RU2698867C1

RU2698867C1 - Piston machine

Info

Publication number: RU2698867C1
Application number: RU2018138687A
Authority: RU
Inventors: Александр Григорьевич Соколов
Priority date: 2018-11-01
Filing date: 2018-11-01
Publication date: 2019-08-30

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: piston machine is intended for use in machine building as a motor, compressor or pump. Proposed machine comprises casing accommodating drive shaft, cylinders and pistons with central bores to receive axles with channels filled with working medium. Pistons can rotate and reciprocate relative to cylinders. On outer surface of pistons there are closed longitudinal screw grooves, in which there are leashes protruding beyond helical grooves. Parts of leashes are fixed. Torque is transmitted to pistons and therefrom via splined joints ensuring free movement of pistons along cylinder axes. On inner surface of axial hole of pistons there are longitudinal channels providing during piston rotation to their alignment with appropriate channels made in piston axis, supply of working medium into cylinders and its displacement from them along preset cycle. Arrangement of the longitudinal channels, their length, width and depth are related to the shape, position, number of helical grooves made on the cylindrical surface of the piston, and volumetric characteristics of the piston machine. In the housing there are channels filled with working medium for injection and displacement of working medium from the machine. Each piston is put on its axis, cylinders, pistons and axes of pistons are arranged in the housing axially relative to the axis of the drive shaft. Drive shaft is fixed in housing with possibility of rotation around its axis. Gear wheel kinematically connected with gears fitted on pistons is fixed on drive shaft. These gears are kinematically connected to pistons through spline joints providing for transfer to pistons or removal of torque from them.

EFFECT: increased power, torque, efficiency, as well as efficiency of piston machine at its operation in pump-compressor mode.

3 cl, 5 dwg

Description

Машина относится к области машиностроения, а именно к поршневым моторам, насосам, компрессорам, и может быть использовано в различных отраслях техники для придания вращательного движения исполнительным механизмам, перекачки жидкостей или нагнетания газов.The machine belongs to the field of mechanical engineering, namely to piston motors, pumps, compressors, and can be used in various fields of technology to impart rotational movement to actuators, pump liquids or pump gases.

Известна поршневая машина, патент RU RU №2336419 С1, содержащая корпус, разделенный на две части, которые жестко связаны между собой центральной осью, в корпусе размещен полый приводной вал, цилиндрические полости частей корпуса и приводного вала выполнены таким образом, что образуют единую цилиндрическую полость, в которой размещены, как минимум, два поршня, надетых на центральную ось таким образом, что они могут совершать относительно оси вращательное и возвратно-поступательное движения, цилиндрическая полость поршнями и перегородкой разделена на рабочие цилиндры, на наружной поверхности поршней выполнены замкнутые продольные винтовые канавки, в которых размещены поводки, части поводков, выступающие за пределы винтовых канавок, зафиксированы в частях корпуса, поршни соединены с приводным валом шлицевым соединением, обеспечивающим свободное перемещение поршней вдоль оси вала и передачу крутящего момента между ними, шлицевое соединение второго поршня с приводным валом выполнено с угловым смещением относительно шлицевого соединения первого поршня по направлению вращения приводного вала, в корпусе, приводном валу, перегородке и центральной оси выполнены отверстия и полости, образующие золотниковое устройство, обеспечивающие подачу рабочего тела в цилиндры и вытеснение его из цилиндров по заданному циклу.Known piston machine, patent RU RU No. 2336419 C1, comprising a housing divided into two parts that are rigidly connected to each other by a central axis, a hollow drive shaft is placed in the housing, the cylindrical cavities of the parts of the housing and the drive shaft are made in such a way that they form a single cylindrical cavity in which at least two pistons are placed, worn on the central axis in such a way that they can rotate and reciprocate with respect to the axis, the cylindrical cavity with pistons and a partition They are mounted on working cylinders, closed longitudinal helical grooves are made on the outer surface of the pistons, in which the leashes are located, the parts of the leashes protruding outside the screw grooves are fixed in the housing parts, the pistons are connected to the drive shaft by a spline connection, which allows the pistons to move freely along the shaft axis and torque transmission between them, spline connection of the second piston with the drive shaft is made with an angular offset relative to the spline connection of the first piston in the direction of rotation a drive shaft in the housing, the drive shaft, the partition and the central axis of the cavity and provided with holes, forming the spool device for applying the working fluid in the cylinder and the displacement of its cylinder at a given cycle.

Недостатком аналога является то, что у него отсутствует принятый в данных машинах приводной вал, а это усложняет его использование взамен применяемых поршневых машин. Кроме этого, золотниковая система прототипа конструктивно и технологически сложна, имеет протяженные каналы малого сечения, что значительно увеличивает динамические потери в ней, тем самым, снижается производительность и КПД поршневой машины.The disadvantage of the analogue is that it does not have a drive shaft adopted in these machines, and this complicates its use instead of the used piston machines. In addition, the spool system of the prototype is structurally and technologically complex, has extended channels of small cross section, which significantly increases the dynamic losses in it, thereby reducing the productivity and efficiency of the piston machine.

Наиболее близкой к заявляемой машине является поршневая машина патент RU №2625606 С1. Поршневая машина, содержит корпус, в котором размещен полый приводной вал и, как минимум, два поршня, надетых на центральную ось с возможностью совершать относительно оси и корпуса вращательное и возвратно-поступательное движения, внутренняя цилиндрическая полость машины поршнями и перегородками разделена на рабочие цилиндры, на наружной поверхности поршней выполнены замкнутые продольные винтовые канавки, в которых размещены поводки, выступающие за пределы винтовых канавок части поводков зафиксированы относительно корпуса, поршни соединены с приводным валом шлицевым соединением, обеспечивающим свободное перемещение поршней вдоль оси вала и передачу крутящего момента между ними, шлицевое соединение второго поршня с приводным валом выполнено с угловым смещением относительно шлицевого соединения первого поршня по направлению вращения приводного вала, в корпусе и центральной оси выполнены каналы, заполненные рабочим телом, при этом в корпусе размещены цилиндры, которые совместно с полостью приводного вала образуют внутреннюю цилиндрическую полость машины, первый цилиндр зафиксирован в корпусе, а второй цилиндр зафиксирован относительно первого цилиндра через центральную ось, на внутренней поверхности осевого отверстия поршней выполнены продольные каналы, обеспечивающие при провороте поршней до их совмещения с соответствующими каналами, выполненными в центральной оси, подачу рабочего тела в цилиндры и вытеснение его из цилиндров по заданному циклу, при этом расположение продольных каналов, их длина, ширина и глубина увязаны с формой, положением, количеством винтовых канавок, изготовленных на цилиндрической поверхности поршня, и объемными характеристиками поршневой машины, кроме этого, приводной вал поршневой машины кинематически, через промежуточный вал, связан с выходным валом, закрепленным на центральной оси с возможностью вращения относительно корпуса.Closest to the claimed machine is a piston machine patent RU No. 2625606 C1. A piston machine comprises a housing in which a hollow drive shaft and at least two pistons are mounted on the central axis with the ability to rotate and reciprocate relative to the axis and housing, the internal cylindrical cavity of the machine is divided into working cylinders by pistons and baffles, on the outer surface of the pistons, closed longitudinal helical grooves are made, in which leashes are located, protruding beyond the helical grooves of the part of the leashes are fixed relative to the housing, the pistons with are connected to the drive shaft with a spline connection providing free movement of the pistons along the shaft axis and transmission of torque between them, the spline connection of the second piston and the drive shaft is made with an angular offset relative to the spline connection of the first piston in the direction of rotation of the drive shaft, channels are made in the housing and the central axis filled with a working fluid, while cylinders are placed in the housing, which together with the cavity of the drive shaft form the inner cylindrical cavity of the machine, the first the cylinder is fixed in the housing, and the second cylinder is fixed relative to the first cylinder through the central axis, longitudinal channels are made on the inner surface of the axial bore of the pistons, which, when the pistons are rotated before they are combined with the corresponding channels made in the central axis, supply the working fluid to the cylinders and displace it of cylinders in a given cycle, while the location of the longitudinal channels, their length, width and depth are related to the shape, position, number of screw grooves made on of cylindrical surface of the piston, the piston and volume characteristics of the machine, in addition, the piston engine drive shaft kinematically via an intermediate shaft, is connected to an output shaft fixed on a central axis for rotation relative to the housing.

Недостатком прототипа является то, что используемая в прототипе осевая компоновка цилиндров затрудняет увеличение количества рабочих цилиндров поршневой машины, что ограничивает ее силовые характеристики в режиме мотора и производительность при работе в режиме насоса-компрессора. Кроме этого, прототип наиболее эффективен как гидравлический мотор-насос, у которого в качестве рабочего тела используются масла. Использование газов в качестве рабочего тела при отсутствии смазки может привести к его заклиниванию или к резкому сокращению его ресурса.The disadvantage of the prototype is that the axial arrangement of the cylinders used in the prototype makes it difficult to increase the number of working cylinders of the piston machine, which limits its power characteristics in the motor mode and productivity when working in the pump-compressor mode. In addition, the prototype is most effective as a hydraulic motor pump, in which oils are used as a working fluid. The use of gases as a working fluid in the absence of lubrication can lead to its jamming or to a sharp reduction in its resource.

Задачей заявляемого изобретения является создание компактной поршневой машины, обладающей высокими мощностными характеристиками и производительностью, которая может эффективно использоваться как гидравлический мотор-насос, так и как пневматический мотор-компрессор.The objective of the invention is the creation of a compact piston machine with high power characteristics and performance, which can be effectively used as a hydraulic motor pump, and as a pneumatic motor compressor.

Технический результат - повышение мощности, крутящего момента, КПД, а также производительности поршневой машины при ее работе в режиме насоса-компрессора, кроме этого, обеспечение возможности получения компактной не материалоемкой машины с необходимым количеством цилиндров, обеспечивающим требуемые от нее технические характеристики.The technical result is an increase in power, torque, efficiency, as well as the performance of a piston machine when it is operating in the pump-compressor mode, in addition, providing the possibility of obtaining a compact, non-material-intensive machine with the required number of cylinders, providing the required technical characteristics from it.

Технический результат достигается тем, что заявляемая поршневая машина содержит корпус, в котором размещены приводной вал, цилиндры и поршни с центральными отверстиями, через которые проходит ось с каналами, заполненными рабочим телом, поршни имеют возможность совершать относительно цилиндров вращательное и возвратно-поступательное движения, на наружной поверхности поршней выполнены замкнутые продольные винтовые канавки, в которых размещены поводки, выступающие за пределы винтовых канавок части поводков зафиксированы, передача крутящего момента на поршни и от него осуществляется через шлицевое соединение, обеспечивающее свободное перемещение поршней вдоль оси цилиндра, на внутренней поверхности осевого отверстия поршней выполнены продольные каналы, обеспечивающие при провороте поршней до их совмещения с соответствующими каналами, выполненными в оси поршня, подачу рабочего тела в цилиндры и вытеснение его из цилиндров по заданному циклу, при этом расположение продольных каналов, их длина, ширина и глубина увязаны с формой, положением, количеством винтовых канавок, изготовленных на цилиндрической поверхности поршня, и объемными характеристиками поршневой машины, в корпусе выполнены каналы, заполненные рабочим телом. При этом каждый из поршней одет на свою ось, в осях поршней выполнены каналы, заполненные рабочим телом, цилиндры, поршни и оси поршней размещены в корпусе аксиально относительно оси приводного вала, приводной вал зафиксирован в корпусе с возможностью вращения вокруг своей оси, на приводном валу зафиксировано зубчатое колесо, кинематически связанное с шестернями, надетыми на поршни, в свою очередь, эти шестерни кинематически связаны с поршнями через шлицевые соединения, обеспечивающие передачу на поршни или снятие с них крутящего момента, в корпусе дополнительно выполнен масляный картер, количество цилиндров определяется характеристиками машины, может изменяться от одного до двенадцати, при наличии от двух до двенадцати цилиндров зубчатое колесо приводного вала вводится в зацепление с шестернями поршней таким образом, при котором обеспечиваются минимальные колебания крутящего момента, либо пульсация рабочего тела.The technical result is achieved by the fact that the inventive piston machine comprises a housing in which a drive shaft, cylinders and pistons with central holes are placed through which an axis passes with channels filled with a working fluid, the pistons are able to rotate and reciprocate with respect to the cylinders the outer surface of the pistons are made closed longitudinal helical grooves in which the leashes are located, protruding beyond the helical grooves of the part of the leashes are fixed, transmission The maximum torque to and from the pistons is through a splined connection that allows the pistons to move freely along the cylinder axis, longitudinal channels are made on the inner surface of the axial bore of the pistons, which, when the pistons are rotated before they are combined with the corresponding channels made in the piston axis, supply the working fluid to cylinders and its displacement from the cylinders according to a given cycle, while the location of the longitudinal channels, their length, width and depth are related to the shape, position, number of screw ditches to made on the cylindrical surface of the piston, the piston and volume characteristics of the machine, the housing has channels filled with working fluid. Moreover, each piston is dressed on its own axis, channels filled with the working fluid are made in the piston axes, cylinders, pistons and piston axes are axially placed in the housing relative to the axis of the drive shaft, the drive shaft is fixed in the housing with the possibility of rotation around its axis, on the drive shaft a gear wheel is fixed kinematically connected to the gears worn on the pistons, in turn, these gears are kinematically connected to the pistons through spline connections, providing torque to the pistons or removing torque from them , an oil sump is additionally made in the housing, the number of cylinders is determined by the characteristics of the machine, can vary from one to twelve, in the presence of two to twelve cylinders the gear wheel of the drive shaft is engaged with the gears of the pistons in such a way that minimal torque fluctuations are provided, or pulsation of the working fluid.

Благодаря новой совокупности существенных признаков в заявляемой поршневой машине аксиальное расположение цилиндров с поршнями позволяет при сохранении компактности поршневой машины увеличить количество одновременно работающих цилиндров от одного до двенадцати (и более), что обеспечит значительное повышение мощности, крутящего момента, производительности при минимальной их пульсации и росте ее габаритов, а при необходимости минимизации габаритов и массы поршневой машины - сокращение количество цилиндров до одного. Кроме этого, наличием зубчатых передач - зубчатое колесо приводного вала - шестерни поршней, связывающих приводной вал с поршнями, изменением их передаточного числа можно повышать величину крутящего момента на приводном валу, производительность процесса нагнетания (перекачки) рабочего тела и снижение их пульсации за счет сдвига рабочих фаз в цилиндрах. Кроме этого, наличие в заявляемой поршневой машине герметичного картера со смазкой обеспечивает снижение в ней потерь на трение, повышение ее рабочего ресурса, а также создает возможность перекачки или при преобразовании давления рабочего тела во вращательное движение использование рабочего тела, не загрязненного смазкой.Thanks to a new set of essential features in the inventive piston engine, the axial arrangement of cylinders with pistons allows, while maintaining the compactness of the piston engine, to increase the number of simultaneously working cylinders from one to twelve (or more), which will provide a significant increase in power, torque, productivity with minimal ripple and growth its dimensions, and if necessary, minimizing the dimensions and mass of the piston machine - reducing the number of cylinders to one. In addition, by the presence of gears — the gear wheel of the drive shaft — the gears of the pistons connecting the drive shaft to the pistons, changing the gear ratio can increase the amount of torque on the drive shaft, the productivity of the process of pumping (pumping) the working fluid and reducing their pulsation due to the shift of the workers phases in the cylinders. In addition, the presence in the inventive piston machine of a sealed crankcase with lubricant provides a reduction in friction losses in it, an increase in its working life, and also creates the possibility of pumping, or when converting the pressure of the working fluid into rotational motion, the use of a working fluid not contaminated with grease.

На фиг. 1 схематично представлен вариант выполнения заявляемой поршневой машины, на фиг. 2…5 - сечения, в которых показаны каналы золотникового устройства.In FIG. 1 schematically shows an embodiment of the inventive piston machine, FIG. 2 ... 5 are sections in which the channels of the spool device are shown.

Заявляемая поршневая машина состоит из корпуса 1, в котором расположен с возможностью вращения приводной вал 2, и размещены цилиндры 3, 4. В цилиндрах 3 и 4 без возможности перемещения зафиксированы центральные оси, соответственно, 5 и 6. В цилиндрах 3 и 4, на центральных осях 5, 6 с возможностью совершать возвратно-поступательное и вращательное движения, соответственно, расположены поршни 7 и 8, делящие полости цилиндров 3, 4 на рабочие камеры I, II, III, IV, соответственно. На поверхности поршней 7 и 8 выполнены продольные замкнутые винтовые канавки 9, 10, в которых размещены поводки 11, 12. Выступающие за пределы винтовых канавок 9, 10 части поводков 11 и 12 зафиксированы в цилиндрах 3, 4. Кроме этого, на поршнях 7 и 8 выполнены продольные пазы 13, 14 и на них надеты шестерни 15 и 16, во внутренней полости которых выполнены продольные пазы 17, 18. При этом продольные пазы 17 и 18 шестерен 15, 16 с пазами 13 и 14, выполненными на поршнях 7, 8, посредством шаровых элементов 19 и 20 образуют шлицевые соединения, обеспечивающие кинематические связи между поршнями 7, 8 и шестернями 15, 16, соответственно. Шестерни 15 и 16, в свою очередь, находятся в зацеплении с зубчатым колесом 21, зафиксированном на приводном валу 2. В торцевой крышке 22 корпуса 1 выполнены каналы 23, 24, 25, обеспечивающие подачу и вытеснение рабочего тела в и из поршневой машины. Канал 23 соединен с выполненным в центральной оси 5 продольным каналом 26 и радиальными каналами 27, 28. Канал 24 соединен радиальным каналом 29, через него с продольными каналами 30 и радиальными каналами 31, 32. При этом радиальные каналы 27 и 31 в соответствии с циклом работы поршневой машины при провороте поршня 7 вокруг оси 5 совмещаются с каналом 33, выполненным на внутренней осевой поверхности поршня 7. В свою очередь канал 33 соединен с рабочей камерой I цилиндра 3. При этом радиальные каналы 28 и 32 также в соответствии с циклом работы поршневой машины при провороте поршня 7 вокруг оси 5 совмещаются с каналом 34, выполненным на противоположной стороне внутренней осевой поверхности поршня 7, который, в свою очередь, соединен с рабочей камерой II цилиндра 3.The inventive piston machine consists of a housing 1, in which the drive shaft 2 is rotatably disposed, and cylinders 3, 4 are placed. In the cylinders 3 and 4, the central axes 5 and 6 are fixed without moving, respectively. In the cylinders 3 and 4, the central axes 5, 6 with the ability to make reciprocating and rotational movements, respectively, the pistons 7 and 8 are located, dividing the cavities of the cylinders 3, 4 into the working chambers I, II, III, IV, respectively. On the surface of the pistons 7 and 8, longitudinal closed helical grooves 9, 10 are made, in which the leads 11, 12 are located. The parts of the leads 11 and 12 protruding beyond the helical grooves 9, 10 are fixed in the cylinders 3, 4. In addition, on the pistons 7 and 8, longitudinal grooves 13, 14 are made and gears 15 and 16 are put on, longitudinal grooves 17, 18 are made in the inner cavity of the grooves. In this case, longitudinal grooves 17 and 18 of gears 15, 16 with grooves 13 and 14 made on pistons 7, 8 , by means of ball elements 19 and 20 form spline joints providing kinematic connections between the pistons 7, 8 and the gears 15, 16, respectively. Gears 15 and 16, in turn, are engaged with a gear wheel 21 fixed on the drive shaft 2. In the end cover 22 of the housing 1, channels 23, 24, 25 are made, which supply and expel the working fluid to and from the piston machine. Channel 23 is connected with a longitudinal channel 26 made in the central axis 5 and radial channels 27, 28. Channel 24 is connected with a radial channel 29, through it with longitudinal channels 30 and radial channels 31, 32. Moreover, the radial channels 27 and 31 in accordance with the cycle the operation of the piston machine when the piston 7 is rotated around the axis 5 is combined with the channel 33 made on the inner axial surface of the piston 7. In turn, the channel 33 is connected to the working chamber I of the cylinder 3. Moreover, the radial channels 28 and 32 are also in accordance with the piston operation cycle cars When the piston 7 about axis 5 rotationally aligned with the channel 34 formed on the opposite side of the internal axial surface of the piston 7, which in turn is connected to the working chamber of the cylinder 3 II.

Канал 25 соединен с выполненным в центральной оси 6 продольным каналом 35 и через него с радиальными каналами 36 и 37. Канал 24 соединен радиальным каналом 38, и через него - продольными каналами 39 и радиальными каналами 40, 41. При этом радиальные каналы 36 и 40 в соответствии с циклом работы поршневой машины при провороте поршня 8 вокруг оси 6 совмещаются с каналом 42, выполненным на внутренней осевой поверхности поршня 8. В свою очередь канал 42 соединен с рабочий камерой III цилиндра 4. При этом радиальные каналы 37 и 41, также в соответствии с циклом работы поршневой машины при провороте поршня 8 вокруг оси 6 совмещаются с каналом 43, выполненным на противоположной стороне внутренней осевой поверхности поршня 8, который, в свою очередь, соединен с рабочей камерой IV цилиндра 4.Channel 25 is connected with a longitudinal channel 35 made in the central axis 6 and through it with radial channels 36 and 37. Channel 24 is connected with a radial channel 38, and through it with longitudinal channels 39 and radial channels 40, 41. Moreover, radial channels 36 and 40 in accordance with the cycle of operation of the piston machine, when the piston 8 is rotated around the axis 6, they are aligned with the channel 42 made on the internal axial surface of the piston 8. In turn, the channel 42 is connected to the working chamber III of the cylinder 4. Moreover, the radial channels 37 and 41, also in according to the work cycle n rshnevoy machine when the piston 8 rotationally around the axis 6 are aligned with the channel 43 formed on the opposite side of the internal axial surface of the piston 8, which, in turn, is connected to the working chamber of the cylinder 4 IV.

Расположение осей 5, 6, продольных каналов 26, 30, 35, 39 и радиальных каналов 27, 31, 28, 32, 36, 40, 37, 41, а также каналов 33, 34, 42, 43 их длина, ширина и глубина увязаны с положением винтовых канавок 9, 10, изготовленных на цилиндрических поверхностях поршней 7, 8, и объемными характеристиками поршневой машины. В совокупности эти каналы, заполненные рабочим телом, образуют золотниковое устройство, которые управляют подачей рабочего тела в рабочие цилиндры I, II, III, IV и вытеснением его из них по заданному циклу.The location of the axes 5, 6, longitudinal channels 26, 30, 35, 39 and radial channels 27, 31, 28, 32, 36, 40, 37, 41, as well as channels 33, 34, 42, 43, their length, width and depth linked to the position of the helical grooves 9, 10, made on the cylindrical surfaces of the pistons 7, 8, and volumetric characteristics of the piston machine. Together, these channels filled with a working fluid form a spool device that controls the supply of the working fluid to the working cylinders I, II, III, IV and forcing it out of them according to a given cycle.

Кроме этого для обеспечения снижения потерь на трение, а также повышения рабочего ресурса во внутренней полости корпуса 1 изготовлен масляный картер 44.In addition, in order to reduce friction losses, as well as increase the working life in the internal cavity of the housing 1, an oil sump 44 is made.

В режиме мотора заявляемая поршневая машина работает следующим образом. При подаче рабочего тела под давлением, например, воздуха, через каналы золотникового устройства 23, 26, 27, 33 (фиг. 1, 2) оно поступает в рабочую камеру I цилиндра 3. За счет давления воздуха в рабочей камере I поршень 7 начинает поступательное движение из левой мертвой точки к правой мертвой точке, при этом зафиксированные в цилиндре 3 поводки 11, воздействуя на берега продольной замкнутой винтовой канавки 9 поршня 7, дополнительно вызывают вращение поршня 7. Таким образом поршень 7 совершает поступательное и вращательное движения. Далее вращательное движение поршня 7, через шаровые элементы 19, расположенные в продольных пазах 13 поршня 7 и продольных пазах 17 шестерни 15, вызывает вращение шестерни 15. При этом шестерня 15, находящаяся в зацеплении с зубчатым колесом 21, зафиксированным на приводном валу 2, передает вращение (крутящий момент) приводному валу 2. Одновременно (фиг. 1, 3) через каналы 34, 32, 30, 29, 24 воздух вытесняется из рабочей камеры II цилиндра 3.In motor mode, the inventive piston machine operates as follows. When the working fluid is supplied under pressure, for example, of air, through the channels of the spool device 23, 26, 27, 33 (Fig. 1, 2), it enters the working chamber I of cylinder 3. Due to the air pressure in the working chamber I, the piston 7 starts translational movement from the left dead center to the right dead center, while the leads 11 fixed in the cylinder 3, acting on the banks of the longitudinal closed helical groove 9 of the piston 7, additionally cause the rotation of the piston 7. Thus, the piston 7 performs translational and rotational movements. Further, the rotational movement of the piston 7, through the ball elements 19 located in the longitudinal grooves 13 of the piston 7 and the longitudinal grooves 17 of the gear 15, causes the rotation of the gear 15. In this case, the gear 15, which is meshed with the gear wheel 21 fixed on the drive shaft 2, transmits rotation (torque) of the drive shaft 2. At the same time (Fig. 1, 3) through the channels 34, 32, 30, 29, 24, the air is displaced from the working chamber II of the cylinder 3.

Одновременно с первым рабочим циклом в рабочей камере I цилиндра 3 воздух под давлением подается в рабочую камеру IV цилиндра 4. При этом воздух через каналы золотникового устройства 25, 35, 37, 43 (фиг. 1, 5) поступает в рабочую камеру IV цилиндра 4. За счет давления воздуха в рабочей камере IV поршень 8 начинает поступательное движение от правой мертвой точки к левой, при этом зафиксированные в цилиндре 4 поводки 12, воздействуя на берега продольной замкнутой винтовой канавки 10 поршня 8, дополнительно вызывают вращение поршня 8. Таким образом поршень 8 совершает поступательное и вращательное движения. Далее вращательное движение поршня 8, через шаровые элементы 20, расположенные в продольных пазах 14 поршня 8 и продольных пазах 18 шестерни 16, вызывает вращение шестерни 16. При этом шестерня 16, находящаяся в зацеплении с зубчатым: колесом 21, зафиксированным: на приводном валу 2, передает вращение (крутящий момент) приводному валу 2. Одновременно (фиг. 1, 4) через каналы 42, 40, 39, 38, 24 воздух вытесняется из рабочей камеры III цилиндра 4.Simultaneously with the first working cycle in the working chamber I of cylinder 3, air under pressure is supplied to the working chamber of cylinder IV 4. In this case, air passes through the channels of the spool device 25, 35, 37, 43 (Fig. 1, 5) into the working chamber of cylinder IV Due to the air pressure in the working chamber IV, the piston 8 begins to translate from the right dead center to the left, while the leads 12 fixed in the cylinder 4, acting on the banks of the longitudinal closed helical groove 10 of the piston 8, additionally cause the rotation of the piston 8. Thus, the piston 8 owls Performs translational and rotational movements. Next, the rotational movement of the piston 8, through the ball elements 20 located in the longitudinal grooves 14 of the piston 8 and the longitudinal grooves 18 of the gear 16, causes the rotation of the gear 16. In this case, the gear 16, which is in engagement with the gear: wheel 21, fixed: on the drive shaft 2 transmits rotation (torque) to the drive shaft 2. At the same time (Fig. 1, 4) through the channels 42, 40, 39, 38, 24, the air is displaced from the working chamber III of the cylinder 4.

После достижения поршнем 7, в цилиндре 3 в рабочих камерах I и II правой мертвой точки воздух под давлением через каналы золотникового устройства 23, 26, 28, 34 поступает в рабочую камеру II, при этом поршень 7 начинает перемещаться из правой мертвой точки к левой совершая поступательное и вращательное движения. Вращательное движение поршня 7 вызывает переход поводков 11 в реверсивную часть продольной замкнутой винтовой канавки 9 за счет чего вращательное движение поршня 7 продолжается в том же направлении. Также как и при первом рабочем цикле в рабочей камере I вращение через шлицевое соединены между поршнем 7 и шестерней 15 передается на шестерню 15 с нее на зубчатое колесо 21 и приводной вал 2. Вращение приводного вала 2 продолжается в том же направлении. При этом перемещение поршня 7 из правой мертвой точки к левой обеспечивает вытеснение воздуха из рабочей камеры I через золотниковые устройство по каналам 33, 31, 30, 29, 24.After reaching the piston 7, in the cylinder 3 in the working chambers I and II of the right dead point, air under pressure through the channels of the spool device 23, 26, 28, 34 enters the working chamber II, while the piston 7 begins to move from the right dead point to the left translational and rotational motion. The rotational movement of the piston 7 causes the leads 11 to transition into the reversible part of the longitudinal closed helical groove 9, whereby the rotational movement of the piston 7 continues in the same direction. As well as during the first working cycle in the working chamber I, the rotation through the splined connection between the piston 7 and the gear 15 is transmitted to the gear 15 from it to the gear wheel 21 and the drive shaft 2. The rotation of the drive shaft 2 continues in the same direction. In this case, the movement of the piston 7 from the right dead center to the left ensures the displacement of air from the working chamber I through the spool device through channels 33, 31, 30, 29, 24.

Аналогичное преобразование давления воздуха (рабочего тела) во вращательное движение приводного вала происходит в цилиндре 4.A similar conversion of air pressure (working fluid) into the rotational movement of the drive shaft occurs in the cylinder 4.

В заявляемой поршневой машине поршень 7 цилиндра 3 через шестерню 15, зубчатое колесо 21, шестерню 16 кинематически связан с поршнем 8 цилиндра 4, поршни 7 и 8 работают в паре. При этом кинематически они связаны таким образом, что, когда один из поршней находится в мертвой точке, другой обеспечивает вращение приводного вала с максимальным крутящим моментом. Кроме этого, движение поршней 7, 8 в цилиндрах 3, 4 является разнонаправленным, что снижает динамические вибрации при работе заявляемой поршневой машины. Для обеспечения такого движения, когда поршень 7 цилиндра 3 находится в левой мертвой точке, поршень 8 цилиндра 4 занимает среднее положение (фиг. 1)In the inventive piston machine, the piston 7 of the cylinder 3 through the gear 15, the gear wheel 21, the gear 16 is kinematically connected with the piston 8 of the cylinder 4, the pistons 7 and 8 are paired. At the same time, they are kinematically coupled in such a way that when one of the pistons is at a dead point, the other provides rotation of the drive shaft with maximum torque. In addition, the movement of the pistons 7, 8 in the cylinders 3, 4 is multidirectional, which reduces dynamic vibrations during operation of the inventive piston machine. To ensure such movement, when the piston 7 of the cylinder 3 is in the left dead center, the piston 8 of the cylinder 4 is in the middle position (Fig. 1)

Для обеспечения реверса поршневой машины изменяются каналы подачи рабочего тела и его вытеснение. Подача рабочего тела производится через канал 24, а его вытеснение - через каналы 23, 25.To ensure the reverse of the piston machine, the supply channels of the working fluid and its displacement are changed. The supply of the working fluid is carried out through channel 24, and its displacement through channels 23, 25.

В случае приложения вращательного движения к приводному валу 2 вращательное движение через шестерни 21, 15, 16, шаровые элементы 19, 20 шлицевых соединений передается на поршни 7, 8, которые начинают совершать принудительные вращательное и возвратно-поступательное движения, что обеспечивает перекачку рабочего тела и его нагнетание, т.е. поршневая машина переходит в режим гидронасоса или компрессора. При этом устройство работает как четырехцилиндровая машина с поршнями двухстороннего действия, что обеспечивает отсутствие холостых ходов - максимальный КПД, минимальную пульсацию рабочего тела и возможность создания высоких давлений рабочего тела.In the case of applying a rotational movement to the drive shaft 2, the rotational movement through the gears 21, 15, 16, spherical spherical joints 19, 20 is transmitted to the pistons 7, 8, which begin to make forced rotational and reciprocating movements, which ensures pumping of the working fluid and its injection, i.e. the piston machine enters the hydraulic pump or compressor mode. At the same time, the device operates as a four-cylinder machine with double-acting pistons, which ensures the absence of idling - maximum efficiency, minimum pulsation of the working fluid and the possibility of creating high pressures of the working fluid.

Количество рабочих цилиндров в заявляемой поршневой машине может изменяться от одного до двенадцати. Требуемое количество цилиндров, их размеры определяются ее назначением, мощностью, крутящим моментом, производительностью, габаритами и др. эксплуатационными требованиями.The number of working cylinders in the inventive piston machine can vary from one to twelve. The required number of cylinders, their sizes are determined by its purpose, power, torque, performance, dimensions and other operational requirements.

Таким образом, за счет введения новой совокупности существенных признаков можно решить поставленную техническую задачу, вытекающую из современного уровня техники.Thus, by introducing a new set of essential features, it is possible to solve the technical problem posed by the current state of the art.

Claims

1. A piston machine comprising a housing in which a drive shaft, cylinders and pistons with central holes are placed through which an axis passes with channels filled with a working fluid, the pistons are able to rotate and reciprocate with respect to the cylinders, on the outer surface of the pistons closed longitudinal helical grooves, in which the leashes are located, protruding beyond the helical grooves of the part of the leashes, are fixed, torque is transmitted to and from the pistons Through a spline connection, which provides free movement of the pistons along the axis of the cylinder, longitudinal channels are made on the inner surface of the axial bore of the pistons, which, when turning the pistons before they are combined with the corresponding channels made in the axis of the piston, supply the working fluid to the cylinders and displace it from the cylinders according to a given cycle, with the location of the longitudinal channels, their length, width and depth linked to the shape, position, number of helical grooves made on the cylindrical surface the piston, and the volumetric characteristics of the piston machine, channels filled with a working fluid are made in the housing, characterized in that each piston is dressed on its own axis, channels filled with the working fluid are made in the piston axes, cylinders, pistons and piston axes are axially relative to the housing axis of the drive shaft, the drive shaft is fixed in the housing with the possibility of rotation around its axis, a gear wheel is fixed on the drive shaft kinematically connected to the gears mounted on the pistons, these gears, in turn, are kinematics They are connected to the pistons through splined connections, which ensure transmission of torque to the pistons or removal of them, and an oil sump is additionally made in the housing.

2. The piston machine according to claim 1, characterized in that the number of cylinders is determined by the required technical characteristics of the machine, can vary from one to twelve.

3. The piston machine according to claim 1 or 2, characterized in that in the presence of two to twelve cylinders, the gear of the drive shaft is engaged with the gears of the pistons in such a way that minimal fluctuations in torque or pulsation of the working fluid are ensured.