Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
ENGINE WITH SLIDER-CRANK MECHANISM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/006855
Kind Code:
A1
Abstract:
An engine with a slider-crank mechanism, comprising a housing (1), containing a shaft (2) with a crank (3), and at least two cylinders (4, 5) with pistons (6) mounted on rods (7), the ends of which extend from the pistons (6) through guide bushings (8) of the cylinders (4, 5) and are connected to one another by means of a yoke assembly. A housing (11) of the yoke assembly is configured in the form of a frame having a rectangular cross-section and inner guiding surfaces (12) for a block slider (13) mounted with freedom of movement between said surfaces and with freedom of rotation on the crank (3) of the shaft (2). The block slider (13) is comprised of two connected halves with grooves (14) for lubricating an outer sliding surface (15). The housing (11) of the yoke assembly is mounted such that its lateral surfaces (16), provided with lubricating grooves (17), are disposed between guiding surfaces (18) inside the engine housing (1) and such as to have freedom of movement along the axis of the cylinders (4, 5) with pistons (6), and the lubricating grooves (14) on the block slider (13) do not extend beyond the outer sliding surface (15) in the frame of the yoke assembly.

Inventors:
GALETSKIJ TARAS JUREVICH (UA)
GALETSKIJ ANTON ANATOLEVICH (UA)
Application Number:
PCT/UA2020/000002
Publication Date:
January 14, 2021
Filing Date:
January 14, 2020
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
GALETSKIJ ANATOLIJ JUREVICH (UA)
International Classes:
F01B1/08; F01B9/02; F02B75/24; F02B75/28; F02B75/32
Domestic Patent References:
WO1998049434A11998-11-05
WO2006060859A12006-06-15
Foreign References:
US20040255879A12004-12-23
US4543916A1985-10-01
US4013048A1977-03-22
US1774105A1930-08-26
UA114083C22017-04-25
US4013048A1977-03-22
Other References:
See also references of EP 3904637A4
Download PDF:
Claims:
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Двигатель с кривошипно-ползунковым механизмом, содержащий корпус, внутри которого размещен вал с кривошипом, и, по меньшей мере, два цилиндра с поршнями на штоках, концы которых проходят от поршней через направляющие втулки и соединены с помощью хомутного узла друг с другом, причем хомутный узел состоит из корпуса в виде рамки с прямоугольным сечением и внутренними направляющими поверхностями скольжения для блока-ползуна, расположенного между ними и установленного со свободой перемещения между направляющими поверхностями скольжения и вращения на кривошипе вала, при этом блок-ползун выполнен из двух соединенных половин с канавками для смазки, отличающийся тем, что направляющие втулки размещены в головках цилиндров, корпус рамки хомутного узла боковыми поверхностями с канавками для смазки установлен между направляющими поверхностями корпуса двигателя со свободой перемещения вдоль оси цилиндров с поршнями двойного действия, и канавки для смазки на блоке-ползуне не выходят за плоскость внутренней направляющей поверхности скольжения в рамке хомутного узла.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что вал имеет один или более одного кривошипа.

3. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что выполнен в двухтактном или четырехтактном режиме работы.

4. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что цилиндры с поршнями двойного действия установлены по торцам корпуса по одному или тандемом.

Description:
ДВИГАТЕЛЬ С КРИВОШИПНО-ПОЛЗУНКОВЫМ МЕХАНИЗМОМ

Изобретение относится к поршневым машинам, в частности к бесшатунным двигателям с кривошипно-ползунковым механизмом для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение рабочего вала и может быть использовано как в двигателях, например, внутреннего и внешнего сгорания, паровых, пневматических и других, так и насосах различного типа и технологических механизмах.

Известен двигатель с кривошипно-ползунковым механизмом, содержащий корпус, внутри которого размещен вал с кривошипом, и, по меньшей мере, два цилиндра с поршнями на штоках, концы которых проходят от поршней через направляющие втулки в корпусе и соединены с помощью хомутного узла друг с другом, причем хомутный узел состоит из корпуса в виде рамки с прямоугольным сечением и внутренними направляющими поверхностями для блока- ползуна, расположенного между ними и установленного со свободой перемещения между направляющими поверхностями и вращения на кривошипе вала, при этом блок-ползун выполнен из двух соединенных половин с канавками для смазки [пат. США Na 4013048, МПК F01B1/08, F01B9/02, F02B75/24, опубл. 22.03.1977], выбранный в качестве прототипа.

Известный двигатель обладает простой в изготовлении конструкцией для преобразования возвратно-поступательного движения поршней на штоках во вращательное движение вала. В известном двигателе усилия поршней штоками передаются корпусу рамки хомутного узла и через блок-ползун в направляющих рамки на кривошип вала. При этом боковое усилие перпендикулярное оси вала от блока-ползуна на кривошипе вала в корпусе хомутной рамки воспринимают втулки нггоков в корпусе двигателя и цилиндры от боковых поверхностей поршней в высокотемпературной зоне с малым количеством смазки. Следствием этого является износ цилиндров от боковых поверхностей поршней и втулок от бокового воздействия штоков, что приводит к потере компрессии в двигателе, а значит и к поломке.

Канавки для смазки на блоке-ползуне выходят за плоскость скольжения в корпусе рамки хомутного узла, что приводит к потере давления масла в системе смазки двигателя.

Задачей изобретения является усовершенствование двигателя с кривощипно-ползунковым механизмом путем изменения конструкции деталей хомутного узла для обеспечения качественной безызносной работы поршней в цилиндрах и штоков во втулках двигателя и блока-ползуна хомутного узла при одновременном увеличении литровой и удельной мощностей и снижении внутренних механических потерь двигателя.

Поставленная задача решается тем, что в двигателе с кривошипно-ползунковым механизмом, содержащем корпус, внутри которого размещен вал с кривошипом, и, по меньшей мере, два цилиндра с поршнями на штоках, концы которых проходят от поршней через направляющие втулки и соединены с помощью хомутного узла друг с другом, причем хомутный узел состоит из корпуса в виде рамки с прямоугольным сечением и внутренними направляющими поверхностями скольжения для блока-ползуна, расположенного между ними и установленного со свободой перемещения между направляющими поверхностями скольжения и вращения на кривошипе вала, при этом блок-ползун выполнен из двух соединенных половин с канавками для смазки, согласно изобретению, направляющие втулки размещены в головках цилиндров, корпус рамки хомутного узла боковыми поверхностями с канавками для смазки установлен между направляющими поверхностями корпуса двигателя со свободой перемещения вдоль оси цилиндров с поршнями двойного действия, и канавки для смазки на блоке-ползуне не выходят за плоскость внутренней направляющей поверхности скольжения в рамке хомутного узла.

При этом вал может иметь один или более одного кривошипа. Двигатель выполнен в двухтактном или четырехтактном режиме работы и цилиндры с поршнями двойного действия установлены по торцам корпуса по одному или тандемом.

В заявляемом изобретении усилия поршней передаются штоками на корпус рамки хомутного узла, которая боковыми поверхностями перемещается между направляющими поверхностями корпуса двигателя. Направляющие поверхности корпуса двигателя воспринимают боковое воздействие на корпус хомутной рамки от блока-ползуна на кривошипе вала. Все усилия преобразования возвратно-поступательного движения поршней в цилиндрах во вращательное движение вала и вращательного движения вала в возвратно-поступательное движение поршней на штоках в кривошипно-ползунковом механизме от блока-ползуна во внутренних направляющих рамки передаются боковыми поверхностями корпуса хомутной рамки на направляющие поверхности корпуса двигателя. На шток и поршень отсутствуют боковые нагрузки, перпендикулярные оси вала от механизма преобразования движений. Благодаря этому уменьшается износ сопрягаемых поверхностей штоков с направляющими втулками в головках цилиндров и поршней в цилиндрах. Направляющие втулки штоков в головках цилиндров предназначены для герметизации газообменных процессов и установки штоков с поршнями по центру в цилиндрах двигателя.

Использование в цилиндрах двигателя вместо поршней одностороннего действия поршней двойного действия увеличивает литровую мощность при тех же габаритах и позволяет применить четырехтактный режим работы двигателя. При этом отсутствие боковых нагрузок от поршней на поверхность в цилиндрах позволяет увеличить степень сжатия за счет наддува топливной смеси в бензиновых или воздушного заряда в дизельных двигателях, что приводит к повышению удельной мощности без снижения моторного ресурса двигателя.

Канавки для смазки на блоке-ползуне, не выходящие за плоскость внутренней направляющей поверхности скольжения в рамке хомутного узла, обеспечивают стабильность давления масла без потерь в системе смазки и надежность работы двигателя.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами: на фиг. 1 представлен схематический вид двигателя с цилиндрами, установленными по торцам корпуса по одному; на фиг. 2 - схематический вид двигателя с цилиндрами, установленными по торцу корпуса тандемом; на фиг. 3 - изометрический схематический вид рамки хомутного узла; на фиг. 4 - изометрический схематический вид блока-ползуна.

Заявляемый двигатель с кривошипно-ползунковым механизмом содержит корпус 1, внутри которого размещен вал 2 с кривошипом 3, и, по меньшей мере, два цилиндра 4, 5 с поршнями 6 на штоках 7, концы которых проходят от поршней 6 через направляющие втулки 8 в головках 9 (фиг. 1), 10 (фиг. 2) цилиндров 4, 5 и соединены с помощью хомутного узла друг с другом. Хомутный узел состоит из корпуса 11 в виде рамки с прямоугольным сечением и внутренними направляющими поверхностями 12 для блока-ползуна 13, расположенного между ними и установленного со свободой перемещения между направляющими поверхностями 12 и вращения на кривошипе 3 вала 2. Блок-ползун 13 выполнен из двух соединенных половин с канавками 14 для смазки наружной плоскости скольжения 15. Корпус 11 рамки хомутного узла боковыми поверхностями 16 с канавками для смазки 17 установлен между направляющими поверхностями 18 в корпусе 1 двигателя со свободой перемещения вдоль оси цилиндров 4, 5 с поршнями 6 двойного действия. Канавки 14 для смазки на блоке-ползуне 13 не выходят за наружную плоскость скольжения 15 в рамке хомутного узла.

Конструктивно можно установить цилиндры 4 двойного действия по торцам корпуса по одному (фиг. 1) или цилиндры 4, 5 тандемом (фиг. 2). При этом в двух цилиндрах четырехтактного двигателя между головками и поршнями двойного действия получаются четыре объема для одновременного выполнения четырех тактов работы. Для конструкции на фиг. 1 : А1 и А4 - объемы между внешней головкой 19 цилиндра 4 и поршнем 6; А2, АЗ - объемы между поршнем 6 и головкой цилиндра 9. Для конструкции на фиг. 2: А1 - объем между внешней головкой 19 цилиндра 4 и поршнем 6; А2 - объем между поршнем 6 и головкой 10 цилиндра 5; АЗ - объем между головкой 10 цилиндра 4 и поршнем 6; А4 - объем между поршнем 6 и головкой 9 цилиндра 5.

При сгорании топливной смеси в объеме А1 энергия давления газов используется на всасывание свежего заряда в объеме А2, выталкивание отработанных газов из объема АЗ. Сжатие свежего заряда в объеме А4 помогает обеспечить остановку инерционного возвратно-поступательного движения массы поршней 6 и штоков 7 с хомутной рамкой 11, не используя энергию вращения вала 2. Оставшаяся часть энергии давления газов от поршня 6 через шток 7 к хомутной рамке 11 используется на преобразование возвратно- поступательного движения хомутной рамки 11 с помощью блока- ползуна 13 на кривошипе 3 во вращательное движение вала 2 двигателя. При этом инерция вращения вала 2 испытывает минимальные знакопеременные нагрузки и не участвует во всасывании свежего заряда, выталкивании отработанных газов, остановку инерционного возвратно-поступательного движения массы поршней 6 и штоков 7 с хомутной рамкой 11. В прототипе боковое усилие, перпендикулярное оси вала 2 от блока-ползуна 13 на кривошипе 3 вала 2 в корпусе 11 хомутной рамки воспринимают втулки 8 штоков 7 в корпусе 1 двигателя и цилиндры 4 от боковых поверхностей поршней 6 в высокотемпературной зоне с малым количеством смазки. В заявляемом двигателе боковое усилие, перпендикулярное оси вала 2 от блока-ползуна 13 на кривошипе 3 вала 2 в корпусе 11 хомутной рамки воспринимают боковые поверхности 16 корпуса 11 хомутной рамки в направляющих поверхностях 18 корпуса 1 двигателя с низкой температурой и необходимым количеством смазки. Это приводит к резкому снижению механических потерь, а, значит, и к снижению расхода топлива для получения необходимой мощности двигателя и увеличению моторного ресурса. При этом с одного литра объема двигателя получаем мощность более 150 лошадиных сил.