Изобретение относится к машиностроению. Роторно-шаровый двигатель содержит корпус, ротор и элементы, образующие рабочую камеру. Рабочая камера, имеющая сегментарную форму, образуется двумя шарами, движущимися по соответствующим выточкам в корпусе и в роторе двигателя, заменяя трение скольжения на более эффективное трение качения. Выточки в корпусе и в роторе, по которым движутся шары, в поперечном сечении представляют собой сегменты, хорды которых меньше диаметра шаров, что исключает их диаметральное столкновение и заклинивание двигателя. В корпусе и роторе может быть несколько соответствующих параллельных выточек, образующих рабочие камеры сегментарного профиля. Один шар постоянно находится в гнезде ротора и, плотно прижимаясь к внутренней сфере гнезда, обкатывается по выточке корпуса. Второй шар, находящийся в цилиндрической расточке корпуса, являющейся камерой подачи рабочего тела, прижимается к выточке ротора давлением рабочего тела с момента его подачи до выхода отработавших газов. Шар корпуса при приближении шара ротора, одновременно с прекращением подачи рабочего тела, может втягиваться электромагнитными элементами в камеру подачи рабочего тела до ограничителя. Изобретение направлено на увеличение КПД двигателя. 4 з.п.ф., 1 ил.
Изобретение относится к области энергетического и транспортного машиностроения, в частности к двигателям, работающим от сгорания различных видов топлива, или подачи любого рабочего тела, обеспечивающего давление на ротор при определенных процессах, а также работающим на возвратной энергии отработавших газов в определенном режиме.
Изобретение позволяет увеличить КПД двигателя за счет замены значительной площади трения скольжения на более эффективное трение качения и создания рабочей камеры сегментарного профиля, уменьшить износ движущихся деталей, повысить надежность работы двигателя и увеличить максимальное количество оборотов за счет ликвидации выступов, заслонок, пружин и различных элементов, управляющих ими. Рабочий ход ротора более трехсот угловых градусов, поэтому относительно равномерный нагрев корпуса ротора и шаров дает несомненные преимущества перед другими роторными двигателями и особенно перед роторно-поршневым двигателем Ванкеля.
Роторно-шаровый двигатель состоит из корпуса (статора) с внутренней выточкой по окружности, обеспечивающей плотный контакт с внешней поверхностью шара, находящегося в гнезде ротора с момента подачи рабочего тела до выхода отработавших газов. В корпусе по скользящей посадке вращается ротор с внутренней выточкой сегментного профиля по внешней окружности, обеспечивающей плотный контакт с поверхностью шара, находящегося в корпусе. В поперечном сечении каждая выточка представляет собой сегмент, хорда которого в местах контакта ротора с корпусом меньше диаметра шара выточки в корпусе и в роторе образуют камеру сегментарного профиля. По выточкам шары обкатываются внешней поверхностью до половины их диаметра.
Один шар располагается в гнезде ротора, глубина которого больше половины его диаметра, плотно контактируя с ним и с выточкой корпуса. Второй шар движется в камере подачи рабочего тела корпуса, плотно контактируя с его внутренней цилиндрической поверхностью в местах их соприкосновения. Ограничитель, в котором могут располагаться электромагнитные элементы, позволяет шару углубляться в корпус только до уровня максимальной глубины выточки в корпусе, обеспечивая беспрепятственную обкатку шаров в точке их общего столкновения. Такая система исключает заклинивание при любых ситуациях и, в первую очередь, при отказе в работе электромагнитных элементов.
Известны роторные двигатели, в корпусах или роторах которых имеются неподвижные выступы и подвижные заслонки различной конструкции, а также пружины и прижимные устройства.
Патенты:
US 5479887 A, 02.01.1996 г.
RU 2229610 C2, 27.05.2004 г. (прототип).
RU 2251007 C2, 27.04.2005 г.
US 6935300 B2, 30.08.2005 г.
Недостатком всех известных устройств является большая площадь трения скольжения между движущимися элементами, влияющая на ускорение срока износа деталей и уменьшение КПД двигателя. В момент соприкосновения выступа с заслонкой происходит динамический удар, а пружины уменьшают степень надежности работы двигателя и ограничивают максимальное количество оборотов.
Кроме того, у всех известных роторных двигателей рабочая камера в поперечном сечении имеет прямоугольную форму. Но не известны двигатели, имеющие рабочую камеру сегментарного профиля, образуемую шарами.
Целью настоящего изобретения являются увеличение КПД за счет создания рабочей камеры в наиболее эффективной форме сегментарного профиля, уменьшение площади трения скольжения заменой экономичным трением качения, а также увеличение надежности в эксплуатации и создание условий для более высоких оборотов.
Таким образом, роторно-шаровый двигатель, содержащий корпус, ротор и элементы, образующие рабочую камеру, отличается тем, что рабочая камера, имеющая сегментарную форму, образуется двумя шарами, движущимися по соответствующим выточкам в корпусе и в роторе двигателя, заменяя трение скольжения на более эффективное трение качения.
Выточки в корпусе и в роторе, по которым движутся шары, в поперечном сечении представляют собой сегменты, хорды которых меньше диаметра шаров, что исключает их диаметральное столкновение и заклинивание двигателя.
В корпусе и роторе может быть несколько соответствующих параллельных выточек, образующих рабочие камеры сегментарного профиля.
При отсутствии различных подвижных заслонок и пружин один шар постоянно находится в гнезде ротора и, плотно прижимаясь к внутренней сфере гнезда, обкатывается по выточке корпуса, а второй шар, находящийся в цилиндрической расточке корпуса, являющейся камерой подачи рабочего тела, прижимается к выточке ротора давлением рабочего тела с момента его подачи до выхода отработавших газов.
Шар корпуса при приближении шара ротора, одновременно с прекращением подачи рабочего тела, может втягиваться электромагнитными элементами в камеру подачи рабочего тела до ограничителя.
На чертеже изображен поперечный разрез одной секции предлагаемого роторно-шарового двигателя внешнего сгорания топлива. Секция состоит из неподвижного корпуса 1 с внутренней расточкой 3, обеспечивающей плотный контакт с шаром ротора по всей площади их соприкосновения.
В корпусе 1 имеется камера поступления рабочего тела 8 в виде радиальной цилиндрической расточки с диаметром, обеспечивающим плотный контакт с шаром 5 в местах их соприкосновения. Эта расточка может иметь закругленное сужение внизу, обеспечивающее дополнительную герметизацию для предотвращения утечки рабочего тела.
Корпус по всей внутренней окружности имеет выточку сегментного профиля, по которой плотно обкатывается шар, расположенный в гнезде ротора. Выточка 10 аналогичного профиля имеется в роторе по всей внешней стороне его окружности. По этой выточке плотно обкатывается шар, расположенный в корпусе.
После установки в корпус 1 ротора 2 их выточки 3 и 10 сегментного профиля, хорды которых меньше диаметров шаров, образуют камеру сегментарного профиля.
Двигатель работает следующим образом. При поступлении рабочего тела через канал 6 в камеру 8 шар 5 под давлением рабочего тела плотно прижимается к выточке ротора, отделяя рабочую камеру от камеры выхода отработавших газов, и рабочее тело под давлением по каналу 9 направляется в рабочую камеру 10. Шар ротора 11 под воздействием давления рабочего тела движется по выточке корпуса, обеспечивая вращение ротора, а соответственно, и вала 13.
При прохождении шара 11 отверстий 4 через них с помощью известных регулировочных устройств, не показанных на чертеже, происходит разовый или постепенный выход (выхлоп) отработавших газов. Часть из них может направляться в ресивер для последующего их использования в качестве возвратной энергии.
Одновременно с началом выхода отработавших газов канал 6 перекрывается и прекращается давление рабочего тела на шары. Под действием инерции шар 11 выталкивает шар 5 в камеру подачи рабочего тела 8 до ограничителя 7, и без особых усилий шар ротора проходит мертвую точку. Цикл повторяется.
Канал 6 может перекрываться известными устройствами под давлением отработавших газов при их выходе, а также шаром 5 при его вхождении в камеру подачи рабочего тела 8.
В момент сближения шаров шар 5 может втягиваться в камеру подачи рабочего тела 8 с помощью электромагнитных элементов, которые могут находиться в ограничителе 7. Поскольку электромагнитные элементы не являются обязательными, они не показаны на чертеже. В случае сбоя в работе электромагнитных элементов (при их наличии) происходит элементарное механическое воздействие выталкивания шара 5 шаром 11 в цилиндрическую расточку 8.
В корпусе двигателя, а соответственно и в роторе, может быть несколько параллельных выточек, образующих камеры сегментарного профиля, а с помощью шаров создаются рабочие камеры. При этом камеры могут сообщаться между собой в определенные моменты для перемещения рабочего тела из одной в другую с целью более полного сгорания топлива и увеличения КПД.
Изобретение может быть использовано как для передвижения любых транспортных средств, так и для выработки электроэнергии, бурения и других работ в различных хозяйственных областях.
1. Роторно-шаровый двигатель, содержащий корпус, ротор и элементы, образующие рабочую камеру, отличающийся тем, что рабочая камера, имеющая сегментарную форму, образуется двумя шарами, движущимися по соответствующим выточкам в корпусе и в роторе двигателя, заменяя трение скольжения на более эффективное трение качения.
2. Роторно-шаровый двигатель по п.1, отличающийся тем, что выточки в корпусе и в роторе, по которым движутся шары, в поперечном сечении представляют собой сегменты, хорды которых меньше диаметра шаров, что исключает их диаметральное столкновение и заклинивание двигателя.
3. Роторно-шаровый двигатель по п.2, отличающийся тем, что в корпусе и роторе может быть несколько соответствующих параллельных выточек, образующих рабочие камеры сегментарного профиля.
4. Роторно-шаровый двигатель по любому из пп.1, 2 и 3, отличающийся тем, что при отсутствии различных подвижных заслонок и пружин один шар постоянно находится в гнезде ротора и, плотно прижимаясь к внутренней сфере гнезда, обкатывается по выточке корпуса, а второй шар, находящийся в цилиндрической расточке корпуса, являющейся камерой подачи рабочего тела, прижимается к выточке ротора давлением рабочего тела с момента его подачи до выхода отработавших газов.
5. Роторно-шаровый двигатель по п.4, отличающийся тем, что шар корпуса при приближении шара ротора, одновременно с прекращением подачи рабочего тела, может втягиваться электромагнитными элементами в камеру подачи рабочего тела до ограничителя.
www.findpatent.ru
Изобретение относится к машиностроению. Роторно-шаровый двигатель содержит корпус, ротор и элементы, образующие рабочую камеру. Рабочая камера, имеющая сегментарную форму, образуется двумя шарами, движущимися по соответствующим выточкам в корпусе и в роторе двигателя, заменяя трение скольжения на более эффективное трение качения. Выточки в корпусе и в роторе, по которым движутся шары, в поперечном сечении представляют собой сегменты, хорды которых меньше диаметра шаров, что исключает их диаметральное столкновение и заклинивание двигателя. В корпусе и роторе может быть несколько соответствующих параллельных выточек, образующих рабочие камеры сегментарного профиля. Один шар постоянно находится в гнезде ротора и, плотно прижимаясь к внутренней сфере гнезда, обкатывается по выточке корпуса. Второй шар, находящийся в цилиндрической расточке корпуса, являющейся камерой подачи рабочего тела, прижимается к выточке ротора давлением рабочего тела с момента его подачи до выхода отработавших газов. Шар корпуса при приближении шара ротора, одновременно с прекращением подачи рабочего тела, может втягиваться электромагнитными элементами в камеру подачи рабочего тела до ограничителя. Изобретение направлено на увеличение КПД двигателя. 4 з.п.ф., 1 ил. 
Изобретение относится к области энергетического и транспортного машиностроения, в частности к двигателям, работающим от сгорания различных видов топлива, или подачи любого рабочего тела, обеспечивающего давление на ротор при определенных процессах, а также работающим на возвратной энергии отработавших газов в определенном режиме.
Изобретение позволяет увеличить КПД двигателя за счет замены значительной площади трения скольжения на более эффективное трение качения и создания рабочей камеры сегментарного профиля, уменьшить износ движущихся деталей, повысить надежность работы двигателя и увеличить максимальное количество оборотов за счет ликвидации выступов, заслонок, пружин и различных элементов, управляющих ими. Рабочий ход ротора более трехсот угловых градусов, поэтому относительно равномерный нагрев корпуса ротора и шаров дает несомненные преимущества перед другими роторными двигателями и особенно перед роторно-поршневым двигателем Ванкеля.
Роторно-шаровый двигатель состоит из корпуса (статора) с внутренней выточкой по окружности, обеспечивающей плотный контакт с внешней поверхностью шара, находящегося в гнезде ротора с момента подачи рабочего тела до выхода отработавших газов. В корпусе по скользящей посадке вращается ротор с внутренней выточкой сегментного профиля по внешней окружности, обеспечивающей плотный контакт с поверхностью шара, находящегося в корпусе. В поперечном сечении каждая выточка представляет собой сегмент, хорда которого в местах контакта ротора с корпусом меньше диаметра шара выточки в корпусе и в роторе образуют камеру сегментарного профиля. По выточкам шары обкатываются внешней поверхностью до половины их диаметра.
Один шар располагается в гнезде ротора, глубина которого больше половины его диаметра, плотно контактируя с ним и с выточкой корпуса. Второй шар движется в камере подачи рабочего тела корпуса, плотно контактируя с его внутренней цилиндрической поверхностью в местах их соприкосновения. Ограничитель, в котором могут располагаться электромагнитные элементы, позволяет шару углубляться в корпус только до уровня максимальной глубины выточки в корпусе, обеспечивая беспрепятственную обкатку шаров в точке их общего столкновения. Такая система исключает заклинивание при любых ситуациях и, в первую очередь, при отказе в работе электромагнитных элементов.
Известны роторные двигатели, в корпусах или роторах которых имеются неподвижные выступы и подвижные заслонки различной конструкции, а также пружины и прижимные устройства.
Патенты:
US 5479887 A, 02.01.1996 г.
RU 2229610 C2, 27.05.2004 г. (прототип).
RU 2251007 C2, 27.04.2005 г.
US 6935300 B2, 30.08.2005 г.
Недостатком всех известных устройств является большая площадь трения скольжения между движущимися элементами, влияющая на ускорение срока износа деталей и уменьшение КПД двигателя. В момент соприкосновения выступа с заслонкой происходит динамический удар, а пружины уменьшают степень надежности работы двигателя и ограничивают максимальное количество оборотов.
Кроме того, у всех известных роторных двигателей рабочая камера в поперечном сечении имеет прямоугольную форму. Но не известны двигатели, имеющие рабочую камеру сегментарного профиля, образуемую шарами.
Целью настоящего изобретения являются увеличение КПД за счет создания рабочей камеры в наиболее эффективной форме сегментарного профиля, уменьшение площади трения скольжения заменой экономичным трением качения, а также увеличение надежности в эксплуатации и создание условий для более высоких оборотов.
Таким образом, роторно-шаровый двигатель, содержащий корпус, ротор и элементы, образующие рабочую камеру, отличается тем, что рабочая камера, имеющая сегментарную форму, образуется двумя шарами, движущимися по соответствующим выточкам в корпусе и в роторе двигателя, заменяя трение скольжения на более эффективное трение качения.
Выточки в корпусе и в роторе, по которым движутся шары, в поперечном сечении представляют собой сегменты, хорды которых меньше диаметра шаров, что исключает их диаметральное столкновение и заклинивание двигателя.
В корпусе и роторе может быть несколько соответствующих параллельных выточек, образующих рабочие камеры сегментарного профиля.
При отсутствии различных подвижных заслонок и пружин один шар постоянно находится в гнезде ротора и, плотно прижимаясь к внутренней сфере гнезда, обкатывается по выточке корпуса, а второй шар, находящийся в цилиндрической расточке корпуса, являющейся камерой подачи рабочего тела, прижимается к выточке ротора давлением рабочего тела с момента его подачи до выхода отработавших газов.
Шар корпуса при приближении шара ротора, одновременно с прекращением подачи рабочего тела, может втягиваться электромагнитными элементами в камеру подачи рабочего тела до ограничителя.
На чертеже изображен поперечный разрез одной секции предлагаемого роторно-шарового двигателя внешнего сгорания топлива. Секция состоит из неподвижного корпуса 1 с внутренней расточкой 3, обеспечивающей плотный контакт с шаром ротора по всей площади их соприкосновения.
В корпусе 1 имеется камера поступления рабочего тела 8 в виде радиальной цилиндрической расточки с диаметром, обеспечивающим плотный контакт с шаром 5 в местах их соприкосновения. Эта расточка может иметь закругленное сужение внизу, обеспечивающее дополнительную герметизацию для предотвращения утечки рабочего тела.
Корпус по всей внутренней окружности имеет выточку сегментного профиля, по которой плотно обкатывается шар, расположенный в гнезде ротора. Выточка 10 аналогичного профиля имеется в роторе по всей внешней стороне его окружности. По этой выточке плотно обкатывается шар, расположенный в корпусе.
После установки в корпус 1 ротора 2 их выточки 3 и 10 сегментного профиля, хорды которых меньше диаметров шаров, образуют камеру сегментарного профиля.
Двигатель работает следующим образом. При поступлении рабочего тела через канал 6 в камеру 8 шар 5 под давлением рабочего тела плотно прижимается к выточке ротора, отделяя рабочую камеру от камеры выхода отработавших газов, и рабочее тело под давлением по каналу 9 направляется в рабочую камеру 10. Шар ротора 11 под воздействием давления рабочего тела движется по выточке корпуса, обеспечивая вращение ротора, а соответственно, и вала 13.
При прохождении шара 11 отверстий 4 через них с помощью известных регулировочных устройств, не показанных на чертеже, происходит разовый или постепенный выход (выхлоп) отработавших газов. Часть из них может направляться в ресивер для последующего их использования в качестве возвратной энергии.
Одновременно с началом выхода отработавших газов канал 6 перекрывается и прекращается давление рабочего тела на шары. Под действием инерции шар 11 выталкивает шар 5 в камеру подачи рабочего тела 8 до ограничителя 7, и без особых усилий шар ротора проходит мертвую точку. Цикл повторяется.
Канал 6 может перекрываться известными устройствами под давлением отработавших газов при их выходе, а также шаром 5 при его вхождении в камеру подачи рабочего тела 8.
В момент сближения шаров шар 5 может втягиваться в камеру подачи рабочего тела 8 с помощью электромагнитных элементов, которые могут находиться в ограничителе 7. Поскольку электромагнитные элементы не являются обязательными, они не показаны на чертеже. В случае сбоя в работе электромагнитных элементов (при их наличии) происходит элементарное механическое воздействие выталкивания шара 5 шаром 11 в цилиндрическую расточку 8.
В корпусе двигателя, а соответственно и в роторе, может быть несколько параллельных выточек, образующих камеры сегментарного профиля, а с помощью шаров создаются рабочие камеры. При этом камеры могут сообщаться между собой в определенные моменты для перемещения рабочего тела из одной в другую с целью более полного сгорания топлива и увеличения КПД.
Изобретение может быть использовано как для передвижения любых транспортных средств, так и для выработки электроэнергии, бурения и других работ в различных хозяйственных областях.
1. Роторно-шаровый двигатель, содержащий корпус, ротор и элементы, образующие рабочую камеру, отличающийся тем, что рабочая камера, имеющая сегментарную форму, образуется двумя шарами, движущимися по соответствующим выточкам в корпусе и в роторе двигателя, заменяя трение скольжения на более эффективное трение качения.
2. Роторно-шаровый двигатель по п.1, отличающийся тем, что выточки в корпусе и в роторе, по которым движутся шары, в поперечном сечении представляют собой сегменты, хорды которых меньше диаметра шаров, что исключает их диаметральное столкновение и заклинивание двигателя.
3. Роторно-шаровый двигатель по п.2, отличающийся тем, что в корпусе и роторе может быть несколько соответствующих параллельных выточек, образующих рабочие камеры сегментарного профиля.
4. Роторно-шаровый двигатель по любому из пп.1, 2 и 3, отличающийся тем, что при отсутствии различных подвижных заслонок и пружин один шар постоянно находится в гнезде ротора и, плотно прижимаясь к внутренней сфере гнезда, обкатывается по выточке корпуса, а второй шар, находящийся в цилиндрической расточке корпуса, являющейся камерой подачи рабочего тела, прижимается к выточке ротора давлением рабочего тела с момента его подачи до выхода отработавших газов.
5. Роторно-шаровый двигатель по п.4, отличающийся тем, что шар корпуса при приближении шара ротора, одновременно с прекращением подачи рабочего тела, может втягиваться электромагнитными элементами в камеру подачи рабочего тела до ограничителя.
www.freepatent.ru
Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к системам газораспределения двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что механизм газораспределения двигателя состоит из головки блока, устанавливаемой на четырехцилиндровый рядный двигатель, на каждый цилиндр установлен свой шаровой узел, включающий разъемный корпус, размещенного в полости корпуса шарового золотника с тремя полусферическими камерами сгорания, расположенными под углом 120° друг к другу по ходу вращения золотника, турбины с валами и шестернями, расширителей, реверсоров, воздушной трубы, воздуховода, газоотвода. Поршни в цилиндрах выполняют функции нагнетателя воздуха или горючей смеси в камеры сгорания, которая сгорает при постоянном объеме, а выходящие потоки непосредственно воздействуют на лопасти турбины, с которой снимается мощность. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к системам газораспределения двигателей внутреннего сгорания, и может быть применено на карбюраторных и дизельных двигателях, с рядным или V-образным расположением цилиндров.
Известен шаровой механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащий головку блока, установленную на четырехцилиндровом рядном двигателе, четыре шаровых узла, причем на каждый цилиндр установлен шаровой узел, последний состоит из разъемного корпуса, имеющего окна и отверстия, размещенного в полости корпуса шарового золотника, имеющего с двух сторон вдоль оси две цапфы, причем цапфы шаровых золотников соседних цилиндров соединены и образуют единый вал, соединенный шестернями с коленчатым валом двигателя, уплотнительные кольца и шариковые подшипники (патент США №9730161, МПК F 01 L 7/10, опубл. 1973).
В современных двигателях внутреннего сгорания повышение мощностных характеристик связано с совершенствованием систем подготовки топлива к сгоранию и полноты наполнения цилиндров горючей смесью, очистки цилиндров от отработавших газов, повышением степени сжатия, применением высокооктановых топлив и турбонаддува в цилиндры, снижением вредных выбросов от продуктов сгорания в атмосферу и др. Указанные меры требуют больших затрат на их осуществление и использование сложных технологий.
Таким результатом является повышение эффективности работы двигателя.
Поставленная задача решается тем, что шаровой механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащий головку блока, установленную на четырехцилиндровом рядном двигателе, четыре шаровых узла, причем на каждый цилиндр установлен шаровой узел, последний состоит из разъемного корпуса, имеющего окна и отверстия, размещенного в полости корпуса шарового золотника, имеющего с двух сторон вдоль оси две цапфы, причем цапфы шаровых золотников соседних цилиндров соединены и образуют единый вал, соединенный шестернями с коленчатым валом двигателя, уплотнительные кольца и шариковые подшипники, турбину с валами и шестернями, расширители, реверсы, воздушную турбину, воздуховод и газоотвод, на каждом шаровом золотнике выполнены три полусферические камеры сгорания, расположенные под углом 120° друг к другу по ходу вращения золотника, вокруг камер сгорания установлены круглые уплотнительные кольца, в корпусе выполнены два смежных окна для впуска воздуха в цилиндр и нагнетания его в камеры сгорания, окно для выхода потока газов из камер сгорания, внутри стенки корпуса выполнены полости для охлаждающей жидкости, одна форсунка расположена в воздуховоде возле окна для впуска, другая форсунка установлена на шаровом корпусе за окном для впуска по ходу вращения шарового золотника и возле свечи зажигания, одна цапфа золотника имеет шлицы внутри, а другая снаружи, шариковые подшипники установлены на цапфы с внутренними шлицами, за один оборот коленчатого вала шаровой золотник с камерами сгорания поворачивается на 120°, турбина соединена через шестерни и валы с коленчатым валом, лопасти воздушной турбины установлены в средней части турбины и нагнетают воздух через воздуховод к шаровым узлам, расширители установлены на шаровых узлах второго и третьего цилиндров, реверсы установлены в средней части расширителей, выполнены в виде задвижек, которые могут перемещаться относительно окна для выхода потока газов, направляя потоки газов в одну или другую сторону расширителей.
Поставленная задача достигается также тем, что в шаровых узлах камеры сгорания отделены от полостей цилиндров и процессы сгорания не зависят от положения поршней в цилиндрах, поршни в цилиндрах выполняют функции нагнетателя воздуха или смеси воздуха с топливом в камеры сгорания.
Поставленная задача достигается также тем, что потоки газов из первого и четвертого шаровых узлов выходят к лопастям турбины, потоки газов из второго и третьего шаровых узлов выходят в расширители, где создают импульсы сил реактивного движения, в результате чего двигатель становится реактивно-турбинным импульсного типа.
Изобретение поясняется при помощи чертежей, где
на фиг.1 представлен описываемый механизм двигателя,
на фиг.2 - то же, часть механизма на фиг.1,
на фиг.3 показан шаровой золотник механизма газораспределения.
В описываемом механизме газораспределения двигателя камеры сгорания отделены от цилиндров, поршни в цилиндрах выполняют функции нагнетателя воздуха или горючей смеси в камеры сгорания, которая сгорает при постоянном объеме, выходящие потоки из шаровых узлов первого и четвертого цилиндров непосредственно воздействуют на полости турбины, а выходящие потоки газов из шаровых узлов второго и третьего цилиндров выходят в расширители, где создают импульсы сил реактивного движения.
Кинематической схемой двигателя является золотник - турбина со смешанной передачей движения (работы газов). В связи с этим обычный двигатель внутреннего сгорания становится реактивно-турбинным двигателем импульсного типа, с более высоким крутящим моментом и соответственно мощностью.
Устройство состоит из головки блока 1, устанавливаемой на 4-цилиндровый рядный двигатель, четырех шаровых узлов 2, турбины 3 с шестернями 4 и валом 5 привода, расширителей 6, реверсов 7, воздуховода 8, газоотвода 9. Шаровой узел 2 установлен на каждый цилиндр 11 двигателя и состоит из разъемного шарового корпуса 10, шарового золотника 12, цапф 13 и 14, круглых уплотнительных колец 18, на шаровом корпусе 10 сделаны два смежных окна 36, 38 для впуска воздуха в цилиндр 11 и нагнетания его в камеры сгорания K1, K2, К3, два отверстия 41 вдоль оси шарового корпуса 10 для установки цапф 13 и 14 шарового золотника 12, внутри стенки корпуса сделаны полости 42 для охлаждающей жидкости. Шаровой золотник 12 расположен в шаровом корпусе 10 на цапфах 13 и 14, которые расположены вдоль оси шарового золотника 12 и закреплены в гнездах 15 шарового золотника 12, цапфа 13 имеет шлицы снаружи, цапфа 14 имеет шлицы внутри, на цапфы 14 установлены шариковые подшипники 16, на которых базируются и вращаются шаровые золотники 12, цапфы 13 и 14 соединяют золотники 12 всех шаровых узлов 2, которые образуют общий вал 25, соединенный шестернями 17 привода с коленчатым валом двигателя. На каждом шаровом золотнике 12 выполнены три полусферических полости, образующих камеры сгорания K1, K2, К3, которые расположены под углом 120° друг к другу по ходу вращения шарового золотника 12, вокруг камер сгорания K1, K2, К3 установлены круглые уплотнительные кольца 18. Турбина 3 состоит из ступицы 19, кожуха 20, рабочих лопастей 21 и лопастей 22 воздушной турбины 23 с фильтром 24, ступица 19 с валом 5 и шестерней 4 привода смонтирована на двух шариковых подшипниках 28, установленных в гнезде 29 вертикальной скобы 30 основания головки блока 1. Кожух 20 закреплен на ступице 19, внутри кожуха 20 по его периметру закреплены лопасти 21 турбины 3, в средней части кожуха 20 в изолированной полости установлены лопасти 22 воздушной турбины 23, снизу рабочих лопастей 21 турбины 3, за неподвижной перегородкой 31, расположены газоотвод 9 и воздуховод 8. На турбине 3, возле перегородки 31 газоотвода 9 выполнена уплотнительная кромка 32. Турбина 3 соединена с коленчатым валом двигателя через промежуточную шестерню 27, вертикальный вал 26, горизонтальный вал (на чертежах не показан). Расширители 6 выполнены в виде плоских труб, расширенных с концов, примыкающих к турбине 3, расширители 6 установлены на шаровых узлах 2 второго и третьего цилиндров 11, узкой частью трубы расширитель 6 примыкает к выходным окнам 39 камер сгорания K1, K2, К3, расширители 6 являются глушителями шума выходящих потоков газов. Реверсы 7 установлены в средней части расширителей 6 и выполнены в виде задвижек, которые могут перемещаться относительно окна 39, направляя потоки газов в одну или другую сторону расширителей 6, при этом реактивная сила движет автомобиль вперед или тормозит его. Сопла 33 установлены на шаровых узлах первого и четвертого цилиндров 11 возле рабочих лопастей 21 турбины 3. Форсунка 34 расположена в воздуховоде возле окна 36 и применяется при работе двигателя на дизтопливе или смеси нефти с бензином, форсунка 35 установлена на шаровом корпусе 10, за окном 38 по ходу вращения шарового золотника 12 и применяется при работе двигателя на легких топливах. Свеча 40 установлена в шаровом корпусе 10, возле форсунки 35. Газоотвод 9 установлен в нижней части воздуховода 8 и отводит отработавшие газы от турбины 3 в выпускную трубу (на чертежах не показана).
Описываемое устройство работает следующим образом.
Рабочий цикл двигателя осуществляется за один оборот шарового золотника 12 (360°) или за три оборота коленчатого вала (1080°). Рабочий цикл: сжатие воздуха в камере сгорания К1 - впрыск топлива - физико-химическая подготовка топлива к сгоранию - воспламенение смеси воздуха с топливом от свечи - сгорание смеси - расширение - продувка камеры сгорания К1 - всасывание воздуха в цилиндр 11. При всасывании поршнем 37 воздуха в цилиндр 11 камера сгорания К1 соединяет окна 38 и 36 и служит воздушным каналом. При работе двигателя на дизтопливе или смеси нефти с бензином топливо впрыскивается в окно 36, всасывается вместе с воздухом в цилиндр 11 и затем сжимается поршнем 37 в камере сгорания К1.
При вращении коленчатого вала поршни 37 в цилиндрах 11 выполняют функции нагнетателя воздуха или смеси воздуха с топливом. Поршень 37 движется вниз от ВМТ к НМТ (180° по углу поворота к/в), шаровой золотник 12 поворачивается по часовой стрелке, полость камеры сгорания К1 соединяет окна 34 и 38, воздух всасывается в цилиндр 11, поршень 37 движется вверх от НМТ к ВМТ (360°), задняя кромка полости камеры сгорания К1 перекрывает впускное окно 36, воздух сжимается в камере сгорания К1. Поршень 37 подошел к ВМТ, задняя кромка полости камеры сгорания К1 перекрывает окно 38, форсунка 35 впрыскивает топливо в камеру сгорания К1, происходит процесс физико-химической подготовки топлива к сгоранию, поршень 37 движется вниз от ВМТ к НМТ (540°), в камере сгорания К1 воспламеняется от свечи 40 смесь воздуха с топливом и начался процесс сгорания. Поршень 37 движется вверх и подошел к ВМТ (720°), кромка полости камеры сгорания К1 открывает окно 39, начался процесс выхода потока газов и расширения. Поршень 37 движется вниз от ВМТ к НМТ (900°), в камере сгорания К1 происходит процесс выхода потока газов и расширения. Поршень 37 движется от НМТ к ВМТ (1080°), в камере сгорания К1 закончена продувка от продуктов сгорания, и процесс продолжается. Аналогично происходят процессы в камерах сгорания К2, К3, которые сдвинуты по фазе угла поворота коленчатого вала относительно камеры сгорания К1 на 180° и 360° соответственно. Двигатель работает в режиме передачи крутящего момента с турбины на трансмиссию и одновременно передачи реактивной силы непосредственно на двигатель, при этом реактивная сила вызывает движение автомобиля, на котором двигатель установлен, вперед или его торможение, чем обеспечивается дополнительная безопасность движения.
По расчетам мощность двигателя от крутящего момента на турбине, от работы первого и четвертого цилиндров, при 3000 об/мин коленвала равна 85 л.с., реактивная сила тяги от работы потоков газов 2-го и 3-го цилиндров равна 4500 кгм/сек2=4500 H=458 кгс. Для расчета взяты технические данные двигателя ВА3-2108.
1. Шаровой механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащий головку блока, установленную на четырехцилиндровом рядном двигателе, четыре шаровых узла, причем на каждый цилиндр установлен шаровой узел, последний состоит из разъемного корпуса, имеющего окна и отверстия, размещенного в полости корпуса шарового золотника, имеющего с двух сторон вдоль оси две цапфы, причем цапфы шаровых золотников соседних цилиндров соединены и образуют единый вал, соединенный шестернями с коленчатым валом двигателя, уплотнительные кольца и шариковые подшипники, отличающийся тем, что шаровой механизм газораспределения содержит турбину с валами и шестернями, расширители, реверсы, воздушную турбину, воздуховод, и газоотвод, на каждом шаровом золотнике выполнены три полусферические камеры сгорания, расположенные под углом 120° друг к другу по ходу вращения золотника, вокруг камер сгорания установлены круглые уплотнительные кольца, в корпусе выполнены два смежных окна для впуска воздуха в цилиндр и нагнетания его в камеры сгорания, окно для выхода потока газов из камер сгорания, внутри стенки корпуса выполнены полости для охлаждающей жидкости, одна форсунка расположена в воздуховоде возле окна для впуска, другая форсунка установлена на шаровом корпусе за окном для впуска по ходу вращения шарового золотника и возле свечи зажигания, одна цапфа золотника имеет шлицы внутри, а другая снаружи, шариковые подшипники установлены на цапфы с внутренними шлицами, за один оборот коленчатого вала шаровой золотник с камерами сгорания поворачивается на 120°, турбина соединена через шестерни и валы с коленчатым валом, лопасти воздушной турбины установлены в средней части турбины и нагнетают воздух через воздуховод к шаровым узлам, расширители установлены на шаровых узлах второго и третьего цилиндров, реверсы установлены в средней части расширителей, выполнены в виде задвижек, которые могут перемещаться относительно окна для выхода потока газов, направляя потоки газов в одну или другую сторону расширителей.
2. Шаровой механизм газораспределения двигателя по п.1, отличающийся тем, что в шаровых узлах камеры сгорания отделены от полостей цилиндров и процессы сгорания не зависят от положения поршней в цилиндрах, поршни в цилиндрах выполняют функции нагнетателя воздуха или смеси воздуха с топливом в камеры сгорания.
3. Шаровой механизм газораспределения двигателя по п.1, отличающийся тем, что потоки газов из первого и четвертого шаровых узлов выходят к лопастям турбины, потоки газов из второго и третьего шаровых узлов выходят в расширители, где создают импульсы сил реактивного движения, в результате чего двигатель становится реактивно-турбинным импульсного типа.
www.findpatent.ru
Постепенно вытеснив шкворневую систему, шаровые опоры стали сегодня безальтернативным элементом конструкции подвески любого автомобиля. Попробуем разобраться в специфике этой простой и одновременно сложной детали.
Назначение шаровых опор — обеспечение подвижности управляемых колес автомобиля в горизонтальной плоскости при полном сохранении их вертикального положения. Проще говоря — это «сустав», позволяющий колесам поворачиваться при рулении. Принципиальная конструкция детали достаточно проста и состоит из двух основных элементов: металлического «пальца» с шарообразным оконечником и корпуса с соответствующей сферической полостью.
Устанавливаются шаровые опоры как промежуточные звенья между поворотным кулаком и рычагами подвески. В многорычажных подвесках ставят по две шаровых опоры на каждый поворотный кулак — на верхней и нижней точке сочленения, а на системах со стойкой «Макферсон» используют всего одну опору на нижней точке. Как правило, резьбовая часть пальца шаровой опоры фиксируется в поворотном кулаке, а корпус крепится к рычагу. (Реже применяется обратный вариант, такой как, например, у автомобилей ВАЗ семейства «Самара», где корпус шаровой закрепляется на кулаке, а резьбовая часть пальца шаровой — на нижнем рычаге.)
По способам крепления шаровых опор к рычагам существует четыре разновидности. Прежде всего, это самое распространенное до недавних пор крепление на болтовых соединениях. Среди владельцев подержанных машин это самый любимый и желанный вариант, позволяющий поменять шаровую отдельно. Труднее будет ремонт в том случае, если шаровая опора закреплена на рычаге заклепками. Еще труднее, когда шаровая запрессована в рычаг — тут многие производители вообще не допускают извлечения шарнира, предлагая только замену вместе с рычагом. И как апофеоз неремонтопригодности выступает конструкция, где корпус шаровой интегрирован в рычаг, составляя с ним фактически единое целое и извлечь его невозможно.
Шаровая опора с болтовым креплением (слева) и опоры интегрированные в рычаг.
Стоит заметить, что системы с несьемной шаровой опорой сейчас получают все большее распространение, особенно у японских и корейских машин. Автопроизводители считают их более технологичными, а ремонтопригодность и возможность отдельной замены уже отступает на второй план. И здесь особая ответственность ложится непосредственно на сам узел — шаровую опору.
При всей принципиальной простоте, конструкция шаровой опоры имеет свои особенности и нюансы, которые прямо влияют на ее характеристики. Не случайно, с момента своего появления в конце 40-х годов, этот узел претерпел множество изменений и доработок, став к настоящему времени высокотехнологичной деталью.
Разработка шаровых опор - сложный наукоемкий процесс.
Первые шаровые опоры представляли собой конструкцию с полусферической опорной частью. Вскоре от нее отказались, сделав оконечник пальца в виде шара (отсюда и название) — так с 50-х годов прошлого века появилась уже близкая к современной конструкция шаровой опоры. Это был (за исключением пыльника) полностью металлический узел , в котором уплотнение пальца в корпусе осуществлялось посредством пружинного подпора, а подвижность обеспечивалась за счет смазки, заправляемой через специальный клапан— т.н. «масленку». В плане требований по обслуживанию такая шаровая оказывалась близка к шкворню, также нуждаясь в периодическом смазывании и немногим выигрывая лишь в легкости поворачивания.
Технологии материалов развивались бурно, и от смазывания шаровых опор конструкторы отказались, начав с 60-х годов использовать полимерные «вкладыши» между корпусом и пальцем в сочетании с перманентной смазкой, которая единожды закладывалась при изготовлении детали на заводе на весь срок службы. А еще через двадцать лет из конструкции шаровой исчез пружинный подпор, утратив свою необходимость. Прогресс в сфере промышленного оборудования дал возможность производителям изготавливать пару корпус-палец с высокой точностью, а на смену пластикам «вкладышей» прошлых лет пришли новые материалы — родственники нейлона, способные дольше сохранять свои свойства и заданные характеристики детали.
Шаровые опоры в разрезе: слева — устаревшая полностью металлическая конструкция с пружинным подпором и ниппелем для смазки, справа — современная деталь со вкладкой из инженерного пластика на основе нейлона.
Претерпели изменения и другие элементы конструкции. Так, на смену применявшимся прежде пыльникам с фиксацией проволочным кольцом пришли «интегрированные» пыльники, которые неотделимы от корпуса шарнира. Они обеспечивают гораздо лучшую защиту узла от попадания влаги и пыли, вызывающих коррозию, но в случае их повреждения замене не подлежат — только вместе с шаровой.
Однако, несмотря на все прогрессивные технологии, старые конструкции с пружинным подпором и «масленкой» все еще в ходу — такие шаровые предлагаются на рынке запчастей для ремонта как для отечественных автомобилей, так и для иномарок. При этом одновременно с ними предлагаются и современные необслуживаемые шаровые. Но многие потребители отдают предпочтение «старым и проверенным». Почему?
Необслуживаемые опоры с пластиковыми вкладышами появились еще на советских автомобилях ВАЗ и АЗЛК, но в эпоху дефицита эту (как и остальные) запчасть было не достать. Народ ухитрялся как мог, встраивая в шаровые «масленки» и закачивая в них «солидол». Нечто подобное наблюдается и теперь — наши автомобилисты еще верят в то, что обслуживаемый узел при должном внимании будет служить дольше необслуживаемого. Причем доходит даже до «советских истоков» — в современные шаровые опоры с перманентной смазкой некоторые наши умельцы также встраивают «масленки» и закачивают туда консистентную смазку, искренне считая, что это очень полезно и продлевает срок службы детали.
Между тем смазка, которую закладывают в шаровые на заводе, используется специальная, она совсем другая, нежели купленная в автомагазине и заправленная в гаражных условиях. Пользы от такой самодеятельности, как утверждают инженеры, не будет никакой. Об этом говорили и пытались объяснить автолюбителям еще в советские годы, но, как видно, не совсем успешно.
Немалую роль играет сложившееся у нас (и вполне оправданное) недоверие к пластикам, и убежденность в том, что металл с хорошей и регулярной смазкой будет гораздо надежнее и долговечнее. При этом никого не смущает, например, покрытие «тефлон» на кухонных сковородках, который является «родственником» воска. Также и пластмассы в привычном понимании этого слова в современных шаровых опорах нет. В деталях выпускаемых мировыми производителями используются особые полимеры, специально разработанные с учетом работы этого узла.
Одними из главных физических параметров шаровой опоры являются крутящий момент и величина зазора между корпусом и пальцем. Первый определяет легкость поворачивания элементов узла относительно друг друга, и чем он меньше — тем лучше. Тем меньше сила трения элементов детали, ведущая к ее износу и выходу из строя. (Также меньшее усилие потребуется для поворота рулевого колеса, хотя при наличии гидроусилителей этот показатель нивелируется. Но ГУР не облегчает работу других элементов подвески — в первую очередь рулевых тяг и наконечников, которые получают на себя излишнюю нагрузку.)
Динамика изменения крутящего момента (усилия поворачивания) и зазора (определяет ресурс) между корпусом и пальцем шаровой опоры (испытания NEO CTR). На графиках видно, как с увеличением «пробега» у цельнометаллической опоры быстро уменьшается высокий момент и растет зазор, а у детали со вставкой из инженерного пластика при изначально меньшем моменте зазор остается неизменным.
Работа сил трения ведет к увеличению зазора между пальцем и корпусом, который при достижении критической величины и делает шаровую непригодной для дальнейшего использования — деталь нужно будет менять. Именно увеличившийся зазор создает тот характерный стук в подвеске при движении по неровной дороге, сообщая о том, что нужен ремонт. Последствия езды со стучащими шаровыми могут оказаться непредсказуемы, поскольку в случае разъединения шарнира у подвески отделяется весь ступичный узел колеса с поворотным кулаком и автомобиль ложится на днище.
Как показывают испытания, проведенные компанией NEO CTR, современные шаровые опоры, изготовленные с применением инженерного пластика на основе нейлона, сохраняют установленный зазор между пальцем и корпусом в течение более чем 500 000 циклов «поворачивания». При этом в устаревших металлических шаровых с «масленкой» в тех же условиях зазор увеличивается в четыре раза, достигая критической величины.
Но это еще в идеальных условиях стендовых испытаний, где нет других нагрузок. В реальной же эксплуатации, шаровые опоры подвергаются воздействия множества других разнонаправленных сил: «ударным» нагрузкам при проезде неровностей, «разрывным» при попадании колесом на яму в повороте и их всевозможным комбинациям. Ответственные производители всегда тестируют все свои изделия на «вырывание», «изгибание» и «удар», стремясь добиться наилучших показателей.
Стенд для ресурсных испытаний шаровых опор на производстве NEO CTR. Деталь проходит 500 000 циклов "поворачивания".
Свою роль в ходимости шаровых опор влияет конструкция подвески в целом, которая может быть как очень удачной в плане нагруженности этого узла, так и не вполне. Сильно сказывается манера езды самого владельца и состояние дорог, по которым он передвигается. Например, срок службы современной шаровой опоры с «нейлоновым» седлом и инженерным пластиком для одной и той же модели автомобиля может составлять как 30 000 км пробега, так и более 80 000 км.
У первых автомобилей свечи зажигания были разборными: в них можно (а порой и нужно) было отделить и заменить изолятор, почистить или поменять электроды. Надо было регулярно смазывать ступичные подшипники. Но вскоре свеча стала изготавливаться как цельный элемент и о разборных конструкциях тут уже никто не помнит и не мечтает. Ступичные подшипники ходят со вложенной на заводе смазкой и не требуют ухода. Подобный путь сейчас проделывают многие элементы автомобиля, и шаровая опора здесь не стала исключением. Из разборного и нуждающегося в периодическом обслуживании узла, шаровая опора превращается в высокотехнологичный компонент — надежный, необслуживаемый и неремонтируемый.
dvizhok.su
Конструкция, оснащение, технические характеристики
Насосы для горячего водоснабжения VORTEX предназначены для использования в системах циркуляции питьевой воды. В зависимости от разводки они используются в одно- и многоквартирных домах.
| Компоненты: |
| 1. Шаровый двигатель |
| 2. Ротор |
| 3. Уплотнительное кольцо |
| 4. Корпус насоса V |
| 5. Накидное резьбовое соединение |
| 6. Корпус насоса R ½” |
| 7. Изоляция для корпуса насоса |
| 8. Шаровый запорный кран |
| 9. Обратный клапан |
| 10. Накидная гайка |
| 11. Температурный датчик |
| 12. Колпачек или регулирующий компонент |
Вырабатываемое в двигателе магнитное поле воздействует непосредственно на ротор. Специально подобранная форма и материал подшипника ротора и штифта обеспечивают отсутствие зазоров и бесшумную работу шарового двигателя. Для шарового двигателя необходимо только одно уплотнительное кольцо, между двигателем и корпусом насоса. Он защищен от короткого замыкания и не требует защиты двигателя. Ротор можно легко прочистить или заменить.
Циркуляционные насосы VORTEX с шаровым двигателем оснащаются корпусом с внутренней резьбой R ½” или V-корпусом. V-корпус (со встроенным обратным клапаном и запорным краном) имеет наружную резьбу R 1 ¼” для соединения. Резьбовые/паяльные фитинги ½” снаружи/ Ø 15 внутри входят в комплект поставки.
| Технические характеристики | |
| Насос | |
| Макс. производительность | 640 л/ч |
| Макс. высота подачи | 1,25 м вод.ст |
| Макс. Рабочее давление | 1 МПа (10 бар) |
| Макс. Температура перекачиваемой жидкости | 95°С |
| Корпус насоса | латунь |
| Двигатель | |
| Шаровый двигатель без вала, устойчив к запирающему току | |
| Электроподключение | 1~230 В / 50 Гц |
| Потребляемая мощность | макс. 26 Вт |
| Класс защиты | IP 42 |
| Ротор | высокосортная сталь, норил |
| Сферический разделитель, штырь подшипника | высокосортная сталь |
Обзор регулирующих компонентов
Самообучающий модуль с технологией AUTOlearn (АВТОнастройки) SL 154
В короткий срок автоматически определяются моменты разбора горячей воды, соответствующие привычкам пользователя (технология AUTOlearn). Минимальное потребления энергии достигается благодаря оптимизации времени работы насоса. При помощи обычной автоматики насоса таких результатов не достичь. В поставку насоса BW-SL 154 входит изоляция для корпуса насоса.
Дополнительные преимущества за счет технологии AUTOlearn (АВТОнастройки):
Механический таймер Z 152
24-х часовой режим времени, минимальный временной шаг 15 минут
Противоизвестковый термостат КТ
Фиксированно установленная температура включения: 45°С / выключения:65 °С, снаружи не виден
Электронный регулирующий термостат ERT
Бесступенчатое регулирование температуры от 35 °С до 90 °С, с индикацией работы
Мультифункциональный модуль М 153+
Внимание! Вся информация предоставлена на сайте исключительно в ознакомительных целях. Завод — изготовитель оставляет за собой право изменять конструкцию, присоединительные размеры, технические характеристики, внешний вид товара без предварительного уведомления. Перед покупкой товара обязательно уточните интересующие Вас параметры.
в начало страницы
ooo-vv.ru
Изобретения относятся к области машиностроения и могут быть использованы в тормозных системах наземных и рельсовых секционированных транспортных средств и механизмов. Способ экстренного торможения секционированных транспортных средств и механизмов, оснащенных шаровыми двигателями и шаровыми коробками передач, состоит в том, что секции каждого из секционированных транспортных средств и механизмов тормозят одновременно. Устройство содержит корпус, холостые и силовые шаровые шестерни, а также свечи зажигания. Силовые шестерни соединены с обгонными муфтами и последними колесами каждой секции транспортного средства через шаровые автоматические коробки передач. Шаровые шестерни выполнены с возможностью взаимодействия с шаровыми поршнями в процессе перемещения. В стенках гладкостенных цилиндров по ходу движения шаровых поршней установлены датчики для включения систем подачи в рабочие камеры сжатого воздуха включения дозирующе-загрузочных устройств, выполненных с возможностью выталкивания в рабочие камеры капсул с горючим газом и вскрытия их ножами. Нижняя часть корпуса заполнена жидкостью для охлаждения и смазывания шаровых поршней окунанием. Устройство снабжено стопорно-тормозным приспособлением для экстренного торможения последних колес секций секционированного транспортного средства путем воздействия на силовые шаровые шестерни, связанные с колесами, через шаровые поршни. Достигается повышение безаварийности движения секционированных транспортных средств и механизмов. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для наземных и рельсовых секционированных транспортных средств и механизмов.
Известен способ торможения, состоящий в том, что секции секционированных транспортных средств и механизмов тормозят одновременно, «Большая советская энциклопедия», М.: «Советская энциклопедия», 1970.
Недостатком указанного способа является то, что при экстренном торможении секционированных транспортных средств и механизмов на приторможенные впереди идущие секции наталкиваются сзади идущие секции, в результате чего происходит их опрокидывание.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение безаварийности движения секционированных транспортных средств и механизмов.
Достигается это тем, что для запуска включают компрессор и заполняют сжатым воздухом индивидуальные рессиверы; по сигналу датчика, напротив которого в данный момент находится шаровый поршень, открывают электромагнитный клапан и порцию сжатого воздуха подают из индивидуального рессивера в левую рабочую камеру; шаровый поршень не может двигаться вниз, так как упирается в нижние шаровые поршни, а они в шарошестерню, которой не дают проворачиваться против часовой стрелки посредством обгонной муфты; верхний шаровый поршень перемещают вверх под действием сжатого воздуха, поступившего в рабочую камеру, и толкают перед собой верхние шаровые поршни, чем заставляют вращаться шаровую шестерню; шаровые поршни, перемещающиеся под действием левой рабочей камеры, проталкивают шаровый поршень правой рабочей камеры, который подходит к датчику, в результате открывают электромагнитный клапан и из индивидуального рессивера подают порцию сжатого воздуха в правую рабочую камеру; верхний шаровой поршень не может двигаться вверх, так как упирается в шаровые поршни и шаровую шестерню, которой не дает проворачиваться против часовой стрелки обгонная муфта; в это время кольцевой ротор дозирующе-загрузочного устройства поворачивают, чем переносят капсулу с горючим веществом, попавшую в лунку кольцевого ротора, из загрузочного бункера к входному окну правой рабочей камеры; при подходе к входному окну толкателем наезжают на копир и выталкивают капсулу в окно правой рабочей камеры, где ее вскрывают ножом; горючий газ из вскрытой капсулы подают в рабочую камеру; одновременно включают свечу зажигания и воздушно-газовую смесь взрывают; действием взрыва проталкивают нижний шаровой поршень вниз; толкают нижние шаровые поршни; заставляют вращаться по часовой стрелке шаровую шестерню, которая через шаровую автоматическую коробку передач вращает колесо транспортного средства; другие колеса вращают под действием аналогичных шаровых двигателей; удаляют продукты, образовавшиеся при взрыве воздушно-газовой смеси, через выхлопную трубу, где ее пропускают через уловитель; далее аналогично описанному осуществляют процесс в левой рабочей камере шарового двигателя, а затем вновь в правой рабочей камере; при движении шаровых поршней по замкнутой линии их окунают в смазочно-охлаждающую жидкость, чем их охлаждают и смазывают; при необходимости экстренного торможения подают команду из торможение последней пары колес последней секции секционированного транспортного средства или механизма; при достижении заданного тормозного усилия, измеренного датчиком сцепного устройства последней секции транспортного средства или механизма, подают команду на торможение последней пары колес предпоследней секции транспортного средства или механизма; при достижении заданного тормозного усилия, измеренного датчиком сцепного устройства предпоследней секции транспортного средства или механизма, подают команду на торможение последней пары колес третьей секции от хвоста транспортного средства или механизма; далее выполняют аналогичные операции на остальных секциях транспортного средства или механизма вплоть до полной остановки последнего; после устранения причины, вызвавшей экстренную остановку транспортного средства или механизма, растормаживают их и отправляют по заданному маршруту.
Устройство, реализующее предлагаемый способ, представляет собой корпуса, закрепленные на рамах секционированных транспортных средств или механизмов, в которых установлены холостые и силовые шаровые шестерни, силовые шестерни соединены с обгонными муфтами и последними колесами каждой секции транспортного средства через шаровые автоматические коробки передач; шаровые шестерни выполнены с возможностью взаимодействия с шаровыми поршнями в процессе перемещения последних в корпусах шаровых двигателей по замкнутой линии вдоль рабочих камер, представляющих собой межшаровые пространства в гладкостенных цилиндрах, в стенах которых по ходу движения шаровых поршней установлены датчики для включения систем подачи в рабочие камеры сжатого воздуха и включения дозирующе-загрузочных устройств, выполненных с возможностью выталкивания в рабочие камеры капсул с горючим газом и вскрытия их ножами; а также свечи зажигания; нижние части корпусов заполнены жидкостью для охлаждения и смазывания шаровых поршней окунанием; устройство снабжено стопорно-тормозным приспособлением для экстренного торможения последних колес секций секционированного транспортного средства путем воздействия на силовые шаровые шестерни, связанные с колесами, через шаровые поршни.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на
фиг.1 дана общая кинематическая схема устройства;
фиг.2 - общий вид устройства по А-А;
фиг.3 дана общая кинематическая схема коробки передач;
фиг.4 дано сечение по одной из пар шаровых шестерен.
Способ торможения секционированных транспортных средств состоит в том, что для первичного запуска шарового двигателя включают компрессор и заполняют сжатым воздухом индивидуальные рессиверы. По сигналу датчика, напротив которого в данный момент находится шаровый поршень, открывается электромагнитный клапан и порцию сжатого воздуха подают из индивидуального рессивера в левую рабочую камеру. Шаровый поршень не может двигаться вниз, так как упирается в нижние шаровые поршни, а они в шарошестерню, которой не дают проворачиваться против часовой стрелки посредством обгонной муфты. Верхний шаровый поршень перемещают вверх под действием сжатого воздуха, поступившего в рабочую камеру, и толкают перед собой верхние шаровые поршни, чем заставляют вращаться шаровую шестерню. Шаровые поршни, перемещающиеся под действием левой рабочей камеры, проталкивают шаровый поршень правой рабочей камеры, который подходит к датчику, в результате открывают электромагнитный клапан и из индивидуального рессивера подают порцию сжатого воздуха в правую рабочую камеру. Верхний шаровой поршень не может двигаться вверх, так как упирается в шаровые поршни и шаровую шестерню, которой не дает проворачиваться против часовой стрелки обгонная муфта. В это время кольцевой ротор дозирующе-загрузочного устройства поворачивают, чем переносят капсулу с горючим веществом, попавшую в лунку кольцевого ротора, из загрузочного бункера к входному окну правой рабочей камеры. При подходе к входному окну толкателем наезжают на копир и выталкивают капсулу в окно правой рабочей камеры, где ее вскрывают ножом. Горючий газ из вскрытой капсулы подают в рабочую камеру. Одновременно включают свечу зажигания и воздушно-газовую смесь взрывают. Действием взрыва проталкивают нижний шаровой поршень вниз, толкают нижние шаровые поршни; заставляют вращаться по часовой стрелке шаровую шестерню, которая через шаровую автоматическую коробку передач вращает колесо транспортного средства. Другие колеса вращают под действием аналогичных шаровых двигателей. Удаляют продукты, образовавшиеся при взрыве воздушно-газовой смеси, через выхлопную трубу, где ее пропускают через уловитель. Далее аналогично описанному осуществляют процесс в левой рабочей камере шарового двигателя, а затем вновь в правой рабочей камере. При движении шаровых поршней по замкнутой линии их окунают в смазочно-охлаждающую жидкость, чем их охлаждают и смазывают.
При необходимости экстренного торможения данного колеса секционированного транспортного средства вводят в шаровой двигатель тормозную штангу, чем тормозят перемещение шаровых поршней и вращение шаровых шестерен.
Данное колесо секционированного транспортного средства соединяют с соответствующим шаровым двигателем посредством автоматической шаровой коробки передач, для чего из магазина первой передачи подают рабочие шары в зону соприкосновения шаровых шестерен первой передачи, чем вводят их в зацепление, для перехода на более высокую скорость прекращают подачу рабочих шаров в зону соприкосновения шаровых шестерен первой передачи, чем выводят их из зацепления, а из магазина более высокой передачи подают рабочие шары в зону соприкосновения пары ее шаровых шестерен, чем вводят их в зацепление.
Устройство представляет собой корпус 1, в котором установлены холостая 2 и силовая 3 шаровые шестерни, выполненные с возможностью взаимодействия с шаровыми поршнями 4 в процессе перемещения последних в корпусе 1 по замкнутой линии, изготовленными, например, из эластичного жаростойкого материала тефлона. Нижняя часть корпуса 1 заполнена смазочно-охлаждающей жидкостью 5 для охлаждения шаровых поршней окунанием и последующего смазывания трущихся частей шарового двигателя. Рабочие камеры 6 и 7 представляют собой межшаровые пространства в гладкостенных цилиндрах, в стенках которых по ходу движения шаровых поршней установлены датчики 8 и 9 для включения систем подачи в рабочие камеры сжатого воздуха и включения дозирующе-загрузочных устройств 10 и 11. Подача сжатого воздуха осуществляется посредством электромагнитных клапанов 12 и 13 из индивидуальных резервуаров 14 и 15 через сопла 16 и 17. Кроме того, в стенках цилиндров 6 и 7 установлены свечи зажигания 18 и 19 для взрывания смеси водорода с кислородом воздуха. Далее по ходу движения шаровых поршней имеются выхлопные трубы 20 и 21 для удаления продуктов, образовавшихся после взрыва воздушно-водородной взрывчатой смеси. Дозирующе-загрузочные устройства 10 и 11 имеют кольцевые роторы 22 и 23, выполненные с возможностью приведения их во вращение при поступлении сигнала от датчиков 8 и 9. Кольцевые роторы 22 и 23 имеют радиальные каналы, в которых помещены подпружиненные толкатели 24 и 25, выполненные с возможностью взаимодействия с копирами 26 и 27. Напротив радиальных каналов на поверхности кольцевых роторов 22 и 23 имеются лунки 28 и 29, в которых может поместиться только одна капсула 30, Помещенные внутри кольцевых роторов 22 и 23 копиры 26 и 27 выполнены с возможностью выталкивания в рабочие камеры, образованные в межшаровых пространствах цилиндров 6 и 7, капсул 30, попавших в лунки 28 и 29 в загрузочных бункерах 31 и 32. В окнах между дозирующе-загрузочными устройствами 10 и 11 и рабочими камерами, образованными в межшаровых пространствах цилиндров 6 и 7, имеются ножи 33 и 34 для вскрытия капсул 30 и выпуска из них водорода с целью создания взрывчатой смеси с кислородом воздуха.
Для запуска шарового двигателя, а также для выполнения парковочно-маневровых работ при отсутствии водородного топлива имеется компрессор 35 с аккумулятором 36, служащий для подачи сжатого воздуха в индивидуальные рессиверы 14 и 15, связанные с соплами 16 и 17 через электромагнитные клапаны 12 и 13.
Для подзарядки аккумулятора 36 служит генератор 37, смонтированный на валу шарошестерни 2. Кроме того, на последнем смонтирован привод 38 шаровых исполнительных органов транспортного средства.
На валу шаровестерни 3 шаровая автоматическая коробка передач 39 установлена для управляемого соединения с полуосью одного из колес 40 транспортного средства.
Вал шарошестерни 3 связан с обгонной муфтой 41, а вал шарошестерни 2 - с обгонной муфтой 42.
Для улавливания частиц 43 и 44 оболочек капсул 30, испарившихся при взрыве водородно-воздушной смеси, на выхлопных трубах 20 и 21 установлены уловители 45 и 46 с перегородками 47 и 48, заполненные незамерзающей жидкостью 49 и 50.
Устройство имеет приспособление для экстренного торможения, содержащее тормозную штангу 51, подпружиненную пружиной 52, и исполнительный орган 53.
Работа устройства состоит в следующем.
Для первичного запуска шарового двигателя включается компрессор 35 и заполняются сжатым воздухом индивидуальные рессиверы 14 и 15. По сигналу датчика 8, напротив которого в данный момент находится шаровый поршень "М", открывается электромагнитный клапан 12 и порция сжатого воздуха из индивидуального рессивера 14 подается в левую рабочую камеру 6, образованную между шаровыми поршнями "М" и "Н", через сопло 16. Шаровой поршень "М" не может двигаться вниз, так как упирается в шаровые поршни "Л", "К", "И" и др., а они в шарошестерню 3, которой не дает проворачиваться против часовой стрелки обгонная муфта 41. Шаровый поршень "Н" под воздействием сжатого воздуха, поступившего в рабочую камеру через сопло 16, движется вверх, толкая перед собой шаровые поршни "О", "П", "Р" и др., заставляя вращаться по часовой стрелке шаровую шестерню 2. При выходе шарового поршня "Н" за выхлопную трубу 20 через последнюю выходят продукты, образовавшиеся после взрыва воздушно-водородной смеси, которые проходят через жидкость 49 уловителя 45. Частицы 43 от оболочек капсул 30 остаются в уловителе 45. Под воздействием шаровых поршней 4, перемещающихся под действием левой рабочей камеры 6, шаровый поршень "Ч" в правой рабочей камере 7 подходит к датчику 9, в результате открывается электромагнитный клапан 13 и из индивидуального рессивера 15 подается порция сжатого воздуха в рабочую камеру 7, образованную между шаровыми поршнями "Ч" и "Ш" через сопло 17. Шаровый поршень "Ч" не может двигаться вверх, так как упирается в шаровые поршни "Ц", "Х", "Р" и др., а они в шаровую шестерню 2, которой не дает проворачиваться против часовой стрелки обгонная муфта 42. В это время кольцевой ротор 23 дозирующе-загрузочного устройства 11 поворачивается и капсула 30 с водородом, попавшая в лунку 29 кольцевого ротора 23, переносится из загрузочного бункера 32 к входному окну правой рабочей камеры 7. При подходе к окну толкатель 25 наезжает на копир 27 и капсула 30 выталкивается в окно рабочей камеры 7, где она попадает на ножи 34 и вскрывается. Водород из вскрытой капсулы 30 попадает в рабочую камеру 7. Одновременно срабатывает свеча зажигания 19 и воздушно-водородная смесь взрывается. Под воздействием взрыва шаровый поршень "Ш" движется вниз, толкая перед собой шаровые поршни "А", "Б", "В" и др., заставляя вращаться по часовой стрелке шаровую шестерню 3, которая через шаровую автоматическую коробку передач 39 вращает одно из колес 40 транспортного средства. Другие колеса вращаются под действием аналогичных шаровых двигателей, выполняющих автономно аналогичные процессы. При выходе шарового поршня "Ш" за выхлопную трубу 21 через последнюю удаляются продукты, образовавшиеся при взрыве воздушно-водородной смеси. Они проходят через жидкость 50 уловителя 46. Частицы 44 оболочек капсул 30 остаются в уловителе 46. Далее аналогично описанному выше осуществляется процесс в левой рабочей камере 6, а затем вновь в правой рабочей камере 7. При дальнейшем движении, например, шарового поршня "Ш" он попадает в нижней части корпуса 1 в смазочно-охлаждающую жидкость 5, где охлаждается и покрывается смазочной пленкой. Аналогичное происходит со всеми шаровыми поршнями 4 шарового двигателя.
При необходимости экстренного торможения колеса 40 секционированного транспортного средства вводится в корпус 1 шарового двигателя подпружиненная пружиной 52 тормозная штанга 51 посредством исполнительного органа 53. При этом осуществляется подтормаживание шаровых поршней 4 шарового двигателя при периодическом сжатии пружины 52, пропуске подтормаживаемого шарового поршня 4, а затем ее расправления. В конце экстренного торможения тормозная штанга 51 жестко фиксируется в шаровом двигателе посредством исполнительного органа 53.
После устранения причины, вызвавшей экстренную остановку транспортного средства или механизма, выводится исполнительным органом 53 тормозная штанга 51 из шарового двигателя.
1. Способ экстренного торможения секционированных транспортных средств и механизмов, оснащенных шаровыми двигателями и шаровыми коробками передач, состоящий в том, что секции каждого из секционированных транспортных средств и механизмов тормозят одновременно, отличающийся тем, что для запуска шарового двигателя включают компрессор и заполняют сжатым воздухом индивидуальные ресиверы, по сигналу датчика, напротив которого в данный момент находится шаровый поршень, открывают электромагнитный клапан и порцию сжатого воздуха подают из индивидуального ресивера в левую рабочую камеру, при этом шаровый поршень не может двигаться вниз, так как упирается в нижние шаровые поршни, а они - в шарошестерню, которой не дают проворачиваться против часовой стрелки посредством обгонной муфты, верхний шаровый поршень перемещают вверх под действием сжатого воздуха, поступившего в рабочую камеру, и толкают перед собой верхние шаровые поршни, чем заставляют вращаться шаровую шестерню, шаровые поршни, перемещающиеся под действием левой рабочей камеры, проталкивают шаровый поршень правой рабочей камеры, который подходит к датчику, в результате открывают электромагнитный клапан и из индивидуального ресивера подают порцию сжатого воздуха в правую рабочую камеру, верхний шаровой поршень не может двигаться вверх, так как упирается в шаровые поршни и шаровую шестерню, которой не дает проворачиваться против часовой стрелки обгонная муфта, в это время кольцевой ротор дозирующе-загрузочного устройства поворачивают, чем переносят капсулу с горючим веществом, попавшую в лунку кольцевого ротора, из загрузочного бункера к входному окну правой рабочей камеры, при подходе к входному окну толкателем наезжают на копир и выталкивают капсулу в окно правой рабочей камеры, где ее вскрывают ножом, горючий газ из вскрытой капсулы подают в рабочую камеру, одновременно включают свечу зажигания и воздушно-газовую смесь взрывают, действием взрыва проталкивают нижний шаровой поршень вниз, затем толкают нижние шаровые поршни, после чего заставляют вращаться по часовой стрелке шаровую шестерню, которая через шаровую автоматическую коробку передач вращает колесо транспортного средства, другие колеса вращают под действием аналогичных шаровых двигателей, удаляют продукты, образовавшиеся при взрыве воздушно-газовой смеси, через выхлопную трубу, где ее пропускают через уловитель, далее аналогично описанному выше осуществляют процесс в левой рабочей камере шарового двигателя, а затем вновь в правой рабочей камере, при движении шаровых поршней по замкнутой линии их окунают в смазочно-охлаждающую жидкость, чем их охлаждают и смазывают, при необходимости экстренного торможения подают команду на торможение последней пары колес последней секции секционированного транспортного средства или механизма, при достижении заданного тормозного усилия, измеренного датчиком сцепного устройства последней секции транспортного средства или механизма, подают команду на торможение последней пары колес предпоследней секции транспортного средства или механизма, при достижении заданного тормозного усилия, измеренного датчиком сцепного устройства предпоследней секции транспортного средства или механизма, подают команду на торможение последней пары колес третьей секции от хвоста транспортного средства или механизма, далее выполняют аналогичные операции на остальных секциях транспортного средства или механизма вплоть до полной остановки последнего; после устранения причины, вызвавшей экстренную остановку транспортного средства или механизма, растормаживают их и отправляют по заданному маршруту.
2. Устройство, реализующее способ по п.1, содержит корпус, ведущий и ведомый валы, отличающееся тем, что по меньшей мере один корпус закреплен на раме секционированного транспортного средства или механизма, в котором установлены холостые и силовые шаровые шестерни, при этом силовые шестерни соединены с обгонными муфтами и последними колесами каждой секции транспортного средства через шаровые автоматические коробки передач, шаровые шестерни выполнены с возможностью взаимодействия с шаровыми поршнями в процессе перемещения последних в корпусе шарового двигателя по замкнутой линии вдоль рабочих камер, представляющих собой межшаровые пространства в гладкостенных цилиндрах, в стенах которых по ходу движения шаровых поршней установлены датчики для включения систем подачи в рабочие камеры сжатого воздуха и включения дозирующе-загрузочных устройств, выполненных с возможностью выталкивания в рабочие камеры капсул с горючим газом и вскрытия их ножами, также устройство содержит свечи зажигания, при этом нижняя часть корпуса заполнена жидкостью для охлаждения и смазывания шаровых поршней окунанием, устройство снабжено стопорно-тормозным приспособлением для экстренного торможение последних колес секций секционированного транспортного средства путем воздействия на силовые шаровые шестерни, связанные с колесами, через шаровые поршни.
www.findpatent.ru
Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к системам газораспределения двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что механизм газораспределения двигателя состоит из головки блока, устанавливаемой на четырехцилиндровый рядный двигатель, на каждый цилиндр установлен свой шаровой узел, включающий разъемный корпус, размещенного в полости корпуса шарового золотника с тремя полусферическими камерами сгорания, расположенными под углом 120° друг к другу по ходу вращения золотника, турбины с валами и шестернями, расширителей, реверсоров, воздушной трубы, воздуховода, газоотвода. Поршни в цилиндрах выполняют функции нагнетателя воздуха или горючей смеси в камеры сгорания, которая сгорает при постоянном объеме, а выходящие потоки непосредственно воздействуют на лопасти турбины, с которой снимается мощность. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. 
Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к системам газораспределения двигателей внутреннего сгорания, и может быть применено на карбюраторных и дизельных двигателях, с рядным или V-образным расположением цилиндров.
Известен шаровой механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащий головку блока, установленную на четырехцилиндровом рядном двигателе, четыре шаровых узла, причем на каждый цилиндр установлен шаровой узел, последний состоит из разъемного корпуса, имеющего окна и отверстия, размещенного в полости корпуса шарового золотника, имеющего с двух сторон вдоль оси две цапфы, причем цапфы шаровых золотников соседних цилиндров соединены и образуют единый вал, соединенный шестернями с коленчатым валом двигателя, уплотнительные кольца и шариковые подшипники (патент США №9730161, МПК F 01 L 7/10, опубл. 1973).
В современных двигателях внутреннего сгорания повышение мощностных характеристик связано с совершенствованием систем подготовки топлива к сгоранию и полноты наполнения цилиндров горючей смесью, очистки цилиндров от отработавших газов, повышением степени сжатия, применением высокооктановых топлив и турбонаддува в цилиндры, снижением вредных выбросов от продуктов сгорания в атмосферу и др. Указанные меры требуют больших затрат на их осуществление и использование сложных технологий.
Таким результатом является повышение эффективности работы двигателя.
Поставленная задача решается тем, что шаровой механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащий головку блока, установленную на четырехцилиндровом рядном двигателе, четыре шаровых узла, причем на каждый цилиндр установлен шаровой узел, последний состоит из разъемного корпуса, имеющего окна и отверстия, размещенного в полости корпуса шарового золотника, имеющего с двух сторон вдоль оси две цапфы, причем цапфы шаровых золотников соседних цилиндров соединены и образуют единый вал, соединенный шестернями с коленчатым валом двигателя, уплотнительные кольца и шариковые подшипники, турбину с валами и шестернями, расширители, реверсы, воздушную турбину, воздуховод и газоотвод, на каждом шаровом золотнике выполнены три полусферические камеры сгорания, расположенные под углом 120° друг к другу по ходу вращения золотника, вокруг камер сгорания установлены круглые уплотнительные кольца, в корпусе выполнены два смежных окна для впуска воздуха в цилиндр и нагнетания его в камеры сгорания, окно для выхода потока газов из камер сгорания, внутри стенки корпуса выполнены полости для охлаждающей жидкости, одна форсунка расположена в воздуховоде возле окна для впуска, другая форсунка установлена на шаровом корпусе за окном для впуска по ходу вращения шарового золотника и возле свечи зажигания, одна цапфа золотника имеет шлицы внутри, а другая снаружи, шариковые подшипники установлены на цапфы с внутренними шлицами, за один оборот коленчатого вала шаровой золотник с камерами сгорания поворачивается на 120°, турбина соединена через шестерни и валы с коленчатым валом, лопасти воздушной турбины установлены в средней части турбины и нагнетают воздух через воздуховод к шаровым узлам, расширители установлены на шаровых узлах второго и третьего цилиндров, реверсы установлены в средней части расширителей, выполнены в виде задвижек, которые могут перемещаться относительно окна для выхода потока газов, направляя потоки газов в одну или другую сторону расширителей.
Поставленная задача достигается также тем, что в шаровых узлах камеры сгорания отделены от полостей цилиндров и процессы сгорания не зависят от положения поршней в цилиндрах, поршни в цилиндрах выполняют функции нагнетателя воздуха или смеси воздуха с топливом в камеры сгорания.
Поставленная задача достигается также тем, что потоки газов из первого и четвертого шаровых узлов выходят к лопастям турбины, потоки газов из второго и третьего шаровых узлов выходят в расширители, где создают импульсы сил реактивного движения, в результате чего двигатель становится реактивно-турбинным импульсного типа.
Изобретение поясняется при помощи чертежей, где
на фиг.1 представлен описываемый механизм двигателя,
на фиг.2 - то же, часть механизма на фиг.1,
на фиг.3 показан шаровой золотник механизма газораспределения.
В описываемом механизме газораспределения двигателя камеры сгорания отделены от цилиндров, поршни в цилиндрах выполняют функции нагнетателя воздуха или горючей смеси в камеры сгорания, которая сгорает при постоянном объеме, выходящие потоки из шаровых узлов первого и четвертого цилиндров непосредственно воздействуют на полости турбины, а выходящие потоки газов из шаровых узлов второго и третьего цилиндров выходят в расширители, где создают импульсы сил реактивного движения.
Кинематической схемой двигателя является золотник - турбина со смешанной передачей движения (работы газов). В связи с этим обычный двигатель внутреннего сгорания становится реактивно-турбинным двигателем импульсного типа, с более высоким крутящим моментом и соответственно мощностью.
Устройство состоит из головки блока 1, устанавливаемой на 4-цилиндровый рядный двигатель, четырех шаровых узлов 2, турбины 3 с шестернями 4 и валом 5 привода, расширителей 6, реверсов 7, воздуховода 8, газоотвода 9. Шаровой узел 2 установлен на каждый цилиндр 11 двигателя и состоит из разъемного шарового корпуса 10, шарового золотника 12, цапф 13 и 14, круглых уплотнительных колец 18, на шаровом корпусе 10 сделаны два смежных окна 36, 38 для впуска воздуха в цилиндр 11 и нагнетания его в камеры сгорания K1, K2, К3, два отверстия 41 вдоль оси шарового корпуса 10 для установки цапф 13 и 14 шарового золотника 12, внутри стенки корпуса сделаны полости 42 для охлаждающей жидкости. Шаровой золотник 12 расположен в шаровом корпусе 10 на цапфах 13 и 14, которые расположены вдоль оси шарового золотника 12 и закреплены в гнездах 15 шарового золотника 12, цапфа 13 имеет шлицы снаружи, цапфа 14 имеет шлицы внутри, на цапфы 14 установлены шариковые подшипники 16, на которых базируются и вращаются шаровые золотники 12, цапфы 13 и 14 соединяют золотники 12 всех шаровых узлов 2, которые образуют общий вал 25, соединенный шестернями 17 привода с коленчатым валом двигателя. На каждом шаровом золотнике 12 выполнены три полусферических полости, образующих камеры сгорания K1, K2, К3, которые расположены под углом 120° друг к другу по ходу вращения шарового золотника 12, вокруг камер сгорания K1, K2, К3 установлены круглые уплотнительные кольца 18. Турбина 3 состоит из ступицы 19, кожуха 20, рабочих лопастей 21 и лопастей 22 воздушной турбины 23 с фильтром 24, ступица 19 с валом 5 и шестерней 4 привода смонтирована на двух шариковых подшипниках 28, установленных в гнезде 29 вертикальной скобы 30 основания головки блока 1. Кожух 20 закреплен на ступице 19, внутри кожуха 20 по его периметру закреплены лопасти 21 турбины 3, в средней части кожуха 20 в изолированной полости установлены лопасти 22 воздушной турбины 23, снизу рабочих лопастей 21 турбины 3, за неподвижной перегородкой 31, расположены газоотвод 9 и воздуховод 8. На турбине 3, возле перегородки 31 газоотвода 9 выполнена уплотнительная кромка 32. Турбина 3 соединена с коленчатым валом двигателя через промежуточную шестерню 27, вертикальный вал 26, горизонтальный вал (на чертежах не показан). Расширители 6 выполнены в виде плоских труб, расширенных с концов, примыкающих к турбине 3, расширители 6 установлены на шаровых узлах 2 второго и третьего цилиндров 11, узкой частью трубы расширитель 6 примыкает к выходным окнам 39 камер сгорания K1, K2, К3, расширители 6 являются глушителями шума выходящих потоков газов. Реверсы 7 установлены в средней части расширителей 6 и выполнены в виде задвижек, которые могут перемещаться относительно окна 39, направляя потоки газов в одну или другую сторону расширителей 6, при этом реактивная сила движет автомобиль вперед или тормозит его. Сопла 33 установлены на шаровых узлах первого и четвертого цилиндров 11 возле рабочих лопастей 21 турбины 3. Форсунка 34 расположена в воздуховоде возле окна 36 и применяется при работе двигателя на дизтопливе или смеси нефти с бензином, форсунка 35 установлена на шаровом корпусе 10, за окном 38 по ходу вращения шарового золотника 12 и применяется при работе двигателя на легких топливах. Свеча 40 установлена в шаровом корпусе 10, возле форсунки 35. Газоотвод 9 установлен в нижней части воздуховода 8 и отводит отработавшие газы от турбины 3 в выпускную трубу (на чертежах не показана).
Описываемое устройство работает следующим образом.
Рабочий цикл двигателя осуществляется за один оборот шарового золотника 12 (360°) или за три оборота коленчатого вала (1080°). Рабочий цикл: сжатие воздуха в камере сгорания К1 - впрыск топлива - физико-химическая подготовка топлива к сгоранию - воспламенение смеси воздуха с топливом от свечи - сгорание смеси - расширение - продувка камеры сгорания К1 - всасывание воздуха в цилиндр 11. При всасывании поршнем 37 воздуха в цилиндр 11 камера сгорания К1 соединяет окна 38 и 36 и служит воздушным каналом. При работе двигателя на дизтопливе или смеси нефти с бензином топливо впрыскивается в окно 36, всасывается вместе с воздухом в цилиндр 11 и затем сжимается поршнем 37 в камере сгорания К1.
При вращении коленчатого вала поршни 37 в цилиндрах 11 выполняют функции нагнетателя воздуха или смеси воздуха с топливом. Поршень 37 движется вниз от ВМТ к НМТ (180° по углу поворота к/в), шаровой золотник 12 поворачивается по часовой стрелке, полость камеры сгорания К1 соединяет окна 34 и 38, воздух всасывается в цилиндр 11, поршень 37 движется вверх от НМТ к ВМТ (360°), задняя кромка полости камеры сгорания К1 перекрывает впускное окно 36, воздух сжимается в камере сгорания К1. Поршень 37 подошел к ВМТ, задняя кромка полости камеры сгорания К1 перекрывает окно 38, форсунка 35 впрыскивает топливо в камеру сгорания К1, происходит процесс физико-химической подготовки топлива к сгоранию, поршень 37 движется вниз от ВМТ к НМТ (540°), в камере сгорания К1 воспламеняется от свечи 40 смесь воздуха с топливом и начался процесс сгорания. Поршень 37 движется вверх и подошел к ВМТ (720°), кромка полости камеры сгорания К1 открывает окно 39, начался процесс выхода потока газов и расширения. Поршень 37 движется вниз от ВМТ к НМТ (900°), в камере сгорания К1 происходит процесс выхода потока газов и расширения. Поршень 37 движется от НМТ к ВМТ (1080°), в камере сгорания К1 закончена продувка от продуктов сгорания, и процесс продолжается. Аналогично происходят процессы в камерах сгорания К2, К3, которые сдвинуты по фазе угла поворота коленчатого вала относительно камеры сгорания К1 на 180° и 360° соответственно. Двигатель работает в режиме передачи крутящего момента с турбины на трансмиссию и одновременно передачи реактивной силы непосредственно на двигатель, при этом реактивная сила вызывает движение автомобиля, на котором двигатель установлен, вперед или его торможение, чем обеспечивается дополнительная безопасность движения.
По расчетам мощность двигателя от крутящего момента на турбине, от работы первого и четвертого цилиндров, при 3000 об/мин коленвала равна 85 л.с., реактивная сила тяги от работы потоков газов 2-го и 3-го цилиндров равна 4500 кгм/сек2 =4500 H=458 кгс. Для расчета взяты технические данные двигателя ВА3-2108.
1. Шаровой механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащий головку блока, установленную на четырехцилиндровом рядном двигателе, четыре шаровых узла, причем на каждый цилиндр установлен шаровой узел, последний состоит из разъемного корпуса, имеющего окна и отверстия, размещенного в полости корпуса шарового золотника, имеющего с двух сторон вдоль оси две цапфы, причем цапфы шаровых золотников соседних цилиндров соединены и образуют единый вал, соединенный шестернями с коленчатым валом двигателя, уплотнительные кольца и шариковые подшипники, отличающийся тем, что шаровой механизм газораспределения содержит турбину с валами и шестернями, расширители, реверсы, воздушную турбину, воздуховод, и газоотвод, на каждом шаровом золотнике выполнены три полусферические камеры сгорания, расположенные под углом 120° друг к другу по ходу вращения золотника, вокруг камер сгорания установлены круглые уплотнительные кольца, в корпусе выполнены два смежных окна для впуска воздуха в цилиндр и нагнетания его в камеры сгорания, окно для выхода потока газов из камер сгорания, внутри стенки корпуса выполнены полости для охлаждающей жидкости, одна форсунка расположена в воздуховоде возле окна для впуска, другая форсунка установлена на шаровом корпусе за окном для впуска по ходу вращения шарового золотника и возле свечи зажигания, одна цапфа золотника имеет шлицы внутри, а другая снаружи, шариковые подшипники установлены на цапфы с внутренними шлицами, за один оборот коленчатого вала шаровой золотник с камерами сгорания поворачивается на 120°, турбина соединена через шестерни и валы с коленчатым валом, лопасти воздушной турбины установлены в средней части турбины и нагнетают воздух через воздуховод к шаровым узлам, расширители установлены на шаровых узлах второго и третьего цилиндров, реверсы установлены в средней части расширителей, выполнены в виде задвижек, которые могут перемещаться относительно окна для выхода потока газов, направляя потоки газов в одну или другую сторону расширителей.
2. Шаровой механизм газораспределения двигателя по п.1, отличающийся тем, что в шаровых узлах камеры сгорания отделены от полостей цилиндров и процессы сгорания не зависят от положения поршней в цилиндрах, поршни в цилиндрах выполняют функции нагнетателя воздуха или смеси воздуха с топливом в камеры сгорания.
3. Шаровой механизм газораспределения двигателя по п.1, отличающийся тем, что потоки газов из первого и четвертого шаровых узлов выходят к лопастям турбины, потоки газов из второго и третьего шаровых узлов выходят в расширители, где создают импульсы сил реактивного движения, в результате чего двигатель становится реактивно-турбинным импульсного типа.
www.freepatent.ru
