Всесоюз[-!аяjiai^nthsj-^s ».л>&;л 'лл^апавторы

39ОЗ)5

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

М Кл Г 161 1/06

Заявлено 23.VI.1971 (№ 1672227/25-8) с присоединением заявки №

Приор итет

Опубликовано 11.VII.1973. Бюллетень ¹" 30

Дата опубликования описания 19.XI.1973

Гасударственный комитет

Саввта Министров СССР по делам изобретений и открытий

УДК 621.612(088.8) Авторы изобретения

Заявители

В. И. Пинаков и A. А. Мещеряков

Институт гидродинамики Сибирского отделения AH СССР и Специальное конструкторское бюро гидроимпульсной техники

Сибирского отделения АН СССР

ПОРШЕНЪ УСТАНОВКИ АДИАБАТИЧЕСКОГО СЖАТИЯ

Изобретение направлено на совершенствование техники газодинамического эксперимента и может быть применено в установках адиабатического сжатия и в аэродинамических трубах адиабатического сжатия.

Известны поршни установки адиабатического сжатия, состоящие из плунжера, уплотнительных колец и тормозных элементов.

Для увеличения продолжительности эксперимента по окончании цикла сжатия такие поршни удерживают в конце трубы газ высокого давления при помощи трения о стенки цилиндра.

Анализ процесса сжатия и удержания газа в сжатом состоянии при помощи известного поршня выявляет ряд недостатков его конструкции. Срабатывание тормозных колодок происходит при прямом ходе поршня во время сжатия газа за счет возрастания давления в полости, где давление газа всегда выше давления сжимаемого газа, поскольку плунжер является в данном случае мультипликатором.

Это приводит к потерям энергии на трение в процессе сжатия, то есть снижает к. п. д. установки, а также приводит к износу трущихся всухую поверхностей при черезвычайно высоких удельных нагрузках и скоростях.

Плунжер в момент остановки корпуса продолжает двигаться по инерции вперед, отклоняясь от положения равновесия. Это вызывает его колебания в то время, когда корпут покоится, т. е. в течение эксперимента давление сжатого газа колеблется. Амплитуда колебаний пропорциональна массе плунжера, умень5 шение массы плунжера снижает его прочность и вместе с ней параметры сжатого газа.

Нерациональность избранной схемы «расп.tрания» поршня влечет за собой излишне сложную конструкцию, в которой можно указать

10 ряд элементов, например шток плунжера и цилиндрическую часть корпуса, с напряжениями, существенно превосходящими давление рабочего газа.

Это ограничивает возможности по получе15 нию высоких давлений в рабочем газе.

Для ликвидации обратного движения поршня увеличения давления рабочего газа, ликвидация сухого трения при высоких нагрузках

20 и упрощения конструкции в предлагаемом поршне на поверхности плунжера выполнен.i конические выточки, в которых установлены клинья, охваченные упругими кольцами, срабатываюшие в момент остановки поршня прп

25 максимальном давлении.

На чертеже схематично изображен описываемый поршень.

Поршень состоит из плунжера 1, уплотнительных колец 2 и клиньев 8 с упругими коль30 цами 4. Средняя часть плупжера 1 имеет одну

390315

50 или несколько конических выточек 5 с углом а между образующей и осью.

Каждая выточка 5 образует кольцевую полость б между стенкой цилиндра 7 и плунжером 1. Клинья 8 находятся в полости б и представляют собой разрезанную на равные части втулку, внутреняя поверхность которой является поверхностью конуса с тем же углом а.

На внутреннюю поверхность клиньев 8 нанесен антифрикционный материал 8. Угол а и углы скольжения и Р, соответствующие коэффициентам трения по внутренней и внешней поверхности клиньев, должны удовлетворять следующим соотношениям: P — P>)а и )2 в

В исходном положении каждый ряд клиньев

8 прижат упругим кольцом 4 к конической поверхности и вследствие проскальзывания по ней — к упору 9.

Между клиньями 8 и стенкой цилиндра 7 существует зазор 10. В полости А находится рабочий газ низкого давления, в полости Б— газ высокого давления (ресивер). Полость В отверстием П соединена с атмосферой. В исходном положениями поршень удерживают шайбы 12. Для запуска отверстие 11 перекрывают, а через отверстие 13 полость В соединяют с источником давления (на чертеже не показан).

В результате шайба 12 срезается и плунжер приходит в движение.

На участке разгона упоры 9 увлекают клинья 8 вместе с плунжером 1. При торможении плунжера 1 рабочим газом отрицательное ускорение достигает такого значения, при котором клинья 8, растягивая упругие кольца

4, смещаются относительно плунжера 1 в направлении движения. Перемещение клиньев 8 по плунжеру 1 прекращается, когда между ними и цилиндром будет выбран зазор 10 и встречные силы (силы трения и нормального давления) компенсируют силы инерции, действующие на клинья 8 в системе координат плунжера l. Клинья без смазки скользят по внутренней поверхности цилиндра, удельные нагрузки при этом невелики. Отношение их к давлению рабочего газа всегда меньше отношения массы клиньев к массе поршня. При достижении максимального давления поршень останавливается.

Z0 г5

З0

Плунжер 1 поршня начинает движение в обратном направлении. Клинья 8 при этом покоятся, поскольку осевая составляющая силы, с которой плунжер 1 действует па клинья

8, всегда меньше силы трения клиньев 3 о стенку цилиндра 7. Движение плунжера 1 представляет собой проскальзывание по коническим поверхностям до тех пор, пока упругие силы, возникающие при деформации цилиндра

7, не скомпенсируют с помощью клиньев 8 усилие, действующее на плунжер 1 со стороны сжатого газа.

В процессе сброса давления из полости А плунжер 1 совершает обратный ход. При некоторой достаточно малой разности давлений газа, действующих на поршень, упругие кольца 4 сдвигают клинья 8 до упоров 9 и поршень освобождается. Когда трение в уплотнительных кольцах 4 препятствует расклиниванию, достаточно сделать небольшой сдвиг поршня вперед, чтобы клинья 8 освободились и переместились в первоначальное положение до упоров 9.

После расклинивания поршень может быть возвращен в исходное положение для проведения следующего эксперимента. При этом ускорение его не должно превышать ускорения расклинивания.

Поверхность средней части плунжера может представлять собой поверхность одной или нескольких усеченных пирамид. Тогда клин 3 будет ограничен с внешней стороны цилиндрической поверхностью, а с внутренней — плоскостью.

Для уменьшения потерь энергии на трение при прямом ходе следует уменьшать отношение массы клиньев 8 к массе плунжера 1.

Предмет изобретения

Поршень установки адиабатического сжатия, состоящий из плунжера, уплотнительных колец и тормозных элементов, отличающийся тем, что, с целью ликвидации обратного движения поршня, увеличения давления рабочего газа, ликвидации сухого трения при высоких нагрузках и упрощения конструкции, на поверхности плунжера выполнены конические выточки, в которых установлены клинья, охваченные упругими кольцами и срабатывающие в момент остановки поршня при максимальном давлении.

390315 (оставитель И. Шумилов

Техред А. Камышникова

Редактор И. Шубина

Заказ 3018/10 Изд. № 1747 Тираж 826 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитсга Совета Министров СССР по делам изобретений и открь.тий

Москва, ?К 35, Раушскas! паб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

11

Корректоры:,Л. Орлова и Д. Чуркина