Поршневая машина с сокращенным временем рабочего цикла
Поршневая машина с сокращенным временем рабочего цикла относится к поршневым компрессорам или двигателям внутреннего сгорания стационарного или мобильного исполнения. Поршневая машина с сокращенным временем рабочего цикла состоит из корпуса 1, поршня 2, кривошипа 3, вала поршневой группы 4, зубчатого колеса на валу поршневой группы 5, зубчатого колеса на валу отбора или подвода мощности 6. Вал поршневой группы связан с валом отбора или подвода мощности зубчатым зацеплением. Колеса (7, 9) зацепления имеют дополнительные контактирующие между собой соосные, сопряженные активные профили. Колесо поршневой группы (7) имеет дополнительный профиль в форме зуба (8). Высота профиля зуба (8) составляет две или более высоты зуба основного зацепления относительно окружности впадин. Колесо отбора или подвода мощности (9) имеет дополнительные профили (10, 11) в форме ответного паза. Дополнительные соосные, сопряженные активные профили, контактирующие между собой при вращении в противоположные стороны, могут быть разнесены вдоль продольной оси соответствующих колес зубчатого зацепления. Технический результат заключается в сокращении времени рабочего цикла на слабо нагруженных участках, увеличении производительности поршневых машин или мощности двигателей внутреннего сгорания. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Поршневая машина с сокращенным временем рабочего цикла (далее по тексту поршневая машина) относится к поршневым компрессорам или двигателям внутреннего сгорания стационарного или мобильного исполнения.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является поршневая машина с зубчатым планетарным механизмом преобразования вращательного движения в поступательное, и наоборот (RU 2299989 С2, МПК Р01В 9/00).
Недостатками этой машины и аналогичных поршневых машин с коленвалом является равномерное вращение вала поршневой группы. Суть недостатка в том, что основная работа таких машин происходит при прохождении поршнем верхней мертвой точки. На остальных участках рабочего цикла поршневая группа не догружена или вообще не совершает работы. В результате неэффективное использование времени рабочего цикла и ограниченная производительность поршневой машины (числом ходов поршня в единицу времени).
Задачей изобретения является увеличение производительности поршневой машины за счет сокращения времени рабочего цикла на слабо нагруженных участках.
Поставленная задача решается добавлением к зубчатому зацеплению, связывающему вал поршневой группы поршневой машины с валом отбора или подвода мощности, дополнительных соосных сопряженных активных профилей.
Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 показана разрезанная поршневая машина с сокращенным рабочим циклом без цилиндра. На фиг.2 крупным планом показано зубчатое зацепление вала поршневой группы с валом отбора или подвода мощности.
Поршневая машина состоит из корпуса 1, поршня 2, кривошипа 3, вала поршневой группы, например коленвала 4, зубчатого колеса на валу поршневой группы 5. зубчатого колеса на валу отбора или подвода мощности 6 (фиг.1). Зубчатое колесо 7 (фиг.2) основного зацепления на валу поршневой группы имеет дополнительные активные профили в форме высокого зуба 8 (высота профиля две или более высоты зуба основного зацепления относительно окружности впадин). Зубчатое колесо 9 основного зацепления на валу отбора или подвода мощности имеет дополнительный активный профиль в форме ответного паза для вращения в одну сторону 10 и дополнительный активный профиль для вращения в противоположную сторону 11.
При вращении вала поршневой группы 4 его зубчатое колесо 5 на большей части рабочего цикла зацепляется с зубчатым колесом вала отбора или подвода мощности 6 зубьями колес 7 и 9 основного зацепления. При движении поршня 2 вблизи от верхней мертвой точки работают соосные сопряженные дополнительные активные профили 10 или 11 зубчатого колеса 6, которые контактируют с активными профилями в форме высокого зуба 8 зубчатого колеса 5, замедляя движение поршня 2. Для сопряжения активных профилей колес 7, 9 основного зубчатого зацепления и дополнительных активных профилей 10, 11 и 8 часть зубьев колес 7, 9, например колеса 7, удалена.
Такая конструкция колес 5 и 6 позволяет поршневой машине работать в расчетном режиме вблизи от верхней мертвой точки, а остальную часть цикла, слабо нагруженную у компрессоров и двигателей внутреннего сгорания, проходить быстрее. Общее время цикла уменьшается, пропорционально растет число ходов поршня в единицу времени и соответственно увеличивается мощность двигателя внутреннего сгорания или производительность компрессора.
Разнесение активных профилей в форме высоких зубьев 8 и контактирующих с ними активных профилей 10, 11 вдоль продольной оси соответствующих колес 5 и 6 позволяет повысить прочность зубьев у корня за счет увеличения их толщины. Без разнесения вдоль осей колес эти профили имеют вид единого профиля зуба и единого профиля паза.
Работоспособность изобретения проверена на макете и компьютере.
1. Поршневая машина с сокращенным временем рабочего цикла, вал поршневой группы которой связан с валом отбора или подвода мощности зубчатым зацеплением, отличающаяся тем, что колеса зацепления имеют дополнительные контактирующие между собой соосные сопряженные активные профили: на колесе поршневой группы в форме высокого зуба (высота профиля две или более высоты зуба основного зацепления относительно окружности впадин), а на колесе отбора или подвода мощности в форме ответного паза.
2. Поршневая машина по п.1, отличающаяся тем, что дополнительные соосные сопряженные активные профили, контактирующие между собой при вращении в противоположные стороны, разнесены вдоль продольной оси соответствующих колес зубчатого зацепления.
