Пневмодвигатель
М.А.Козловский(72) Автор изобретения (71) Заявитель
Симферопольское научно-производственное объединение "Пневматика" (54) ПНЕВМОДВИГАТЕЛЬ
Изобретение относится к пневматическим двигателям дискретного вращательного движения для передачи зна- чительных крутящих моментов, которые могут найти применение в приводах станков, роботов в машиностроительнои, 5 деревообрабатывающей, угольной и других отраслях промышленности.
Известен пневмодвигатель, содержащий неподвижный корпус, размещенный в нем вал, кольцевую камеру, охватывающую вал, поршни с общим дугообраз- ным штоком и неподвижную перегородку, размещенные в кольцевой камере с,образованием рабочих полостей, каждая . иэ которых снабжена впускным и выпускным отверстиями, и обгонный механизм Г1 3.
К недостаткам иввестного пневмодвигателя следует отнести сложность конструкции и недолговечность вследствие наличия соударяющихся металли ческих частей.
Цель изобретения - упрощение конструкции и увеличение долговечности пневмодвигателя.
Поставленная цель достигается тем, что в пневмодвигателе кольцевая камера выполнена замкнутой и снабжена упором, установленным в ней диаметрально противоположно неподвижной перегородке, по обеим сторонам кото" рого на расстоянии, равном по меньшей мере длине поршня, расположенны выпускные отверстия, причем обгонный механизм выполнен в виде подпружиненных рычагов, один конец каждого из которых закреплен в корпусе на оси, перпендикулярной оси вала, а на другом конце выполнены регулируемые выступы, взаимодействующие с двух сторон с кольцевой камерой.
На фиг. 1 представлен пневмодвигатель 6, продольный разрез, на фиг. 2 - вид по стрелке на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1, на фиг. Й - разрез В-В на фиг 1, на
3 92442 фиг. 5 пульсатор, продольный разрез; на фиг. 6 - разрез Г-Г на фиг. 5.
Пневмодвигатель содержит вал 1, установленный в корпусе 2, кольцевую камеру 3 с крышкой 4.
Кольцевая камера 3 охватывает .вал 1 и жестко закреплена на нем.
В кольцевой камере 3 установлена неподвижная перегородка 5 и размещены поршни 6 и 7 с общим дугообразным штоком 8, образующие две рабочие полости. Диаметральна противоположно неподвижной перегородке 5 расположен упор 9 с отверстием для штока 8.
В кольцевой камере 3 выполнены два осевых канала 10 и 11, каждый из ко торых сообщен соответственно с впускными отверстиями 12 и 13, расположен.-. ными в торцах неподвижной перегородки 5. Каналы 10 и 11 расположены на разных радиусах относительно оси вала 1. На сопряженном с кольцевой камерой 3 торце плоского диска 14, неподвижно укрепленного в корпусе 2, выполнены кольцевые канавки 15 и 16, которые постоянно сообщены соответственно с каналами 10 и 11 с одной стороны и отверстиями 17 и 18 для . подвода рабочей среды с другой стороны. В кольцевой камере 3 имеются выпускные отверстия 19 и 20, сообщающие рабочие полости с атмосферой.
Выпускные отверстия 19 и 1О расположены от упора 9 на расстоянии, равном длине поршня 6 и 7.
Обгонный механизм пневмодвигателя выполнен s виде двух аналогичных рычажных заклинивающих устройств с рычагами 21 и 22, один конец каждого из которых закреплен в корпу4О . се 2 на оси 23, состоящей из двух частей. Ось 23 перпендикулярна оси вала 1. На втором конце каждого ры-, чага 21 и 22 имеется паз, охватывающий с зазором кольцевую камеру 3.
В стенках паза, обращенных к боковым поверхностям кольцевой камеры 3, установлены регулируемые выступы 24-27 рычага 21 и 28 - 31 рычага 22. Выступы 26 и 27, 28 и 29 разнесены и расположены симметрично относительно продольных осей рычагов 21 и 22, а выступы 24 и 25, 30 и 31 на каждом рычаге расположены рядом, и каждая из этих пар выступов противоположно смещена относительно плоскости через которую проходят оси рычагов 21 и 22 и вала I. Такое различие в установке выступов на
4 4 рычаге 21 и 22 обеспечивает первому рычагу способность заклинивания кольцевой камеры 3 при одном- направлении ее вращения, а второму — при противоположном направлении вращения.
В каждом заклинивающем устройстве имеется кривошипный валик 32 с кривошипным пальцем 33 и ограничителями 34 и 35 его поворота, которые могут взаимодействовать с кронштейном 36 в своих крайних положениях.
Кривошипный палец 33 кривошипного валика 32 соединен пружиной 37 с пальцем 38, укрепленным на соответствующем рычаге 21 либо 22 эксцентрично относительно оси 23.
Пневмодвигатель работает от пульсатора, выполненного, например, в виде генератора пневматических сигна.лов (фиг. 5 и 6), который содержит стакан 39 с крышка и 40 и 41, внут- ри которого имеются камеры 42 и 43, разделенные стенкой 44. В крышке 40 выполнено сквозное отверстие 45, на которое уложена пластина 46 со штоком 47. Яток 47 помещен в направляющее сквозное отверстие в стенке 44 и подпружинен пружиной 48 в сторону отверстия 45. На штоке 47 ближе к пластине 46 выполнены йродольные пазы 49 на длине, большей чем толщина стенки 44. В камере 42 имеется выходное отверстие 50 для соединения трубопроводом с отверстиями 17 либо 18 пневмодвигателя, а камера 43 посредством отверстия 5 1 сообщена с атмосферой.
Пневмодвигатель обеспечивает дискретное вращение вала с реверсом и фиксированную его остановку в заданном положении.
Он работает следующим образом.
В исходном положении поршень 6, например, соприкасается с неподвижной перегородкой 5, а одно из закли— нивающих устройств находится во включенном состоянии, характеризуемом тем, что кривошипный валик 32 принудительно повернут в положение до упора его ограничителя 34 в кронштейн 36, а рычаг 21, испытывая . действие момента силы пружины 37, направленного относительно оси 23 в сторону вращения часовой стрелки (фиг. 2}, получает смещение в этом направлении и в пределах зазора в сопряжении с осью 23 обеспечивает контакт выступов 25 и 27 и отсутствие контакта выступов 24 и 26 с нения камеры 42. При этом за счет направленной вверх избыточной силы, равной произведению давления в камере 42 на площадь поперечного сечения штока 47, пластина 46 со штоком 47 перемещается с ускорением вверх, преодолевая усилие пружины 48.
В камере 42 повышается давление.Сжа-, тый воздух поступает из камеры 42 через отверстие 50, трубопровод к пневмодвигателю в отверстие 18 (отверстие 17 закрыто), канавку 16, осевой канал 11, впускное отверстие 13 под поршень 6, вследствие чего поршни 6 и 7 со штоком 8, совершая холостой ход, медленно перемещаются в кольцевой камере 3. При этом происходит сжатие атмосферного воздуха, заключенного между поршнем 7 и неподвижной перегородкой 5. Сжимается воздух также между поршнем 6 и упором 9, начиная с момента, когда поршень 6 перекроет выпускное отверстие l9. Под действием поступающего из камеры 42 генератора сжатого аозду» ха поршни 6 и 7 перемещаются до тех пор, пока не уравновесятся силами давления сжимаемого атмосферного воздуха. В равновесном состоянии между поршнем 7 и неподвижной перегородкой 5 обеспечивается зазор благодаря заключенному между ними сжатому воздуху. Выпускное отверстие l9 оказывается закрытым поршнем 6, и такое состояние способно сохраняться.
В дальнейшем по мере ускоренного перемещения штока 47 вверх в генераторе происходит быстрое сообщение камеры 42 с камерой 43 через каналы, образованные пазами 49 штока 47 и цилиндрической поверхностью направляющего отверстия в стенке 44,, а из камеры 43 сжатый воздух через отаерс" тие 5 1 вытекает в атмосферу. В камере 43 резко понижается давление рабочей среды до атмосферного, которое также понижается под поршнем 6, в результате чего поршни 6 и 7 со штоком 8 придут а движение а обратном направлении относительно кольцевой камеры 3 и приобретут определенный запас кинетической энергии. В конце движения поршни 6 и 7 взаимодействуют соответственно с неподвижной перегородкой 5 и упором 6 ° При этом передача импульса кольцевой камере 3 осуществляется через воздушные подушки, образованные между упором 9 и поршнем 7, при закрытии последним аыпуск45
5 924424 6 кольцевой камерой 3. Второе заклини вающее устройство находится в выключенном состоянии, при котором ры" чаг 22 под действием пружины 37 занимает такое положение, при котором
5 в соприкосновении с кольцевой камерой 3 находятся лишь выступы 29 и 31.
При этом каждое заклинивающее устройство может иметь два устойчивых состояния (включенное и выключенное), lo определяемых направлением действия момента упругой силы пружин 37 относительно оси 23 и обеспечиваемых внешним воздействием на коленчатый валик 32 и его поворотом в одно из двух предельных положений до упора одного из ограничителей 34 и 35 о кронштейн 36.
Положение эаклинивающего устройства (фиг. 2), при котором г родольная ось пружины 37 совпадает с осью рычага, является неустойчивым и не сохраняется в работе. Здесь момент силы пружины 37, действующий на рычаг относительно оси 23, равен ну" лю, а при весьма незначительном повороте кривошипного валика 32 из этого положения в том или другом направлении соответственно меняется направление момента силы пружины 37, действующего на рычаги 21 и 22, и кривошипный валик 32 автоматически занимает одно из устойчивых положений, При включенном состоянии каждого заклинивающеro устройства расстояние между осями его выступов 25 и 27
35 либо 28 и 30, контактирующих с кольцевой камерой 3, является меньшим относительно расстояния между осями выступов 24 и 26. либо 29 и 31,. а
40 при выключенном состоянии расстояние между осями его контактирующих выступов является большим относительно расстояния-между осями неконтакти" рующих выступов. При включенном состоянии заклинивающего устройства обеспечивается заклинивание кольце" вой камеры 3 при передаче с ее стороны на рычаг крутящего момента, совпадающего по направлению с крутящим моментом 37, а при выключенном состоянии эаклинивающего устройства последний в любых случаях не обеспечивает заклинивания.
В отверстие 45 генератора подается сжатый воздух. Струя сжатого воздуха, наполняя камеру 42, присасывает пластину 46 к торцу отверстия 45 с силой, уменьшающейся по мере напол924424 ного отверстия 20 и между поршнем 6 и неподвижной перегородкой 5 вследствие резкого сжатия объема воздуха, заключенного между ними, и вал 1 приходит во вращательное движение в направлении, показанном стрелкой (фиг. 4) . Первый и второй заклинивающий механизмы не препятствуют движению кольцевой камеры 3 с валом 1. Рычаг 21 под действием сил трения между выступами 29 и 31 и кольцевой камерой 3 палучает переме. щение вокруг оси 23 в направлении, противоположном направлению действи на него момента силы пружины 37, 15 обеспечивая расклинивание кольце eoA камеры 3 и беспрепятственное ее вращение, а контактирующие выступы рычага 22 не вызывают заклинивающего действия, так как расстояние между их осями является большим, чем необходимо для закли ни ва ния.
В момент передачи импульса полость, расположенная между неподвижной перегородкой 5 и поршнем 7, сообщается с атмосферой через выпускное отверстие 20. В дальнейшем шток 47 с пластиной 46 генератора возвращаются в . исходное положение и цикл повторяется. 30
Остановка вала 1 при его вращении осуществляется переключением второго заклинивающего устройства из прежнего состояния, выключенного в состояние включенного .путем внешнего управ35 ляющего воздействия на кривошипный валик 32 и поворота его в отличное от прежнего его устойчивое положение относительно кронштейна 36.
Вследствие этого выступы 28 и 30
4О рычага 22 приходят в контакт с кольцевой камерой 3 и заклинивают последнюю при ее стремлении повернуться в направлении, показанном стрелкой (фиг. 4).
Чтобы получить вращение вала 1 пневмодвигателя в обратном направлении, необходимо каждое заклинивающее устройство переключить из прежнего состояния в новое, а также заглушить отверстие 18, соединив отверс50 тие 17 с отверстием 50 генератора.
Регулирование частоты пульсаций давления обеспечивается .величиной расхода рабочей среды, подаваемой к отверстию 45 генератора, а регулирование максимального давления в камере 42 - усилием пружины 48; эти регулируемые параметры соответствуют частоте и величине импульсов движущих сил вала 1 двигателя.
Эффективность предлагаемого устройства достигается за счет упрощения конструкции, возможности реверсирования движения, точного позиционирования вала и регулирования в отдельности частоты и величины импульсов движущихся сил. Кроме того, уравновешенность поршней и системы действующих сил, а также отсутствие соударяющих частей пневмодвигателя улучшают его эксплуатационные показатели и дслговечность.
Формула изобретения
Пневмодвигатель, содержащий неподвижный корпус, размещенный в нем вал, кольцевую камеру, охватывающую вал, поршни в общим дугообразным штоком и неподвижную перегородку, размещенные в кольцевой камере с образованием рабочих полостей, каждая йз которых снабжена впускным и выпускным отверстиями, и обгонный механизм, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения конструкции и увеличения долговечности, кольцевая камера выполнена замкнутой и снабжена упором, установленным в ней диаметрально противоположно неподвижной перегородке, по обеим сторонам которого на расстоянии, равном по меньшей мере длине поршня, расположены выпускные отверстия, причем обогонный механизм выполнен в виде подпружиненных рычагов, один конец каждого из которых закреплен в корпусе на оси, перпендикулярной оси вала, а на другом конце выполнены регулируемые выступы, взаимодействующие с двух сторон с кольцевой камерой.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент ФРГ У 2916420, кл. F 01, С 9/00, 1979.
924424
98 +3
Фи а.б
Составитель И.Климов
Редактор А.Фролова Техред С. Иигунова Корректор IO.Иакаренкc
Заказ 2781/53 Тираж 495 П одписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
133035, Иосква, 5-35, Раушская наб.; д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r.Óærîðîä, ул.Проектная, 4
