Гидроимпульсный маховичный механизм

 

Изобретение относится к гидроимпульсной технике. Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей за счет расширения области использования. При включении привода 4 начинает разгоняться маховик 8. По достижении заданной угловой скорости срабатывает центробежный регулятор и освобождает валик 44. Под действием центробежных сил начинают перемещаться к периферии маховика 8 центробежные грузы 48 с зубчатыми рейками 50, поворачивают зубчатое колесо 45 совместно с валиком 44 и профильным кулачком 46. При повороте профильный кулачок 46 освобождает фиксирующий шарик, удерживающий от поворота ось с элементами 60 зацепления. Последние под действием центробежных сил поворачиваются совместно с осями, выходят в кольцевую проточку 24 маховика 8 и делят ее совместно с кулачками наковальни 6, расположенными в кольцевой проточке 24, на зоны высокого и низкого давления. В начальный момент жидкость через дуговые проточки 12 может перетекать из зоны высокого давления в зону низкого давления. Затем маховик 8 перемещается в окружном направлении относительно дуговых проточек 12, и в зоне высокого давления резко возрастает давление, под действием последнего наковальня 6, преодолевая усилие фиксатора предельного момента, поворачивается совместно с маховиком 8 до взаимодействия профильных бойков наковальни 6 с выступами 32 крышки 3. Происходит удар. В результате энергия в виде ударной волны передается жидкости, которая движется к соплам, на выходе которых образуются тонкие высокоскоростные струи. 11 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК п„80„„1551538 (51) 5 В 25 В 21/02

Я! 1 !1. с: !

МР. ).

ОПИСАНИЕ ИЗОБР Т НИЯ

К А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2!) 4357305/25-28 (22) 04.01.88 (46) 2303.90. Бюл. № 11 (71) Краматорский индустриальный институт (72) 1О. А. Ерфорт, В. Г. Федорченко и В. М. Сибогатов (53) 621.883(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1222528, кл. В 25 В 21/02, !984. (54) ГИДРОИМПУЛЬСНЫЙ МАХОВИЧНЫЙ МЕХАНИЗМ (57) Изобретение относится к гидроимпульсной технике. Цель изобретения — расширение эксплуатационных возможностей за счет расширения области использования. При включении привода 4 начинает разгоняться маховик 8. По достижении заданной угловой скорости срабатывает центробежный регулятор и освобождает валик 44. Под действием центробежных сил начинают перемещаться к периферии маховика 8 центробежные грузы 48 с зубчатыми рейками 50, поворачивают зубчатое колесо 45 совместно с валиком 44 и профильным кулачком 46. При

2 повороте профильный кулачок 46 освобождает фиксирующий шарик, удерживающий от поворота ось с элементами 60 зацепления.

Последние под действием центробежных сил поворачиваются совместно с осями, выходят в кольцевую проточку 24 маховика 8 и делят ее совместно с кулачками наковальни 6, расположенными в кольцевой проточке 24, на зоны высокого и низкого давления. В начальный момент жидкость через дуговые проточки 12 может перетекать из зоны высокого давления в зону низкого давления. Затем маховик 8 перемещается в окружном направлении относительно дуговых проточек 12, и в зоне высокого давления резко возрастает давление. Под действием последнего наковальня 6, преодолевая усилие фиксатора предельного момента, поворачивается совместно с маховиком 8 до взаимодействия профильных бойков наковальни 6 с выступами 32 крышки 3. Происходит удар. В результате энергия в виде ударной волны передается жидкости, которая движется к соплам, на выходе которых образуются тонкие высокоскоростные струи. 11 ил.

1551538

Изобретение относится к гидроимпульсной технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности, использующих установки и оборудование, работа которых основана на использовании гидроимпульсного эффекта, возникающего от коммулятивных струй.

Цель изобретения — расширение эксплуатационных возможностей за счет расширения области использования.

На фиг. 1 изображен гидроимпульсный маховичный механизм, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4— разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 5 — разрез Г-Г на фиг., l; на фиг. 6 — разрез Д-Д на фиг. 1; на фиг. 7 — разрез Е-Е на фиг. 1; на фиг. 8 — разрез Ж-Ж на фиг. 2; на фиг. 9— разрез 3-3 на фиг. 5; на фиг. 10 — разрез И-И на фиг. 7; на фиг. 11 — разрез К-К на фиг. 7.

Гидроимпульсный маховичный механизм содержит корпус 1 с крышками 2 и 3, установленный на крышке 2 привод 4 с выходным валом 5, размещенные в корпусе 1 наковальню 6 с осью 7 на торце, установленной с возможностью вращения в крышке

3, маховик 8, размешенный с возможностью вращения в наковальне 6, фланец 9, соединяющий выходной вал 5 привода 4 с маховиком 8, и устройство управления скоростью взаимодействия маховика 8 с наковальней 6.

На боковой поверхности корпуса 1 равномерно по окружности закреплены три резьбовых штуцера 10. Наковальня 6 выполнена в виде стакана, охватывающего маховик 8, имеющего на боковой поверхности равномерно расположенные по окружности три сквозных радиальных отверстия 11. На внутренней поверхности стенки стакана выполнены две дуговые проточки 12 и управляющая канавка 13, на дне стакана, обращенном к маховику 8, выполнены три продольные дорожки 14. На торце стакана выполнены два диаметрально расположенных профильных бойка 15 со сквозными отверстиями 16, оси которых параллельны оси стакана, и две диаметрально расположенные лунки 17. На внутренней поверхности стенки наковальни 6 расположены три кулачка 18, которые закреплены винтами 19. Маховик 8 выполнен с центральным ступенчатым по длине глухим отверстием 20, пересекающим последнее диаметральным каналом 21, сквозным радиальным каналом 22, выходящим в центральное гл ухое отверстие 20 и перекрещивающимся под прямым углом с диаметральным каналом 21, тангенциальным каналом 23, выходящим в сквозной радиальный канал

22, с кольцевой проточкой 24, расположенной на его наружной цилиндрической поверхности, в которой располагаются бойки 15 наковальни 6. На внешнем торце маховика 8, обращенном к наковальне 6, выполнены три сквозных отверстия 25, равномерно расположенные по окружности и выходящие в кольцевую проточку 24, три тангенциальных профильных паза 26, каждый из которых выходит на цилиндрическую поверхность маховика 8, и три глухих отверстия 27, вход каждого из которых расположен в соответствующем профильном пазу 26.

На цилиндрической поверхности кольцевой проточки 24 маховика 8 равномерно по окружности выполнены три секторных паза

28, каждый из которых сосбщен с соответствующим глухим отверстием 27. Каждое из глухих отверстий 27 соединено с центральным ступенчатым глухим отверстием 20 радиальным каналом 29.

Крышка 3 выполнена с центральным выступом-штангой 30. На торце крышки 3, обращенном к корпусу l, выполнены цен10

В диаметральном канале 21 маховика 8 с возможностью осевого перемещения размещены центробежные грузы 48, каждый из которых подпружинен к оси маховика 8 пружиной 49 и имеет на конце зубчатую рейку 50 для взаимодействия с зубчатым колесом 45 валика 44.

В радиальном канале 22 маховика 8 с возможностью осевого перемещения установлен центробежный регулятор 51, имеющий на торце следящий палец 52 для взаимо50

20 тральное глухое отверстие 31, два диаметрально расположенных выступа 32, высота которых равна высоте бойков 15 наковальни 6, со сквозными каналами 33 и расположенными между выступами 32 двумя сквозными отверстиями 34, оси которых

25 параллельны оси центрального отверстия 31 и располагаются от его оси на расстоянии, равном расстоянию между осями лунки 17 и наковальни 6 и отверстия 6 и наковальни 6 соответственно.

В центральном выступе-штанге 30 со стороны свободного торца выполнено центральное отверстие 35, ссосное центральному глухому отверстию 31, и радиально расположенные штуцеры 36 со сквозными отверстиями 37, выходящими в центральное отверстие 35. В каждом из сквозных отверстий 34 крышки 3 закреплен штуцер 38, который соединен гибким шлангом 39 со штуцером 36. В каждом из каналов 33 размещен фиксатор предельного момента, выполненный в виде шарика 40 для взаимодействия с лункой 17 наковальни 6, подпружиненного в сторону наковальни 6 пружиной 41, регулировочного винта 42 и контргайки 43. В центральном ступенчатом глухом отверстии 20 маховик- 8 с возможностью вращения установлен валик 44, имеющий в средней части зубчатое колесо 45, профильный кулачок 46 и лунку 47, расположенную между ними на наружной цилиндрической поверхности валика 44.

1551538 действия с управляющей канавкой 13 наковальни 6, кольцевую канавку 53, выполненную на его наружной цилиндрической поверхности, и центральное ступенчатое отверстие 54, в котором размещен подпружиненный в осевом направлении пружиной 55 стопорный палец 56 для взаимодействия лункой 47 валика 44. В тангенциальном канале 23 маховика 8 размещен фиксатор центробежного регулятора 51, выполненный в виде фиксирующего шарика 57 для взаимодействия с кольцевой канавкой 53 центробежного регулятора 51, подпружиненного в осевом направлении пружиной 58, и регулировочного винта 59.

В секторных пазах 28 маховика 8 размещены элементы 60 за це плени я, каждый из которых выполнен в виде рычага и закреплен на оси 61, установленной в соответствующем глухом отверстии 27 и имеющей на наружной цилиндрической поверхности лунку 62. На конце каждой из осей 61, разме- 20 щенном в профильном пазу 26, закреплен толкатель 63 с роликом 64 на конце для взаимодействия с профильной дорожкой 14 наковальни 6. В каждом из радиальных каналов 29 размещен фиксирующий шарик 65 25 для взаимодействия с поверхностями лунки 62 и профильного кулачка 46. Наковальня 6 подпружинена относительно корпуса 1 пружиной 66 кручения, один конец которой закреплен на оси 7 наковальни 6, а другой — в выступе-штанге 30. На наружной 30 цилиндрической поверхности маховика 8 по разные стороны от кольцевой проточки 24 установлены уплотнения 67. На каждом из штуцеров 10 корпуса 1 через проставку 68 крепится сменное сопло 69.

Гидроимпульсный маховичный механизм работает следующим образом.

Включается привод 4, который разгоняет маховик 8 против часовой стрелки (при виде со стороны привода 4). В период разгона маховика 8 элементы 60 зацепления

40 совместно с осями 61 не могут под действием сил инерции повернуться и выйти в кольцевую проточку 24, так как каждая из осей 61 удерживается фиксирующим шариком 65, взаимодействующим с одной стороны с лун- 45 кой 62, а с другой — с поверхностью профильного кулачка 46. Валик 44 в свою очередь фиксируется от поворота стопорным пальцем 56, размещенным в центробежном регуляторе 51 и взаимодействующим с лункой 47. Одновременно в процессе разгона 50 маховика 8 валик 44 удерживает от перемещения в радиальном направлении центробежные грузы 48, которые зубчатыми рейками 50 связаны с зубчатым колесом 45 валика 44. С ростом угловой скорости маховика 8 увеличиваются центробежные силы, 55 действующие на центробежный регулятор 51.

При достижении заданной угловой скорости маховика 8 (скорость задается путем предварительного поджатия пружины 58 регулировочным винтом 59) под действием сил инерции центробежный регулятор 51 утапливает фиксирующий шарик 57 и начинает перемещаться к периферии маховика 8 до упора его следящего пальца 52 во внутреннюю цилиндрическую поверхность наковальни 6.

В дальнейшем происходит скольжение следяшего пальца 52 относительно наковальни 6 до тех пор, пока в определенном относительном положении маховика 8 и каковальни 6 следящий палец 52 не войдет в управляющую канавку 3 на такую глубину, что стопорный палец 56, размещенный в центробежном регуляторе 5!, выходит из лунки 47 и освобождает валик 44. При этом освобождаются и центробежные грузы 48, которые перемещаются под действием центробежных сил в радиальном направлении и посредством зубчатых реек 50 поворачивают зубчатое колесо 45 совместно с валиком 44 и профильным кулачком 46.

Поворот профильного кулачка 46 приводит к освобождению фиксирующими шариками 65 осей 61. В результате под действием центробежных сил элементы 60 зацепления совместно с осями 61 и закрепленными на концах последних рычагами 63 с роликами 64 поворачиваются в глухих отверстиях 27 маховика 8 и выходят в кольцевую проточку 24 последнего, заполненную жидкостью. Образующийся при этом относительный динамический поток жидкости увеличивает угловую скорость поворота элементов 60 зацепления и надежно поджимает Нх до упора во внутреннюю цилиндрическую поверхность наковальни 6. Герметичные кольцевые полости после выхода в них элементов 60 зацепления делятся на две зоны: высокого давления (ВД) и низкого давления (НД). В дальнейшем боковая поверхность элементов 60 зацепления скользит по внутренней цилиндрической поверхности наковальни 6. До окончания дуговых проточек 12 жидкость имеет возможность перетекать из зон ВД в зоны НД. После окончания проточек 12 образуются замкнутые герметичные объемы, ограниченные секторными пазами 28 маховика 8, рабочими кулачками 18 наковальни 6, ее внутренней цилиндрической поверхностью и элементами 60 зацепления.

Дальнейшее относительное перемещение маховика 8 влево приводит к динамическому уплотнению жидкости в замкнутых герметичных объемах, сопровождающемуся резким нарастанием давления внутри этих объемов. Наличие и рост давления жидкости в замкнутых герметичных объемах приводит к возникновению сил, действующих на кулачки 18 наковальни 6. Эти силы при достижении определенных величин вызывают срабатывание фиксаторов предельного

1551538 момента и поворот наковальни 6 совместно 2 с маховиком 8 относительно корпуса 1 до о ударного взаимодействия бойков 15 с выполненными на торцовой поверхности крышки 3 п выступами 32.

При повороте наковальни 6 оси радиальных отверстий 70 и 11 штуцеров 10 и наковальни 6 соответственно совпадают, вскрывая при этом зоны динамического уплотнения жидкости. Одновременно со вскрытием зон динамического уплотнения жидкости проис10 ходит ударное взаимодействие бойков 15 наковальни 6 с выступами 32 крышки 3, в результате чего накопленная маховиком 8 энергия передается в виде ударной волны жидкости, заполняющей зоны динамического уплотнения. Образующаяся в жидкости удар ная волна вызывает стекание жидкости к геометрическим осям симметрии зон динамического уплотнения, приводящее к образованию у этих осей локального повышения дав20 ления. В результате из общей массы жидкости, движущейся к выходу из зон динамического уплотнения через отверстия 70 и 11, на выходе сопел 69 возникают тонкие высокоскоростные ультраструи. При повороте HBковальни 6 до взаимодействия ее бойков 15 с выступами 32 совпадают также отверстия 16 и 38. Рабочая жидкость из внутренней полости выступа-штанги 30 через шланги 39, отверстия 38 и 16, внутреннюю торцовую полость 71 и каналы 25 поступает в зоны НД кольцевых герметичных полостей. 30

Происходит заправка жидкостью гидроимпульсного маховичного генератора на очередной процесс получения ультраструи.

После передачи энергии угловая скорость маховика 8 резко падает до нуля, действие центробежных сил прекращается. 35

Вследствие того, что из зон динамического уплотнения произошел выход ультраструй, давление в зонах практически отсутствует, и маховик 8 имеет возможность поворота влево за счет приводного моме - 40 та двигателя, а наковальня 6 упругими силами пружины 66 кручения, поворачиваясь вправо, возвращается в исходное положение, при этом ее отверстия 16 смещаются относительно отверстия 34 крышки 3, и подача рабочей жидкости в генератор прекращается. 45

Формула изобретения

Гидроимпульсный маховичный механизм, содержащий корпус, установленныи на нем привод с выходным валом, размещенные в корпусе наковальню в виде стакана с кулачками на внутренней цилиндрической поверхности, охватываемый стаканом маховик, имеющий кольцевую проточку на наружной цилиндрической поверхности, заполненную . жидкостью, центральное глухое отверстие, диаметральный канал и выходящий в центральное глухое отверстие радиальный канал, размещенные в диаметральном канале центробежные грузы, элементы зацепления маховика с наковальней и устройство управления скоростью взаимодействия маховика со стаканом, включающее размешенный в радиальном канале центробежный регулятор со стопорным пальцем, orëè÷àþè èйся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей за счет расширения области использования, на боковой стенке корпуса выполнены равномерно расположенные штуцеры со сквозными отверстиями, выходящими в полость корпуса, на обращенном к наковальне торце корпуса — диаметрально расположенные выступы со сквозными каналами, оси которых параллельны оси корпуса, и сквозными отверстиями, расположенными между выступами, на боковой поверхности стакана — равномерно расположенные по окружности сквозные радиальные отверстия, ответные сквозным отверстиям штуцеров, на две стакана, обращенном к маховику, — равномерно расположенные по окружности профильные дорожки, на торце стакана выполнены диаметрально расположенные профильные бойки для взаимодействия с диаметрально расположенными выступами и лунки, на торце маховика, обращенном к наковальне, выполнены равномерно расположенные по окружности тангенциальные профильные пазы, выходящие на его цилиндрическую поверхность, расположенные входом в каждом из тангенциальных профильных пазов глухие отверстия, оси которых параллельны оси маховика, и сквозные каналы, выходящие в кольцевую проточку, на цилиндрической поверхности последней выполнены секторные пазы, каждый из которых сообщен с соответствующим гл ухкм отверстием, и радиальные каналы, соединяющие центральное глухое отверстие с каждым из глухих отверстий, каждый из элементов зацепления выполнен в виде рычага, расположенного в секторном пазу, несущей его на средней части оси, размещенной в одном чз глухих отверстий, и имеющей лунку, расположенную

При повороте наковальни 6 в исходное положение относительно неподвижного маховика 8 толкатели 63 через ролики 64 вступают во взаимодействие с профильной до50 рожкой 14 наковальни 6 и поворачивают ось 61 вместе с элементами 60 зацепления в исходное положение. Вслед за этим под действием пружин 49 возвращаются в исходное положение центробежные грузы 48 и зубчатыми рейками 50 поворачивают в исходное положение зубчатое колесо 45 совместно с валиком 44 и профильным кулачком 46. Последний задавливает фиксирующий шарик 65 в радиальное отверстие

9 маховика 8, который заходит в лунку 62 си 61 и стопорит ее.

Затем цикл повторяется в описанной осл едо в а тел ь н ости.

1551538

1О на цилиндрической поверхности, и закрепленного на свободном конце оси толкателя с роликом на конце, расположенными в тангенциальном профильном пазу, на конце каждого из центробежных грузов выполнена зубчатая рейка, а устройство снабжено соплами, закрепленными на штуцерах, установленным с возможностью вращения в центральном глухом отверстии валиком, имеющим в средней части зубчатое колесо для взаимодействия с зубчатыми рейками, профильный кулачок и лунку, расположенную на цилиндрической поверхности валика между ними для взаимодействия со стопорным пальцем, размещенными в радиальных каналах маховика фиксирующими шариками для взаимодействия с профильным кулачком и лункой оси, размещенными в каждом из каналов выступов корпуса фиксаторами предельного момента для взаимодействия с поверхностью соответствующих лунок наковальни и упругим элементом кру10 чения для взаимодействия одним концом с корпусом, а другим — с наковальней.

1551538

1551538

1551538

1551538 б7

I8 б

155!538

Составитель Ю. Сергеев

Редактор Н. Тупица Техред И. Верес Корректор А. Обручар

Заказ 299 Тираж 672 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР !! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д: 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 10I