ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ РОТАЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1994 года по МПК F01C1/344 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в пневматических приводах машин.

Известны пневматические ротационные двигатели (Зеленецкий С.Б. и др. Ротационные пневматические двигатели. Л.: Машиностроение, 1976, с. 3, рис. 5), содержащее ротор с лопатками, размещенными в его радиальных пазах, две крышки и установленный между ними статор с внутренней цилиндрической поверхностью, эксцентричной относительно оси ротора.

За счет эксцентричного расположения ротора относительно внутренней поверхности статора образуются камеры, в которые подается сжатый воздух. Давление воздуха на лопатки в процессе наполнения камеры и при расширении ее после отсечки заставляет ротор вращаться. Лопатки имеют возможность свободно перемещаться в радиальном направлении в пазах ротора, при вращении которого лопатки действием центробежной силы приближаются к внутренней поверхности статора.

Основным недостатком ротационных двигателей является отсутствие гарантированного запуска двигателя и невозможность устойчивой его работы на малых оборотах из-за того, что контакт между лопатками и статором возникает вследствие центробежных сил, а не кинематических связей. Поэтому камеры могут быть связаны между собой, а воздух может свободно перетекать из одной камеры в другую. При этом двигатель при включении может не начать вращаться.

Известен пневматический ротационный двигатель (авт. св. СССР N 31994), содержащий ротор с лопатками, размещенными в его радиальных пазах, две крышки и установленный между ними статор с внутренней цилиндрической поверхностью, эксцентричной относительно оси ротора. Лопатки снабжены торцовыми выступами, входящими в кольцевые расточки в крышках.

Основные недостатки данного двигателя: высокая надежность, возможны поломки торцовых выступов на лопатках вследствие того, что начало этих выступов является концентратором напряжений, сложность изготовления лопаток и крышек.

Описанный двигатель наиболее близок к предлагаемому и принят за прототип.

Целью изобретения является повышение надежности двигателя, упрощение конструкции и облегчение изготовления отдельных его деталей.

Указанная цель достигается тем, что в пневматическом ротационном двигателе, содержащем ротор с лопатками, размещенными в его радиальных пазах, две крышки и расположенный между ними статор с внутренней цилиндрической поверхностью, эксцентричной относительно оси ротора, на торцах крышек, обращенных к ротору, выполнены конические выступы, ось которых совпадает с осью внутренней эксцентричной поверхности статора, причем угол конуса выступа равен углу скоса лопатки у ее торца относительно оси ротора (угол скоса лопатки определяется диаметральными размерами двигателя).

Форма выступа может быть произвольной, но наиболее рациональной с технологической точки зрения является коническая, так как она повторяет форму скоса лопатки и не требует дополнительной обработки лопатки.

Высота конического выступа выбирается конструктивно минимальной с теми, чтобы потери на трение при движении скоса лопатки по коническому выступу были наименьшими.

При пуске двигателя скос лопатки взаимодействует с коническим выступом крышки ротора, лопатка перемещается в радиальном пазу ротора, прижимаясь к внутренней поверхности статора в начальный момент пуска двигателя без воздействия центробежной силы. Дальнейшее взаимодействие лопатки с внутренней поверхностью статора происходит под воздействием центробежной силы.

Существенным отличительным признаком является тот факт, что конические выступы на торцах крышек, обращенных к статору, взаимодействуют с лопатками. Вследствие того, что указанные выступы концентричны (имеют общую ось) с внутренней поверхностью статора, обеспечивается постоянное прижатие лопаток к внутренней поверхности статора. Совпадение угла конуса выступов на торцах крышек с углом скоса лопатки у ее торца относительно оси ротора, являющейся осью вращения, обеспечивает постоянное соприкосновение поверхности лопатки со всей поверхностью конического выступа на торцах крышек. Благодаря этому уменьшаются контактные напряжения на лопатках, а следовательно, повышается их срок службы и надежность.

На фиг. 1 изображен продольный разрез предлагаемого двигателя; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Предлагаемый двигатель содержит статор 1 с передней 2 и задней 3 крышками, в которых на подшипниках качения 4 и 5 установлен ротор с лопатками 7, свободно расположенными в его радиальных пазах. На торцах крышек, обращенных к ротору, выполнены конические выступы 8 и 9, ось которых совпадает с осью внутренней эксцентричной поверхностью статора.

Двигатель работает следующим образом.

Сжатый воздух, попадая в камеру между лопатками 7, образованную эксцентричным расположением роторов относительно внутренней цилиндрической поверхности статора, заставляет ротор вращаться. При вращении ротора относительно статора скошенная часть лопаток 7 скользит по коническим выступам 8 и 9 на торцах крышек 2 и 3. Благодаря тому, что ось конических выступов 8 и 9 совпадает с осью внутренней поверхности статора 1, обеспечивается постоянное прижатие наружной торцовой поверхности лопаток 7 к внутренней поверхности статора 1, а следовательно, и надежная работа двигателя независимо от скорости его вращения.

Предлагаемый двигатель по сравнению с прототипом имеет значительно более надежную и долговечную конструкцию. Большая надежность и долговечность двигателя достигается благодаря более простой конструкции и меньшей величине контактных напряжений на лопатках.

Сущность изобретения: ротор с радиальными пазами эксцентрично установлен в статоре с внутренней цилиндрической поверхностью и торцовыми крышками. Разделительные лопасти со скосами на торцовых поверхностях со стороны ротора размещены в пазах с образованием в статоре рабочих камер. На торцовых поверхностях крышек со стороны ротора выполнены конические выступы, продольные оси которых совпадают с продольной осью статора. Угол конусности выступов равен углу скоса лопасти. 2 ил.

ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ РОТАЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий статор с внутренней цилиндрической поверхностью и торцевыми крышками, ротор с радиальными пазами, эксцентрично установленный в статоре, и разделительные лопасти со скосами на торцевых поверхностях со стороны ротора, размещенные в пазах с образованием в статоре рабочих камер, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе и упрощения конструкции, на торцевых поверхностях крышек со стороны ротора выполнены, например, конические выступы, продольные оси которых совпадают с продольной осью статора, угол конусности выступов равен углу скоса лопасти.