Home › News

Двигатели двойного действия

22.08.2018

Двигатели двойного действия | Двигатели Стирлинга

Принципы работы двигателей Стирлинга двойного действия уже были описаны в разд. 1.4. Несмотря на то что предлага­юсь много вариантов двигателей двойного действия, все они, но существу, могут быть разделены на два вида: «квадратная ■им верка» и обычные рядные двигатели. Хотя и рассматрива­лись двигатели двойного действия свободнопоршневого типа и пша «Флюидайн» и в этой области проведена определенная конструкторская и экспериментальная работа, нельзя утверж — |.пь, что совершенствование этих двигателей продвинулось до — ( I лточно далеко.

I (зобретение двигателя двойного действия связано с именем

< пменса [7] —знаменитого английского инженера XIX в., од­нако заслуга повторного открытия и усовершенствования этого мшгателя принадлежит Рини — одному из первых исследовате — Ii Ii фирмы «Филипс», занявшихся двигателями Стирлинга [25]. Г. полне вероятно, что без «вторичного изобретения» двигателя

< шрлинга двойного действия не существовало бы и многих к пствующих в настоящее время программ по совершенствова­нию таких двигателей.

Рини и группу исследователей фирмы «Филипс», если су­ши, по имеющимся публикациям, в наибольшей степени инте­ресовала конфигурация «квадратная четверка» (рис. 1.60). 11 и самом деле, за исключением объединения MAN-MWM (ФРГ), все другие изготовители двигателя Стирлинга проявили

I’iic. 1 .()•’!. Общин вид двигателя V4X. (С разрешения фирмы «Юнайтед Стир — .чнш», Мальмё.)

Наибольший интерес именно к этому виду двигателей из-за при­сущей ему конструктивной симметрии. Однако фирма «Джене­рал моторе» исследовала и другие виды двигателей. В первона­чальном варианте квадратной четверки использовался привод типа «косая шайба», и работы по совершенствованию двигателя с таким приводом продолжались с 1966 по 1978 г., когда фирма «Форд» (США) прекратила работы по программе автомобиль­ных двигателей Стирлинга. Последний двигатель 4-215, создан­ный по этой программе, показан на рис. 1.61. Этот двигатель развивал мощность 130 кВт и предназначался для установки на автомобили среднего класса (так называемые семейные ав­томобили). Как видно из продольного разреза и общего вида двигателя (рис. 1.61), расположение цилиндров по принципу квадратной четверки позволяет использовать один общий ис­точник нагрева; вся конструкция получается весьма компакт­ной и выглядит достаточно привлекательной.

Самыми совершенными и наиболее широко производимыми двигателями Стирлинга двойного действия являются двигатели серии Р фирмы «Юнайтед Стирлинг» (Мальме. Швеция). Пер­воначально приводной механизм имел V-образную конфигура­цию с одним коленчатым валом, как показано на схематическом наброске двигателя V4X (рис. 1.62). Фотография двигателя приведена на рис. 1.63. Однако этот двигатель был вытеснен двигателем с U-образной конфигурацией кривошипного при­вода.

Эта конфигурация приводного механизма с двумя коленча­тыми валами была предложена Рикардо (Великобритания). Она дает возможность поршням двигаться строго перпендику­лярно, что уменьшает боковые силы, действующие на уплотне­ния поршня и штока поршня. Двигатели выпускаются в двух размерных вариантах: Р-40 (рис. 1.64) и Р-75, развивающих мощность 40 и 75 кВт соответственно. Двигатель Р-40 в моди­фикации ASE Modi будет иметь номинальную мощность, пре­вышающую 60 кВт [26].

Конструкторы объединения MAN — MWM основное внима­ние уделяли рядным двигателям, хотя ими был построен и не­большой «квадратный» двигатель с двумя коленчатыми валами, развивавший мощность 22 кВт. Объединение MAN — MWM предполагает построить серию 4—16-цилиндровых двигателей с мощностями, достигающими 300 кВт. Принципиальная схема двигателей этой серии показана на рис. 1.65.

В опубликованных материалах содержатся немногочислен­ные подробности, относящиеся к уже проделанной работе и со­вершенствованию более мощных двигателей, что объясняется, вероятно, спецификой области их предполагаемого примене­ния [27].

Вид: «-про™—., рц^г МЕ?

Цилиндр; 4 крейцкопф; о -‘ ,варите 1ьи И под гргватель; И -нагреватель; J» «К» WKS&S. о-шюк иоршия; 16 уплотнение.

1ч .1 1К1|)ШИЯ.

^рмыТфи™ГэйгИховГГИТСЛЬНЫХ РаЗМ6Р0В ДВИГаТеЛЯ" (С РЗЗР—

Единственный, еще не рассмотренный нами двигатель двой­ного действия, разрабатываемый в настоящее время,— это урав­новешенный смешанный двигатель, предложенный фирме ТСА Финкельстайном [28] (фирма ТСА, Беверли-Хилс, шт. Кали­форния) [28]. Авторы видели опытную установку по проверке принципов работы этого двигателя в 1978 г. на заводе в Лос — Анжелесе. Однако с тех пор не удалось получить ни подроб­ных чертежей, ни фотографий. По фотографии (рис. 1.66) мож­но получить представление о реальных размерах силовых установок Стирлинга. Двигатели Стирлинга двойного действия имеют такие же размеры, как и двигатели Дизеля сравнимой мощности.

ctirling.ru

и цилиндры двойного действия • ru.knowledgr.com

Оплачивающие цилиндры двигателя часто классифицируются тем, являются ли они единственным или двойным действием, в зависимости от того, как рабочая жидкость действует на поршень.

Одностороннего действия

Цилиндр одностороннего действия в двигателе оплаты - цилиндр, в котором рабочая жидкость действует на одну сторону поршня только. Цилиндр одностороннего действия полагается на груз, весны, другие цилиндры, или импульс махового колеса, чтобы выдвинуть поршень назад в другом направлении. Цилиндры одностороннего действия найдены в большинстве видов оплаты двигателя. Они почти универсальны в двигателях внутреннего сгорания (например, бензиновые и дизельные двигатели) и также используются во многих внешних двигателях внутреннего сгорания, таких как Стерлингские двигатели и некоторые паровые двигатели. Они также найдены в насосах и гидроцилиндрах.

Двойного действия

Цилиндр двойного действия - цилиндр, в котором рабочая жидкость действует поочередно с обеих сторон поршня. Чтобы соединить поршень в цилиндре двойного действия к внешнему механизму, такому как шахта заводной рукоятки, отверстие должно быть обеспечено в одном конце цилиндра для поршневого прута, и это оснащено железой или 'наполнением коробки', чтобы предотвратить спасение рабочей жидкости. Цилиндры двойного действия распространены в паровых двигателях, но необычны в других типах двигателя. Много гидравлических и пневматических цилиндров используют их, где необходимо произвести силу в обоих направлениях.

Паровые двигатели

Паровые двигатели обычно используют цилиндры двойного действия. Однако ранние паровые двигатели, такие как атмосферные двигатели и некоторые балансирные двигатели были одностороннего действия. Они часто передавали их силу через луч посредством цепей и 'головы арки', поскольку только напряженность в одном направлении была необходима.

Где они использовались для перекачки стволов шахты и только должны были действовать против груза в одном направлении, проекты одностороннего действия много лет оставались в использовании. Главный стимул к цилиндрам двойного действия прибыл, когда Уотт пытался разработать вращательный балансирный двигатель, который мог использоваться, чтобы вести оборудование через шахту продукции. С единственным цилиндрическим двигателем цилиндр двойного действия дал более гладкую выходную мощность. Двигатель высокого давления, как развито Ричардом Тревизиком, использовал поршни двойного действия и стал моделью для большинства паровых двигателей впоследствии.

Некоторые более поздние паровые двигатели, высокоскоростные паровые двигатели, использовали поршни одностороннего действия нового дизайна. Крейцкопф стал частью поршня и больше не было никакого поршневого прута. Это было по подобным причинам для двигателя внутреннего сгорания, поскольку предотвращение поршневого прута и его печатей позволило более эффективную систему смазывания картера.

Маленькие модели и игрушки часто используют единственные действующие цилиндры по вышеупомянутой причине, но также и уменьшать производственные затраты.

Двигатели внутреннего сгорания

В отличие от паровых двигателей, почти все двигатели внутреннего сгорания использовали цилиндры одностороннего действия.

Их поршни обычно - поршни ствола, где сустав булавки пескаря шатуна в пределах самого поршня. Это избегает крейцкопфа, поршневого прута и его герметизирующей железы, но это также делает поршень одностороннего действия почти важным. Это, в свою очередь, имеет преимущество разрешения легкого доступа к основанию поршня для смазочных материалов, у которых также есть важная функция охлаждения. Это избегает местного перегревания поршня и колец.

Двухтактные двигатели сжатия картера

Маленькие бензиновые двухтактные двигатели, такой что касается мотоциклов, используют сжатие картера, а не отдельного нагнетателя или очищают трубача. Это использует обе стороны поршня как рабочие лица, более низкая сторона поршня, действующего как поршневой компрессор, чтобы сжать входное обвинение, готовое к следующему удару. Поршень все еще рассматривают как одностороннего действия, поскольку только одно из этих лиц производит власть.

Двигатели внутреннего сгорания двойного действия

Некоторые ранние газовые двигатели, такие как оригинальные двигатели Ленуара, приблизительно с 1860, были и сопровождаемыми паровыми двигателями двойного действия в своем дизайне.

Двигатели внутреннего сгорания скоро переключились на цилиндры одностороннего действия. Это было по двум причинам: что касается высокоскоростного парового двигателя, высокая сила на каждом поршне и его шатуне была столь большой, что это поместило большие требования к подшипникам. Поршень одностороннего действия, где направление сил было последовательно сжимающим вдоль шатуна, допускал более трудные документы отношения. Во-вторых, потребность в больших областях клапана, чтобы обеспечить хороший поток газа, требуя небольшого объема для камеры сгорания, чтобы обеспечить хорошее сжатие, монополизировала пространство, доступное в головке цилиндра. Полученный из парового двигателя цилиндр Ленуара был несоответствующим для бензинового двигателя и так новый дизайн, базируемый вокруг poppet клапанов, и поршень ствола одностороннего действия появился вместо этого.

Чрезвычайно большие газовые двигатели были также построены как воздуходувные машины для доменных печей, с одним или двумя чрезвычайно большими цилиндрами и приведены в действие горением газа печи. Они, особенно построенные Körting, использовали цилиндры двойного действия. Газовые двигатели требуют минимального сжатия своего обвинения, по сравнению с бензином или двигателями воспламенения сжатия, и таким образом, дизайн цилиндров двойного действия все еще соответствовал, несмотря на их узкие, замысловатые проходы.

Цилиндры двойного действия нечасто использовались для двигателей внутреннего сгорания с тех пор, хотя Burmeister & Wain сделала цикл с 2 ударами (2-SCDA) дизелями двойного действия для морского толчка до 1930. Первое, 7 000 л. с., было приспособлено в британском MV Amerika (United Baltic Co.) в 1929. Два B&W двигатели SCDA соответствовали к в 1937 произведенным 24 000 л. с. каждому.

Трахинотус военного корабля США

В 1935 американский подводный Трахинотус военного корабля США был приказан как часть класса Высоты, Шесть лодок были построены с тремя различными проектами дизельного двигателя от различных производителей. Трахинотус был оснащен H.O.R. Двигатели (Hooven-Owens-Rentschler) двойного действия с 8 цилиндрами, которые были построенной из лицензии версией ЧЕЛОВЕКА вспомогательные двигатели крейсера Лейпциг. Вследствие ограниченного пространства, доступного в пределах субмарин, или противоположный поршень или, в этом случае, двигатели двойного действия были одобрены для того, чтобы быть более компактными. Двигатели трахинотусов были полным провалом и были разрушены во время испытаний прежде даже оставить Островную военную верфь Кобылы. Трахинотус был запасен в течение восьми месяцев до 1938, в то время как двигатели были заменены. Даже тогда двигатели были расценены как неудовлетворительные и были заменены двигателями Фэрбенкской Азбуки Морзе в 1942. В то время как Трахинотус все еще строился, субмарины класса Сэлмона были заказаны. Три из них были построены Электроходом с развитием с 9 цилиндрами H.O.R. двигатель. Хотя не столь большая неудача как двигатели Трахинотусов, эта версия была все еще неприятна, и лодки были позже перемоторный с теми же самыми двигателями General Motors 16-248 V16 как их однотипные лодки. Построенные субмарины другого Электрохода классов Sargo и Seadragon были также построены с этими двигателями H.O.R. с 9 цилиндрами, но позже перемоторный.

Гидравлические цилиндры

См. главную Гидравлическую цилиндрическую статью.

ru.knowledgr.com

Двигатель внутреннего сгорания двойного действия

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), в частности к дизелям, предназначенным для использования в различных отраслях народного хозяйства, и может найти применение в автотракторостроении, сельхозмашиностроении и т.п. Известны поршневые дизельные ДВС, основанные на кинематическом преобразовании возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала [1]. Как правило, такие двигатели выполняются двухтактными при односторонней работе поршня. Имеется опыт эксплуатации двухтактных двигателей двойного действия, что позволяет удвоить удельную мощность двигателя. Однако такие двигатели имеют сложную конструкцию, что приводит к большим массе и габаритам на единицу мощности. Известен роторный насос, содержащий корпус с выполненными в нем сквозными отверстиями, крышки, вал, поворотную лопасть, жестко скрепленную с валом, и шибер [2]. Такой насос в принципе может работать в режиме двигателя. Однако в реальных условиях работа такого насоса в режиме ДВС роторного типа из-за больших технических проблем практически невозможна. Известен роторный двигатель двойного действия, содержащий цилиндрический корпус с выполненными в нем двумя рядами сквозных отверстий, крышки, установленные на торцах корпуса, вал, установленный в крышках соосно корпусу, поворотную лопасть, жестко скрепленную с валом и выполненную симметричной относительно продольной и перпендикулярной ей плоскостей, проходящих через саму лопасть и ось вала, перегородки, расположенные вокруг вала между лопастями поворотной лопасти, причем поворотная лопасть и перегородки с помощью уплотнительных элементов сопряжены соответственно с внутренней поверхностью корпуса и валом [3]. Недостатком указанного двигателя является сложность вращения и качания лопастей относительно друг друга с различными скоростями, что приводит к снижению массовых и габаритных характеристик двигателя на единицу мощности. Задачей изобретения является повышение удельной мощности двигателя на единицу массы и объема. Эта задача достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания двойного действия, содержащем цилиндрический корпус с выполненными в нем двумя рядами сквозных отверстий, крышки, установленные на торцах корпуса, вал, установленный в крышках соосно корпусу, поворотную лопасть, жестко скрепленную с валом и выполненную симметричной относительно продольной и перпендикулярной ей плоскостей, проходящих через саму лопасть и ось вала, перегородки, расположенные вокруг вала между лопастями поворотной лопасти, причем поворотная лопасть и перегородки с помощью уплотнительных элементов сопряжены соответственно с внутренней поверхностью корпуса и валом, согласно изобретению ряды сквозных отверстий в корпусе расположены вдоль образующих в диаметральной плоскости корпуса, а перегородки жестко скреплены с внутренней поверхностью корпуса и установлены в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения сквозных отверстий вкорпусе, поворотная лопасть с помощью уплотнительных элементов дополнительно сопряжена с внутренними поверхностями крышек, на одном конце вала вне корпуса установлено задающее устройство, а на другом конце выполнено глухое осевое отверстие, соединенное с двумя рядами сквозных отверстий, расположенных вдоль образующих вала в плоскости, перпендикулярной плоскости продольной симметрии поворотной лопасти, на крышке со стороны задающего устройства установлены связанные с ним насосы, соединенные с помощью топливопроводов с форсунками, установленными в симметрично расположенных сквозных отверстиях крышки. Кроме того, уплотнительные элементы выполнены из термостойкого материала, а задающее устройство выполнено в виде профилированного кулачка. На фиг. 1 изображен общий вид ДВС в разрезе; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1. ДВС имеет цилиндрический корпус 1, в котором выполнено два ряда сквозных отверстий а. Эти отверстия расположены вдоль образующих в диаметральной плоскости O-O. На торцах корпуса 1 установлены крышки 2 и 3. Между крышками соосно корпусу установлен вал 4. На валу установлена жестко скрепленная с ним поворотная лопасть 5. Эта лопасть выполнена симметричной относительно продольной плоскости М-М поворотной лопасти, а также плоскости N-N, перпендикулярной плоскости М-М. Обе плоскости М-М и N-N проходят через саму поворотную лопасть и ось вала. На одном конце вала 4 вне корпуса установлено задающее устройство 6, выполненное в виде профилированного кулачка. Две перегородки 7 установлены в плоскости Р-Р, перпендикулярной диаметральной плоскости O-O. Эти перегородки жестко скреплены с внутренней поверхностью корпуса 1 и с помощью уплотнительных элементов 8 сопряжены с валом 4. Поворотная лопасть 5 с помощью аналогичных уплотнительных элементов 9 сопряжена с внутренними поверхностями корпуса 1 и крышек 2 и 3. Уплотнительные элементы 8 и 9 выполнены из термостойкого материала. На крышке 2 со стороны задающего устройства установлены связанные с ним топливные насосы 10, а в симметрично расположенных сквозных отверстиях этой крышки установлены форсунки 11, соединенные с насосами топливопроводами 12. Между корпусом 1 и валом 4 с помощью поворотной лопасти 5 и двух перегородок 7 образовано попарно четыре камеры б и в. На другом конце вала 4 (противоположном от задающего устройства 6) выполнено глухое осевое отверстие г, соединенное с двумя рядами сквозных отверстий д, расположенных вдоль образующих вала 4 в плоскости N-N. На фиг. 1, 2 показано одно из крайних положений поворотной лопасти 5. В представленном положении в камерах б осуществляется газообмен: воздух от воздушного насоса (на чертеже не показан) через осевое отверстие г и сквозные отверстия д поступает в указанные камеры. Одновременно газ, образовавшийся при предыдущем такте, через отверстия а выходит в атмосферу. В камерах в находится сжатый при предыдущем такте воздух. В этот момент задающее устройство 6 воздействует на насос 10 и топливо через топливопровод 12 и форсунки 11 поступает в камеры в. Давление в этих камерах возрастает и поворотная лопасть 5 начинает вращательное движение по часовой стрелке. При этом в камерах б перекрываются сквозные отверстия д перегородкой, а сквозные отверстия а поворотной лопастью. Газообмен в камерах б перекрывается и находящийся в них воздух сжимается до момента прихода поворотной лопасти в новое крайнее положение. В это время открываются сквозные отверстия а и д в камерах в и в них происходит газообмен. В камерах б происходит впрыск топлива и поворотная лопасть начинает движение против часовой стрелки. Каждый ход поворотной лопасти является рабочим, что и определяет двойное действие двигателя. Последнее, а также существенное сокращение массы и объема ДВС по сравнению с конструкцией классического дизеля позволяют на порядок повысить удельную мощность ДВС.

Формула изобретения

1. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ДВОЙНОГО ДЕЙСТВИЯ, содержащий цилиндрический корпус с выполненными в нем двумя рядами сквозных отверстий, крышки, установленные на торцах корпуса, вал, установленный в крышках соосно с корпусом, поворотную лопасть, жестко скрепленную с валом и выполненную симметричной относительно продольной и перпендикулярной ей плоскостей, проходящих через саму лопасть и ось вала, перегородки, расположенные вокруг вала между лопастями поворотной лопасти, причем поворотная лопасть и перегородки с помощью уплотнительных элементов сопряжены соответственно с внутренней поверхностью корпуса и валом, отличающийся тем, что в нем ряды сквозных отверстий в корпусе расположены вдоль образующих в диаметральной плоскости корпуса, а перегородки жестко скреплены с внутренней поверхностью корпуса и установлены в плоскости, перпендикулярной к плоскости расположения сквозных отверстий в корпусе, поворотная лопасть с помощью уплотнительных элементов дополнительно сопряжена с внутренней поверхностью крышки, на одном конце вала вне корпуса установлено задающее устройство, а на другом конце выполнено глухое осевое отверстие, соединенное с двумя рядами сквозных отверстий, расположенных вдоль образующих вала в плоскости, перпендикулярной к плоскости продольной симметрии поворотной лопасти, на крышке со стороны задающего устройства установлены связанные с ним насосы, соединенные с помощью топливопроводов с форсунками, установленными в симметрично расположенных сквозных отверстиях крышки. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что уплотнительные элементы выполнены из термостойкого материала. 3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что задающее устройство выполнено в виде профилированного кулачка.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 26.10.1993

Номер и год публикации бюллетеня: 10-2001

Извещение опубликовано: 10.04.2001        

bankpatentov.ru