоразгонного тормозящего устройства.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является уменьшение габаритных размеров детандера за счет оригинальной конструкции днища (18) поршней (15, 16) и расположенных в них синусоидальной бесконечной канавкой (20) по периметру юбки (19), повышения надежности за счет отсутствия впускных и выпускных клапанов.
Конструктивные особенности поясняются чертежами:
На фиг. 1 изображен детандер в разрезе, состоящий из рамы 1, станин 2 и 3, в которых располагаются впускные 6, 7 и выпускные 8, 9 каналы, цилиндров 4 и 5, головок цилиндров 10 и 11, вала 12, ротор-маховика 13, статора 14, поршней 15 и 16, клеммной коробки 17.
На фиг. 2 изображен поршень 15, состоящий из П-образного днища 18 и юбки 19, в которой расположены пазы 22 для установки компрессионных колец, синусоидальной бесконечной канавки 20, отверстий 21 для установки поршневого пальца.
На фиг. 3 изображен вал 12, в котором располагаются продольные отверстия 28 для установки пальцев 31, соединяющие вал 12 и ротор-маховик 13, отверстия 27 для установки поршневых пальцев 30.
На фиг. 4 изображен поршень 15 в разрезе, состоящий из П-образного днища 18, в котором располагаются впускные 24 и выпускные 23 окна, юбки 19, в которой располагаются синусоидальная бесконечная канавка 20, отверстия 21 для установки поршневого пальца 30.
На фиг. 5 изображена развертка поршня 15, в котором располагаются: синусоидальная бесконечная канавка 20, впускные 24 и выпускные 23 окна.
На фиг. 6 изображена развертка цилиндра 4, в котором располагаются впускные 25 и выпускные 26 окна.
Раскрытие и осуществление полезной модели:
Первым существенным признаком, достаточным для достижения указанного выше технического результата, являются поршень с П-образным днищем с расположенными в нем впускными и выпускными окнами, синусоидальная бесконечная канавка по периметру юбки поршня, головки цилиндров, впускные и выпускные каналы цилиндров, вал, ротор-маховик, выполняющий также функцию противоразгонного тормозящего устройства, пальцы.
Вторым существенным признаком является соосное расположение поршней, вала и ротор-маховика.
Устройство работает следующим образом. При поступлении электрического тока в обмотку статора ротор-маховик задает стартовое движение валу с поршнями, в результате чего, за счет впускных и выпускных окон в П-образном днище поршня, которые периодически попеременно соединяются с впускными и выпускными каналами, происходит наполнение и расширение газа в рабочих камерах. При выходе на режим (1000 об/мин) подача электрического тока в обмотку статора прекращается, происходит превращение механической работы в электроэнергию благодаря вращению ротор-маховика в созданном магнитном поле. За один оборот ротор-маховика поршни совершают два полных вращательно-поступательных движения, обеспечивающих два наполнения, расширения и выталкивания газа в рабочих камерах.