ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1994 года по МПК F03C5/02 F01B9/00 

Изобретение относится к пневмомашиностроению и может найти применение в приводах вращательного действия различных машин.

Известен пневмогидродвигатель, содержащий статор, в котором установлен эксцентирковый ротор, и эластичные силовые элементы в виде камер, размещенных в зазоре между ротором и статором [1] .

Недостатком этого пневмогидродвигателя является малая надежность в работе.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является пневмогидровдигатель, содержащий статор, в котором установлен эксцентриковый ротор, и эластичные силовые элементы в виде камер, размещенных в зазоре между ротором и статором, наружная поверхность каждой камеры охвачена пучками жил, концы которых закреплены на поверхности статора и ротора, при этом точки крепления жил расположены на прямых, перпендикулярных плоскости вращения ротора [2] .

Недостатком прототипа является невысокий крутящийся момент.

Целью изобретения является повышение крутящегося момента пневматического двигателя.

Посталенная цель достигается тем, что пневматический двигатель, содержащий корпус, рабочую камеру с деформируемыми стенками, коленчатый вал и систему газораспределения, включающую впускные и выпускные патрубки, снабжен кривошипно-шатунным механизмом, установленным на коническом кольце, приваренным к корпусу, в полости рабочей камеры размещены клапаны переднего и заднего хода, педалями, кранами и баллоном, от которого отходит впускной патрубок, в котором последовательно установлены газовые редукторы и перепускные клапаны, причем впускные и выпускные клапаны установлены с возможностью взаимодействия с соответствующими шатунами кривошипно-шатунного механизма и периодического сообщения полости рабочей камеры с баллоном и атомсферой, кривошипно-шатунный механизм кинематически связан через дополнительный шатун и торцовую стенку рабочей камеры с коленчатым валом, при этом во впускных патрубках установлены перепускные клапаны, а выпускные патрубки запираются клапанами, управляемыми силовыми цилиндрами.

Свойства пневматических двигателей совпадают, но заявленный пневмодвигатель обладает более расширенными функциональными возможностями.

Наф иг. 1 показан пневматический двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 - колпак; на фиг. 3 - впускной клапан; на фиг. 4 - клапан.

Двигатель состоит из корпуса 1 с пртиваренным коническим кольцом 2, на котором укреплены подшипники 3, в которых находятся концы кривошипно-шатунного механизма 4, который через подшипники с шатунами 5 закреплен к шляпкам гильз 6, сопряженных с гальзами 7, контактирующими с колпаками 8, приваренными к выпускным патрубкам 9. Пружины 10 подпружинены в шляпки гильз 6 и 7, через отверстия в которых проходят впускные патрубки 11, на концах которых установлены впускные клапаны 12. Дополнительный шатун 13 через подшипники 14 соединен с кривошипно-шатунным механизмом 4 с одной стороны и с торцом рабочей камеры 15 с другой, которая через подшипники 16 соединена с коленчатым валом 17.

Корпус 1 и торец рабочей камеры 15 соединены между собой рабочей камерой 18. От баллона 19 со сжатым воздухом отходит патрубок 20 с кранами 21 и 22, управляемыми педалями 23 и 24, соединенный с впускными патрубками 11, в которых установлены перепускные клапаны 25, и с силовыми цилиндрами (см. фиг. 4), управляемыми клапанами 26, установленными в выпускных патрубках 9. Под давлением сжатого воздуха перепускные клапаны 25 пропускают воздух в рабочие камеры 18, не пропуская воздух в обратном направлении. Под давлением сжатого воздуха клапаны 26 запирают выход из выпускных патрубков 9. На концах коленчатого вала 17 надеты подшипники 27, наружными обоймами закрепленные к жесткости (не показана). В патрубок 20, идущий от баллона 19 со сжатым воздухом, последовательно установлены газовые редукторы 28 и 29, кран 30, управляемый педалью 31. На конце патрубка 20, идущего в рабочую камеру 18, установлен перепускной клапан 32, который пропускает воздух в рабочую камеру 18, не пропуская воздух обратно. От патрубка 20 отходят ответвленные патрубки 40 с установленными в них перепускными клапанами 41, другими концами соединенные с силовыми цилиндрами. Перепускные клапаны 33, пропуская сжатый воздух к силовым цилиндрам, не пропускают воздух в обратном направлении.

На фиг. 2 показан колпак 8 (вид снизу).

На фиг. 3 показан впускной клапан, состоящий из штока, соединенного с запорным органом 34, к которому приварены четыре ребра 35, расположенные относительно друг друга под углом 90о, упирающиеся в стенки патрубка 11, в которые подпружинена пружина 36.

На фиг. 4 показан клапан, состоящий из запорного органа, к которому приварены четыре ребра 37, в которые упирается шток 38, выходящий из силового цилиндра 39. В боковых стенках патрубков 9 имеются отверстия для выхода воздуха в атмосферу (не видимы), так как в верхних частях патрубков 9 установлены силовые цилиндры 39, закрывающие верхние части патрубков 9.

Для того чтобы предлагаемый пневматический двигатель работал эффективно, необходимо единый коленчатый вал 17 соединить с четырьмя устройствами, показанными на фиг. 1, так, что если в одном устройстве будет начало впуска, в другом - начало выпуска, в третьем - пик впуска, в четвертом - пик выпуска. Рабочая камера 18 может быть выполнена из резинокорда или иного материала, обладающего прочностью и гибкостью. Малые колени кривошипно-шатунного механизма 4 развернуты относительно друг друга под углом 180о. Большое колено кривошипно-шатунного механизма 4 развернуто относительно малых колен под углом 90о.

Двигатель работает следующим образом.

При нажатии на педаль 23 сжатый воздух из баллона 19 идет через патрубок 20, кран 21, впускной патрубок 11 и открытый клапан 12 в рабочую камеру 18. Под давлением сжатого воздуха торец рабочей камеры 15 движется до нижней мертвой точки, а поднимает торец рабочей камеры 15 к верхней мертвой точке коленчатый вал 17, на который действует такое же устройство сбоку и снизу, при этом корпуса 1 на всех устройствах остаются неподвижными, так как закреплены к жесткости (не показана). Вместе с вращением коленчатого вала 17 вращаются кривошипно-шатунные механизмы 4, которые при движении торцов рабочих камерт 15 от верхней мертвой точки к нижней открывают впускные клапаны 12, а при движении торцов рабочих камер 15 от нижней мерттвой точки к верхней впускные клапаны 12 закрыты, а выпускные патрубки 9 (слева) открыты.

На автомобилях предложенный пневматический двигатель работает следующим образом.

Водитель нажимает ногой на педаль 23, сжатый воздух из баллона 19 через патрубок 20 и кран 21 поступает в рабочие камеры 18 и автомобиль, трогаясь с места, начинает движение. Чем больше смещается педаль 23, тем больше открывается кран 21 и выше скорость автомобиля. Если водитель убрал ногу с педали 23, пружина, которая находится под педалью (не показана), возвращает педаль 23 в исходное положение, при этом кран 21 закрывается. Если водитель во время движения автомобиля перенесет ногу с педали 23 на педаль 24 и при этом нажмет на нее, произойдет торможение двигателем, а после остановки - движение автомобиля назад, так как пневматический двигатель вращается в обратном направлении. Чтобы исключить самопроизводительное движение остановленного автомобиля имеется педаль 31, при нажатии на которую открывается кран 30 и сжатый воздух через патрубок 20, в котором установлен перепускной клапан 32, поступает в рабочие камеры 18, в результате торцы рабочих камер 15 давят с четырех сторон на коленчатый вал 17, который фиксируется в неподвижном положении. Чтобы рабочие камеры не разорвались, предусмотрен газовый редуктор 29, за которым поддерживается определенное давление сжатого воздуха. Чтобы ограничить скорость автомобиля, предусмотрен газовый редуктор 28, за которым поддерживается определенное давление сжатого воздуха. Таким образом, предлагаемый пневматический двигатель способен выполнять функции стояночного тормоза на автомобиле.

При подаче сжатого воздуха рабочая камера 18 приобретает форму, близкую к шаровидной, а при выпуске сжатого воздуха рабочая камера 18 приобретает форму выворачиваемого вовнутрь чулка, в результате достигается высокий крутящийся момент пневмодвигателя.

Технико-экономическая эффективность заключается в том, что предлагаемый пневматичский двигатель имеет высокий крутящийся момент и фиксируется в неподвижном положении, выполняя функции стояночного тормоза на автомобилях.

Использование: в приводах вращательного действия различных машин. Сущность изобретения: система газораспределения содержит впускные и выпускные патрубки. Кривошипно-шатунный механизм установлен на коническом кольце, приваренном к корпусу. Баллон подключен к впускному патрубку, в котором последовательно установлены газовые редукторы и перепускные клапаны. В полости рабочей камеры размещены клапаны переднего и заднего хода. Впускные и выпускные клапаны установлены с возможностью взаимодействия с соответствующими шатунами механизма и периодического сообщения полости камеры с баллоном и атмосферой. Механизм кинематически связан через дополнительный шатун и торцовую стенку камеры с коленчатым валом. В впускных патрубках установлены перепускные клапаны, а в выпускных патрубках - запорные клапаны, управляемые силовыми цилиндрами. 4 ил.

ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий корпус, рабочую камеру с деформируемыми стенками, коленчатый вал и систему газораспределения, включающую впускные и выпускные патрубки, отличающийся тем, что, с целью повышения крутящего момента, он снабжен кривошипно-шатунным механизмом, установленным на коническом кольце, приваренном к корпусу, а также педалями, кранами и баллоном, подключенным к впускному патрубку, в котором последовательно установлены газовые редукторы и перепускные клапаны, в полости рабочей камеры размещены клапаны переднего и заднего хода, причем впускные и выпускные клапаны, установлены с возможностью взаимодействия с соответствующими шатунами кривошипно-шатунного механизма и периодического сообщения полости рабочей камеры с баллоном и атмосферой, а кривошипно-шатунный механизм кинематически связан через дополнительный шатун и торцевую стенку рабочей камеры с коленчатым валом, при этом во впускных патрубках установлены перепускные клапаны, а в выпускных патрубках размещены запорные клапаны, управляемые силовыми цилиндрами.