Реверсивный пневмодвигатель

 

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в пневмоприводах, системах автоматики. В устройстве решена задача повышения КПД и снижения уровня шума. Реверсивный пневмодвигатель содержит корпус со статором , эксцентрично размещенный в последнем ротор с разделительными пластинами, торцовые крышки, неподвижно установленные в корпусе с зазором относительно ротора , попарно размещенные в зазорах по меньшей мере четыре вкладыша, и дифференциальный золотниковый распределитель с электромагнитным управлением, при этом в роторе для подвода рабочей среды под разделительные пластины выполнены радиальные и осевой каналы, в последнем размещены импеллер и дроссель, в корпусе насоса выполнены впускные и выхлопные каналы, а в корпусе гидрораспределителя - рабочие полости, одна из которых сообщена с атмосферой, в полостях размещен золотник , перемещающийся под действием перепада давлений, при этом в выхлопных каналах установлены конусные втулки с тангенциальными перепускными каналами, изменяющими направление истекающего газа и снижающими шум от его выхлопа Эффективная площадь дросселя обеспечивает получение газоижированного пускового момента двигателя, а применение вкладышей приводит к снижению утечек. 6 ил. СО С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю F 04 С 18/344, 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 4759709/29 (22) 29,11,89 (46) 30,08.92. Бюл. N. 32 (71) Научно-исследовательский институт автоматических систем (72) Ю,А.Акопджанян, Ю,Г.Алейников и Л,Д.Волоцкой (56) Патент США N. 3398644, кл, 418 — 269, 1968. (54) РЕВЕРСИВНЫЙ ПНЕВМОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в пневмоприводах, системах автоматики. В устройстве решена задача повышения КПД и снижения уровня шума. Реверсивный пневмодвигатель содержит корпус со статором. эксцентрично размещенный в последнем ротор с разделительными пластинами, торцовые крышки, неподвижно установленные в корпусе с зазором относительно ротора, попарно размещенные в зазорах по

Изобретение относится к исполнительным механизмам и может быть использовано в пневмоприводах различных устройств и в системах автоматики, преимущественно в машиностроении, химии и энергетике, Известен пластинчатый гидропневмодвигатель вращательного (роторного) типа, содержащий корпус с каналами подвода рабочего тела и выхлопа его из рабочей камеры, установленного в корпусе статора с отверстиями входа и выхода рабочего тела, ротор с подшипниками, установленный эксцентрично оси статвра и имеющий продольные пазы, в которых установлены разделительные пластины, золотниковый распределитель. В нем с целью уменьшения расхода рабочего тела из-за наличия утечек

„,!Ж „, 1758288 А1.меньшей мере четыре вкладыша, и дифференциальный эолотниковый распределитель с электромагнитным управлением, при этом в роторе для подвода рабочей среды под разделительные пластины выполнены радиальные и осевой каналы, в последнем размещены импеллер и дроссель, в корпусе насоса выполнены впускные и выхлопные каналы, а в корпусе гидрораспределителя— рабочие полости, одна из которых сообщена с атмосферой, в полостях размещен золотник, перемещающийся под действием перепада давлений, при этом в выхлопных каналах установлены конусные втулки с тангенциальными перепускными каналами, изменяющими направление истекающего газа и снижающими шум от его выхлопа, Эффективная площадь дросселя обеспечивает получение газоижированного пускового момента двигателя, а применение вкладышей приводит к снижению утечек. 6 ил. через торцовые зазоры между статором и ротором в корпусе неподвижно установлены торцовые вкладыши. Золотниковый распределитель. выполнен по схеме прямого действия.

Недостатком этого пластинчатого гидропневмопривода является низкая эффективность в управляемом режиме: небольшие значения КПД и приемистости вследствие значительных утечек рабочего тела через зазоры и потребность в наличии . пневморегулятора для управления золотниковым распределителем.

Наиболее близким к предлагаемому является реверсивный пневмодвигатель вращательного типа. содержащий корпус с каналами подвода и выхлопа рабочего тела, 1758288

10

40

45 установленный в нем статор с входными и выходными отверстиями и размещенный с эксцентриситетом относительно продольной оси статора ротор с радиальными пазами и расположенными в них разделительными пластинами с образованием в статоре рабочих камер, торцовые крышки, неподвижно установленные в корпусе с зазором относительно ротора и золотниковый распределитель, при этом в роторе выполнены радиальные каналы подвода рабочей среды пбд пластины и сообщенный с ними осевой канал. в котором установлен дроссель.

Недостатком этого пневмопривода является низкий КПД вследствие наличия больших утечек рабочего тела через зазоры между торцевыми крышками и ротором, большой износ пластин из-за нерегулируемой подачи рабочего тела в подпластинные полости в соответствии со скоростью вращения ротора, высокий уровень шума работы, а также сложность конструкции ввиду наличия дополнительного устройства для обеспечения реверса подачи рабочего тела и, как следствие этих факторов, низкая приемистость двигателя, Цель изобретения — повышение эффективности пневмодвигателя путем повышения КПД и снижения уровня шума.

Поставленная цель достигается тем, что в конструкцию известного реверсивного пневмодвигателя, содержащего корпус, статор, ротор с пластинами, торцовые крышки, золотниковый распределитель прямого действия введены по меньшей мере четыре вкладыша, попарно размещенные в зазорах между торцовыми крышками и ротором, профилированный импеллер, соосно установленный в осевом канале ротора, конусные втулки, размещенные в корпусе в каналах выхлопа, и пакет коммутационных плат, закрепленных на корпусе, в последнем выполнены каналы дополнительного выхлопа, расположенные с возможностью сообщения с выходным каналом золотникового распределителя или с атмосферой, а золотниковый распределитель выполнен дифференциальным с односторонним управлением и имеет электромагнитное реле с управляющим элементом типа сопло - заслонка, установленное на его корпусе, при этом в последнем с образованием напорной и двух рабочих полостей размещен золотник и выполнено отверстие, сообщающее одну из рабочих полостей с атмосферой, а в конусных втулках по периметру выполнены тангенциальные перепускные каналы.

На фиг.1 изображен реверсивный пневмодвигатель; на фиг.2 — вид А на фиг.1; на фиг.3 — разрез Б-Б на фиг.1: на фиг.4— разрез  — В на фиг,1; на фиг.5,6 — профилированный импеллер, Реверсивный пневмодвигатель содержит составной корпус 1, установленный в нем статор 2, эксцентрично продольной оси которого в подшипниковых опорах корпуса

1 расположен ротор 3, имеющий продольные пазы с установленными в них разделительными пластинами 4 и внутренний осевой канал 5, сообщающийся с помощью радиальных отверстий 6 с подпластинными полостями. На вал ротора 3 со стороны задней опоры установлен профилированный импеллер 7, в котором выполнены радиальные отверстия 8, соединяющие через полость и отверстие 9, в пакете из коммутационных плат 10, магистраль питания 11 с осевым каналом 5 в роторе 3 через дроссе ь 12, В корпусе 1 пневмодвигателя в качес ве уплотнительного узла установлены неподвижные торцовые вкладыши 13, а на роторе 3 — незакрепленные вкладыши 14, вращающиеся совместно с ротором 3. Кроме того, в корпусе 1 и статоре 2 выполнены отверстия входа (при смене направления вращения — дополнительного выхода) 15, 16 и основного выхода 17 и 18 рабочего тела.

Внутренние каналы подвода (дополнительного выхода) 15 и 16 рабочего тела, выполненные в корпусе 1, соединены каналами коммутационных плат 10 с соответствующими отверстиями золотникового распределителя 19, корпус 20 которого с помощью скоб 21 вместе с пакетом коммуникационных плат 10 соединен к задней стенке корпуса 1, Золотниковый распределитель 19 имеет корпус 20, установленную в н ем полую втулку-обойму 22, в которую помещен дифференциальный цилиндрический золотник 23, имеющий сквозной осевой канал 24, соединяющий подпоршневые полости больаого 25 и малого 26 диаметров, и радиальным каналом 27 соединен с каналом питания 11 через корпус распределителя 20 и штуцер 28, Со стороны подпоршневой полости большого диаметра 25 к корпусу 20 распределителя установлены крышка 29 с выполненным в ней внутренним радиальн ым каналом 30 и управляющий электромагнитнит 31, имеющий якорь-заслонку 32, установленную над выходОм из радиального канала 30. Кроме того, в корпусе 20 распределителя 19 имеются отверстия 33 и 34 дополнительного выхлопа рабочего тела в атмосферу. В корпусе двигателя 1 боковые отверстия 18 основного выхлопа рабочего тела содержат конусные втулки 35, по пери1758288, 5

30

40

50 э5 метру которых выполнены тангенциальные перепускные каналы.

Реверсивный пневмодвигатель работает следующим образом.

Рабочее тело — газ — из магистрали питания через входной штуцер 28, канал питания 11 поступает в напорную полость 36 золотникового распределителя 19. Часть газа через радиальные кэналы 27 и 24 в золотнике 23 поступает в подпоршневые полости большого 25 и малого 26 диаметров, При отсутствии сигнала управления на электромагнитном реле 31 якорь-заслонка 32 в нейтральном положении соединяет подпоршневую полость большого диэметра 25 через канал 30 с атмосферой, тем самым создается разный уровень давлений в подпоршневых полостях 25 и 26, эа счет чего золотник 23 находится в крайнем левом положении (поршень большого диаметра на упоре) и соединяет напорную полость 36 через соединительные каналы во втулке 22, корпусе 20 и в коммуникационных платах

10 с одним из каналов подвода, например

16, газа к рабочей камере пневмодвигателя и, соответственно, соединяет противоположный канала 15 через соединительные каналы в коммутационных платах 10, корпусе 20 и втулке 22 с полостью дополнительного выхлопа 33 рабочего тела в атмосферу.

Происходит вращение ротора 3, например, по часовой стрелке, Малая часть отработанного газа через отверстие в статоре 2 и канал 15 в корпусе 1 пневмодвигателя сбрасывается в атмосферу через полость дополнительного выхлопа 33. Основная часть отработанного газа через отверстия 17 в статоре 2, боковые отверстия 18 и тангенциальные перепускные каналы в конусных втулках 35 сбрасывается в атмосферу, Тангенциальные перепускные каналы конусных втулок 35 изменяют направление движения газа внутри канала 18 на закрученное течение у его торца, уменьшая уровень Шума от., выхлопа газа при работе пневмодвигателя.

При подаче управляющего сигнала на электромагнитное реле 31 якорь-заслонка 32 перекрывает выход газа из канала 30, тем самым давление газа в подпоршневой полости 25 повышается до уровня равному давлению питания и вследствие разной величины торцевых площадей поршней золотника 23 происходит его перемещение вправо до упора (в сторону меньшего диаметра поршня), при этом происходит переключение соединения напорной полости 36 на входной канэл 15 и соответственно канал

16 соединяется с дополнительной выхлопной полостью 34 в распределителе 19, Происходит изменение направления вращения ротора 3 на противоположное (против часовой стрелки).

Кроме того, от канала питания 11 часть газа постоянно поступает по радиальному каналу 9 и полость в коммуникационных платах 10 на импеллер 7, который в зависимости от скорости вращения ротора 3 дозирует требуемое количество через дроссель

12, осевой канал 5 и рэдиальные отверстия

6 на наддув подпластиновых полостей; Давлением этого потока при нулевой скорости вращения ротора 3 обеспечивается замыкание,пластин 4 с внутренней поверхностью статора 2 и создание условий гарантированного запуска пневмодвигателя с минимальными утечками рабочего газа, При скорости вращения ротора 3, начиная с которой пластины 4 на статрре 2 устойчиво удерживаются центробежными силами, импеллер 7 дозирует поступление газа на наддув подпластинных полостей за счет создания отрицательного градиента давления на его каналах, что увеличивает гидравлическое сопротивление потоку через отверстия 8.

Применение вкладышей, одни из которых неподвижно закреплены в корпусе, а другие установлены без закрепления на роторе, позволяет существенно повысить качество уплотнительного узла и тем самым снизить утечки газа через торцевые зазоры, что в свою очередь повышает КПД пневмодвигателя, Установка на роторе профилирова н ного импеллера с радиальными отверстиями дает возможность производить регулирование подачи газа в подпластинные полости в зависимости от скорости вращения ротора, максимальное значение подачи при нулевой скорости и минимальное значение при максимальной скорости вращения ротора, тем самым обеспечивая наличие гарантированного пускового момента и уменьшение трения и износа пластин о статор. Введение конусных втулок с выполненными по периметру тангенциальными перепускными каналами, позволяет за счет создания закрученной струи снизить уровень шума выхлопа газа при работе пневмодвигателя. Присоединение канала питания (дополнительного выхлопа) в корпусе пневмодвигателя с помощью управляюще-распределительного узла в виде пакета коммуникационных плат и дифференциального золотникового распределителя с односторонним управлением от управляющего элемента сопло — заслонка к каналу питания {атмосфере) дает воэможность производить переключение подачи рабочего тела, изменяя направление вращения ротора (его реверс) и регулирование расхода рабочего тела, а, соответственно, 1758288

9 игх мощности пневмодвигателя. Кроме того, наличие такого узла в предложенном исполнении позволило повысить динамические и энергомассовые характеристики реверсивного пневмодвигателя в целом.

Формула изобретения

Реверсивный пневмодвигатель, содержащий корпус с каналами йодвода и выхлопа рабочего тела, установленный в нем статор с входными и выходными отверстиями и размещенный с эксцентриситетом относительно продольной оси статора ротор с радиальными пазами и расположенными в них разделительными пластинами с образованием в статоре рабочих камер, торцевые крышки, неподвижно установленные в корпусе с зазором относительно ротора, и золотниковый распределитель, при этом в роторе выполнены радиальные каналы подвода рабочей среды под пластины и сообщенный с ними осевой канал, в котором установлен дроссель, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности пневмодвигателя путем повышения

КПД и снижения уровня шума, он снабжен по меньшей мере четырьмя вкладышами, попарно размещенными в зазорах между торцовыми крышками и ротором, профили5 рованным импеллером, соосно установленным.в осевом канале ротора, конусными втулками, размещейными в корпусе в каналах выхлопа, и пакетом коммуникационных плат, которые закреплены на корпусе. в

10 последнем выполнены каналы дополнительного выхлопа. расположенные с возможностью сообщения с выходным каналом золотникового распределителя или с.àòмосферой, а золотниковый распредели15 тель выполнен дифференциальным с односторонним управлением и имеет электромагнитное реле с управляющим элементом типа сопло — заслонка, установленное на его корпусе, при этом в последнем с

20 образованием напорной и двух рабочих полостей размещен золотник и выполнено отверстие. сообщающее одну иэ рабочих полостей с атмосферой, а в конусных втулках по периметру выполнены тангенциаль25 ные перепускные каналы.

1758288 б-Б

Корректор Е.Папп

Редактор Э.Слиган

Заказ 2983 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Составитель А.Шпара

Техред М.Моргентал

В-В

50 N 22 В 2Ч