WO2024258317A1 - Способ и механическое устройство совместного движения поршней в двухпоршневом двигателе - Google Patents
Способ и механическое устройство совместного движения поршней в двухпоршневом двигателе Download PDFInfo
- Publication number
- WO2024258317A1 WO2024258317A1 PCT/RU2024/050126 RU2024050126W WO2024258317A1 WO 2024258317 A1 WO2024258317 A1 WO 2024258317A1 RU 2024050126 W RU2024050126 W RU 2024050126W WO 2024258317 A1 WO2024258317 A1 WO 2024258317A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- pistons
- movement
- joint movement
- piston
- mechanical device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/28—Engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders
Definitions
- the invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to lever mechanisms of heat engines and can find application in various machines for driving rotating working bodies.
- a method of joint movement of pistons in a V-shaped engine in which both pistons move together along different planes along intersecting guides in opposite directions: when one piston goes up, the other piston moves down (A.F. Krainev. Mechanics of machines. Fundamental dictionary / / M.: Mechanical engineering. - 2020, p. 440, diagrams (a) and (b)) - analogue.
- the disadvantage of the known method is the movement of the pistons in intersecting directions in opposite directions, leading to a discrepancy between the thermodynamic cycle of the engine and the ideal Carnot cycle of converting thermal energy into mechanical energy of rotation of the driven cranks, which leads to low engine efficiency.
- the invention is based on the technical problem of simplifying the design of the engine, reducing its dimensions and increasing the efficiency of converting thermal energy into mechanical energy of rotation of the cranks.
- the technical result is achieved due to the fact that in the method of joint movement of pistons in a two-piston engine, the said pistons are moved along guides located in the same plane on the same vertical straight line and impart to them joint movement in the same direction for both pistons with unequal variable speeds in such a way that when moving the said pistons both in one direction and in the other, the upper piston moves at a higher speed than the lower piston to ensure an increase in the working volume between these pistons when they move together in one direction or a decrease in the working volume between these pistons when they move together in the opposite direction.
- this mechanical device for the joint movement of pistons, implementing the method specified in the invention, is made in the form of two mechanisms installed one inside the other and kinematically connected to each other, containing two three-hinged connecting rods of the same length, installed symmetrically to the vertical guide of both pistons for the kinematic connection of the lower and upper pistons with the driven cranks through cylindrical hinges made with axes of rotation parallel to each other.
- Fig. 1 shows a general view of a mechanical device that implements the proposed method of joint movement of pistons in a two-piston engine, in which, during their joint movement in one direction, one of them moves at a higher speed compared to the speed of the other piston.
- the specified mechanical device for the joint movement of the upper 1 and lower 2 pistons with rods contains a closed kinematic chain of lever links 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 and 10, pivotally connected to each other and to the rods of both coaxially located upper 1 and lower 2 pistons, as well as to both driven cranks 11 and 12 with rotation axes Su and SD •
- the proposed mechanical device which implements the claimed method of joint movement of pistons in a two-piston engine, operates as follows.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Способ совместного движения заключается в том, что поршни перемещают по направляющим, расположенным в одной плоскости на одной вертикальной прямой линии и сообщают им совместное движение в одном и том же для обоих поршней направлениями с неодинаковыми между собой переменными скоростями таким образом, что при их перемещении как в одну, так и в другую сторону верхний поршень перемещают с большей скоростью, чем нижний поршень для обеспечения увеличения рабочего объема между этими поршнями при их совместном движении в одну сторону (вверх) или уменьшения рабочего объема между этими поршнями при их совместном противоположном движении в другую сторону (вниз). Реализующее способ механическое устройство выполнено в виде двух установленных один внутри другого и кинематически связанных между собой наружного и внутреннего механизмов, содержащих по два симметрично установленных трехшарнирных шатуна.
Description
Способ и механическое устройство совместного движения поршней в двухпоршневом двигателе
Изобретение относится к области машиностроения , в частности к рычажным механизмам тепловых двигателей и может найти применение в различных машинах для привода вращающихся рабочих органов .
Известен способ совместного движения поршней в V- образном двигателе , в котором оба поршня совместно перемещаются по разным плоскостям по пересекающимся между собой направляющими в противоположных направлениях когда один поршень идет вверх , то другой поршень движется вниз (А . Ф . Крайнев . Механика машин . Фундаментальный словарь / / М . : Машиностроение . - 2020 , с . 440 , схемы ( а ) и ( б) ) - аналог .
Недостатком известного способа является движение поршней по пересекающимся направлениям в противоположных направлениях , приводящее к несовпадению термодинамического цикла работы двигателя с идеальным циклом Карно преобразования тепловой энергии в механическую энергию вращения ведомых кривошипов , что приводит к низкому КПД двигателя .
Наиболее близким по технической сущности к достигаемому эффекту является способ совместного движения поршней в двухпоршневом оппозитном двигателе , заключающийся в том, что оба поршня одновременно перемещают по разным прямолинейным направляющим, расположенным в параллельных плоскостях и задают им встречное движение с одинаковой для обоих поршней скоростью (И . И .Артоболевский . Механизмы в современной
технике . Т . 2 . Кулисно -рычажные и кривошипно -ползунные механизмы . М . : Наука . - 1979 - стр . 487 , схема 1496 ) прототип .
Недостатками указанного способа движения поршней в оппозитном двигателе является отсутствие возможности регулирования термодинамического цикла при движении обоих поршней с одинаковой скоростью для его приближения к идеальному циклу Карно с наибольшим КПД ( Кухлинг X . , Справочник по физике . / / М . : Мир . - 1982 - стр . 185 - 187 ) .
Другими недостатками указанного прототипа в виде механического устройства совместного движения поршней в двухпоршневом оппозитном двигателе , выполненного в виде расположенного в разных плоскостях сдвоенного кривошипно -шатунного механизма является сложность конструкции и большие пространственные габариты двигателя .
В основу изобретения положена техническая задача , заключающаяся в упрощении конструкции двигателя , снижении его габаритов и повышении КПД преобразования тепловой энергии в механическую энергии вращения кривошипов .
Получение технического результата достигается за счет того , что в способе совместного движения поршней в двухпоршневом двигателе , упомянутые поршни перемещают по направляющим, расположенным в одной плоскости на одной вертикальной прямой линии и сообщают им совместное движение в одном и том же для обоих поршней направлении с неодинаковыми между собой переменными скоростями таким образом, что при перемещении упомянутых поршней как в одну , так и в другую сторону , верхний поршень перемещают
с большей скоростью , чем нижний поршень для обеспечения увеличения рабочего объема между этими поршнями при их совместном движении в одну сторону или уменьшения рабочего объема между этими поршнями при их совместном противоположном движении в другую сторону .
Применительно к механическому устройству совместного движения поршней , реализующему указанный в изобретении способ , данное механическое устройство выполнено в виде двух установленных один внутри другого и кинематически связанных между собой механизмов , содержащих по два трехшарнирных шатуна одинаковой длины, установленных симметрично вертикальной направляющей обоих поршней для кинематической связи нижнего и верхнего поршней с ведомыми кривошипами через цилиндрические шарниры, выполненные с параллельными между собой осями вращения .
Сущность изобретения поясняется чертежом на фиг . 1 .
На фиг . 1 представлен общий вид механического устройства , реализующего предлагаемый способ совместного движения поршней в двухпоршневом двигателе , при котором в процессе их совместного движения в одном направлении один из них перемещают с большей скоростью по сравнению со скоростью другого поршня .
Указанное механическое устройство совместного движения верхнего 1 и нижнего 2 поршней со штоками содержит замкнутую кинематическую цепь рычажных звеньев 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 и 10 , шарнирно соединенных между собой и со штоками обоих соосно расположенных верхнего 1 и нижнего 2 поршней , а также с обоими ведомыми кривошипами 11 и 12 с осями вращения Су и СД • Данное механическое устройство выполнено в виде двух
установленных один внутри другого и кинематически связанных между собой наружного механизма GCPDL и внутреннего механизма MEPFN , где наружный механизм GCPDL содержит два трехшарнирных шатуна ACG и BDL одинаковой длины (AG=BL) , а внутренний механизм MEPFN тоже содержит другие два трехшарнирных шатуна СЕР и PFD также одинаковой длины ( CP=PD) , которые установлены симметрично вертикальной направляющей в виде прямой линии О3О4 . Шатуны ACG , BDL и СЕР , PFD кинематически связывают шток нижнего поршня 2 и шток верхнего поршня 1 с ведомыми кривошипами 11 и 12 , а также внутренний MEPFN и наружный GCPDL механизмы между собой через цилиндрические шарниры А, С , G , L , D , В , Е , М , Т , N , F и Р , выполненные с параллельными между собой осями вращения , которые вместе с поршнями 1 и 2 установлены по одну сторону от ведомых кривошипов 11 и 12 .
Предлагаемое механическое устройство , осуществляющее заявляемый способ совместного движения поршней в двухпоршневом двигателе , работает следующим образом .
При движении верхнего поршня 1 в плоскости по вертикальной прямой линии 0304 с большей скоростью
' чем движение нижнего поршня 2 с меньшей скоростью V2 в одну сторону (например , вверх) происходит требуемое увеличение рабочего объема между поршнями 1 и 2 , а при их совместном движении в другую сторону (например , вниз по прямой О3О4 ) , наоборот происходит требуемое уменьшение рабочего объема между поршнями 1 и 2 , что обеспечивает приближение термодинамического цикла двигателя к идеальному циклу Карно и приводит к увеличению КПД
теплового двухпоршневого двигателя (Кухлинг X. , Справочник по физике. / / М. : Мир. - 1982 - стр.185-187) .
Достигаемый в предлагаемом изобретении положительный эффект заключается в следующем:
1) Упрощение конструкции и процесса сборки предлагаемого механического устройства совместного движения обоих поршней за счет расположения всех рычажных звеньев и направляющих этих поршней в одной плоскости и выполнения всех шарнирных соединений цепи с параллельными осями вращения .
2) Уменьшение пространственных габаритов теплового двухпоршневого двигателя за счет расположения обоих поршней и обоих механизмов по одну сторону от ведомых кривошипов .
3) Увеличение КПД процесса преобразования в данном двухпоршневом двигателе тепловой энергии в механическую энергию вращения ведомых кривошипов (а следовательно, и возможность увеличения выходной мощности теплового двигателя) - достигается за счет реализации способа совместного движения обоих поршней, при котором в процессе движения верхнего поршня с большей скоростью У1 > У2 > происходит требуемое (согласно цикла Карно по графику в книге Кухлинг X. , Справочник по физике. / / М. : Мир. - 1982 - стр.185) увеличение рабочего объема между поршнями 1 и 2 при их совместном движении вверх, а затем при совместном движении обоих поршней с V > V2 в обратном направлении (т.е.вниз) - происходит требуемое по циклу Карно уменьшение рабочего объема между этими соосно установленными поршнями 1 и 2.
Claims
Формула изобретения
1 . Способ совместно го движения поршней в двухпоршневом двигателе , заключающийся в том, что возвратно-поступательное движение поршней , по направляющим преобразуют во вращательное движение ведомых кривошипов , отличающийся тем, что поршни перемещают по направляющим, расположенным в одной плоскости на одной вертикальной прямой линии и сообщают им совместное движение в одном и том же для обоих поршней направлении с неодинаковыми между собой переменными скоростями таким образом, что при перемещении упомянутых поршней как в одну , так и в другую сторону верхний поршень перемещают с большей скоростью, чем нижний поршень для обеспечения увеличения рабочего объема между этими поршнями при их совместном движении в одну сторону или уменьшения рабочего объема между этими поршнями при их совместном противоположном движении в. другую сторону .
2 . Способ по п . 1 , отличающийся тем, что в процессе совместного движения обоих поршней по направляющей в одном: направлении , изменяют соотношение скоростей их движения , например , от минимума в начале их движения до максимума в середине этого движения .
М е х а н и ч е с к о е у с т р о й с т в о совместного движения поршней в двухпоршневом двигателе , содержащее замкнутую кинема т ич е с кую цепь рыч ажных звень ев
нирно соединенных между собой и со штоками обоих соосно расположенных поршней , отличающееся тем, что механическое устройство выполнено в виде двух установленных один внутри другого
кинематически
6
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
связанных между собой наружного и внутреннего механизмов , содержащих по два трехшарнирных шатуна одинаковой длины, у с т а н о в л е н н ы х с и м е т р и ч н о вер т и к а л ь н о й н а п р а в л я ющ е й обоих поршней для кинематической связи нижнего и верхнего поршней с ведомыми кривошипами через цилиндрические шарниры, выполненные с параллельными между собой осями вращения , причем при перемещении поршней как в одну, так и в другую сторону верхний поршень перемещают с большей скоростью, чем нижним поршень .
4 . Механическое устройство по п . З , отличающееся тем, что наружный и внутренний механизмы, совместно с нижним и верхним поршнями установлены по одну сторону от ведомых кривошипов .
7
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2023115757 | 2023-06-15 | ||
| RU2023115757A RU2819964C1 (ru) | 2023-06-15 | Способ и механическое устройство совместного движения поршней в двухпоршневом двигателе |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2024258317A1 true WO2024258317A1 (ru) | 2024-12-19 |
Family
ID=93852529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2024/050126 Pending WO2024258317A1 (ru) | 2023-06-15 | 2024-06-15 | Способ и механическое устройство совместного движения поршней в двухпоршневом двигателе |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2024258317A1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2963854A (en) * | 1958-03-28 | 1960-12-13 | Philips Corp | Hot-gas reciprocating engine |
| US3220177A (en) * | 1961-11-16 | 1965-11-30 | Philips Corp | Thermodynamic reciprocating machine of the displacer-piston type |
| SU1364763A1 (ru) * | 1986-06-04 | 1988-01-07 | Оренбургский политехнический институт | Привод двигател с внешним подводом теплоты |
| RU2035607C1 (ru) * | 1991-02-25 | 1995-05-20 | Альберт Минахметович Ахтямов | Привод для двигателя с внешним подводом теплоты |
-
2024
- 2024-06-15 WO PCT/RU2024/050126 patent/WO2024258317A1/ru active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2963854A (en) * | 1958-03-28 | 1960-12-13 | Philips Corp | Hot-gas reciprocating engine |
| US3220177A (en) * | 1961-11-16 | 1965-11-30 | Philips Corp | Thermodynamic reciprocating machine of the displacer-piston type |
| SU1364763A1 (ru) * | 1986-06-04 | 1988-01-07 | Оренбургский политехнический институт | Привод двигател с внешним подводом теплоты |
| RU2035607C1 (ru) * | 1991-02-25 | 1995-05-20 | Альберт Минахметович Ахтямов | Привод для двигателя с внешним подводом теплоты |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU693954B2 (en) | A reciprocating machine | |
| US3319416A (en) | Engine function timing control | |
| WO2024258317A1 (ru) | Способ и механическое устройство совместного движения поршней в двухпоршневом двигателе | |
| KR920701625A (ko) | 내연기관에서의 장치 | |
| RU2819964C1 (ru) | Способ и механическое устройство совместного движения поршней в двухпоршневом двигателе | |
| US4498430A (en) | Linear reciprocating piston engine | |
| US20160047243A1 (en) | Expander for a heat engine | |
| US4257231A (en) | Heat engine | |
| RU2036322C1 (ru) | Поршневая машина с изменяемым рабочим объемом | |
| RU2812540C1 (ru) | Многопоршневой двигатель | |
| JP6409476B2 (ja) | エンジン | |
| RU2349813C1 (ru) | Двухвальный кривошипно-шатунный механизм | |
| RU2026499C1 (ru) | Реактивная тепловая машина | |
| RU221776U1 (ru) | Исполнительный механизм поршневого компрессора | |
| JP2005171857A (ja) | ４サイクル往復動式エンジン | |
| SU1760167A1 (ru) | Групповой привод штанговых скважинных насосов | |
| RU221769U1 (ru) | Исполнительный механизм машины объемного действия | |
| RU2184865C1 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания | |
| WO2022075960A1 (ru) | Устройство и способ преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот | |
| SU177750A1 (ru) | Автооператор | |
| RU221775U1 (ru) | Исполнительный механизм поршневого воздушного компрессора | |
| RU2613748C2 (ru) | Кривошипно-шатунный механизм | |
| SU1696741A1 (ru) | Устройство дл импульсного сжати | |
| RU2089767C1 (ru) | Бесшатунный механизм для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное и наоборот | |
| RU2180062C2 (ru) | Устройство преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное с устройством фиксации крайних положений зубчатой рамки |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 24823801 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |