ГАЗОПРИВОД (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1996 года по МПК F01B3/02 

Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано при проектировании приводов для преобразования энергии сжатой среды (воздуха, газа, пара) в механическую работу.

Известен газопривод, содержащий корпусы, равномерно расположенные в них по окружности оппозитные цилиндры с крышками, имеющими впускные и выпускные отверстия, поршни, размещенные в цилиндрах и попарно соединенные штоками посредством шаров с наклонным разъемным диском, установленным на валу, и подвижные заслонки с выпускными каналами, закрепленные на валу с возможностью совмещения их каналов с одноименными отверстиями крышек (ДЕ, патент N 2618556, кл. F 01 В 3/02, 1978).

Недостатком является то, что максимальная полезная работа вырабатывается в известном газоприводе только при условии определенного стабильного давления сжатой среды, а так же то, что газопривод не имеет решения реверсивной работы с извлечением максимальной полезной работы из нестабильной сжатой среды, не решена задача торможения и получения управляемой дополнительной мощности при повышенном давлении сжатой среды.

Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения является извлечение максимальной полезной вращающей работы из нестабильной сжатой среды, получение дополнительной мощности при повышении давления, реверсивное вращение вала, торможение вала, а так же снижение утечки сжатой среды.

Для извлечения максимальной полезной вращающей работы из нестабильной сжатой среды и получения дополнительной мощности при повышенном давлении без реверсивности в тех случаях, когда утечка cжатой среды незначительна, газопривод выполняют в варианте I.

Для извлечения максимальной полезной вращающей работы из нестабильной сжатой среды, получения дополнительной мощности при повышенном давлении реверсивного движения и торможения вала газопривод выполняют в варианте II.

В варианте II дополнительной мощностью управляют изменением давления в дополнительных цилиндрах, поршни которых установлены с возможностью через шток и рычаг передавать усилие на упорные подшипник и пружину, установленные с возможностью поднимать составной стакан.

Cнижение утечки сжатой среды в варианте III выполнения газопривода достигают тем, что перекрывают входные каналы в цилиндры подпружиненными электромагнитными плунжерами, катушки которых установлены с возможностью посредством щеток на щеткодержателе контактировать с одним из оппозитиопрофильных коллекторов, причем щеткодержатель установлен смещенным в одну из крайних позиций и с возможностью взаимодействия с винтовым профилем, а коллектор на цилиндровой втулке с камерой установлен с возможностью сжимать стабилизирующую пружину вдоль шпонки вала с подпиткой его камеры сжатой средой. Дополнительной мощностью управляют так же как и во втором варианте изменением давления в дополнительных цилиндрах. Для обеспечения реверса на поворотной оси дополнительно установлен винтовой профиль с возможностью взаимодействия посредством водила с подвижным щеткодержателем.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично показан общий вид газопривода, вариант I; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - развертка поверхности профильного кулачка; на фиг.4 общий вид газопривода, вариант II; на фиг. 5 разрез Б-Б на фиг.4; на фиг.6 разрез В-В на фиг.5; на фиг.7 разрез Г-Г на фиг.5; на фиг.8 разрез Д-Д на фиг.5; на фиг.9 график заполнения цилиндров сжатой средой и развертка поверхности профильного кармана; на фиг. 10 общий вид газопривода, вариант III; на фиг.11 разрез Е-E на фиг.10; на фиг.12 разрез Ж-Ж на фиг.10; на фиг.13 электрическая схема.

Газопривод содержит корпус 1, в котором на подшипниках 2 установлен вал 3. На валу 3 жестко наклонно закреплен разъемный диск 4 с кольцевой канавкой 5. В корпусе 1 по окружности размещены цилиндры 6, в которых перемещаются поршни 7, попарно соединенные штоками 8 с пальцами 9 и установленными на них шарами 10 с возможностью катиться в кольцевой канавке 5 разъемного диска 4. Цилиндры 6 закрыты крышками 11, в которых выполнены впускные 12 и выпускные отверстия 13. Выпускные отверстия 13 закрываются подвижными заслонками 14, которые жестко закреплены на валу 3, в подвижных заслонках 14 выполнены серповидные каналы 15 (фиг.2) на полоборота, совпадающие по радиусу с выхлопными отверстиями 13 в крышке цилиндров 11. Подвижная заслонка 14 прикрыта наружной крышкой 16, в которой выполнены отверстия 17, совпадающие с впускными отверстиями 12, а отверстия 18 совпадают с выхлопными отверстиями 13 в крышке 11 цилиндров 6. Впускные отверстия 12 цилиндров 6 перекрываются плунжерами 19 с колесиками 20, подпружиненными пружинами 21. При вращении вала 3 плунжерные колесики 20 катятся по поверхности профильного кулачка 22. Профильный кулачек 22 подпружинен пружиной 23 вдоль вала 3 по направляющей шпонке 24. Противоположный торец профильного кулачка 22 упирается на упорный подшипник 25, взаимодействующий посредством рычага 26 и штока 27 с поршнем 28 дополнительного цилиндра 29. Рычаг 26 поворачивается на оси 30, закрепленной на кронштейне 31.

Продолжение рычага 26 скреплено тросом 32, намотанным на барабан 33 с рукояткой 34. Барабан 33 подпружинен пружиной 35 для натяжки тросов 32. Дополнительный цилиндр 29 подпитывается сжатой средой по трубе 36 (фиг.2). Трубопровод 37 перекрыт краном 38 (фиг.1). Корпус 1 скреплен винтами 39, а подвижные части закрыты кожухом 40.

Второй вариант выполнения газопривода с торможением и реверсом изображен на фиг. 4,5,6,7,8 и 9. Кран 41 служит для подачи сжатой среды, кран 42 служит для сообщения с атмосферой, переходник 43 со сферической поверхностью поджат пружиной 44 к торцу вала 3. В центре вала 3 имеется отверстие 45 с выходами 46 в камеры 47 составных-сборных стаканов 48. Стакан 48 подпружинен пружиной 49, которая упирается на подпятник 50. Разделительные каналы 51 исходят из камеры 47 стакана 48 на разной высоте и соединяют ее с профильными карманами 52, выполненными взаимно-оппозитно на стенке стакана 48 на одном уровне. Один из разделительных каналов 51 в камере 47 постоянно закрыт подвижной втулкой 53, которая посредством лапок 54 и тяг 55, проходящих свободно в отверстия в стакане 48, подпятнике 50, в подвижной заслонке 56, жестко скреплена с желобковой шайбой 57. В камере 47 стакана 48 подвижная втулка 53 фиксируется в крайних позициях шариками 58, поджатыми пружинами 59, которые закрыты винтами 60. Второй уровень шариков 58 с пружинами 59 находится под углом (на чертеже не показаны). В корпусе 1 выполнены впускные коленообразные каналы 61. Над каждым цилиндром 6 в крышке 11 выполнены по два взаимно смещенных выпускных отверстия 62, которые совпадают с одним из отверстий 63 или 64 в промежуточной заслонке 65 при ее крайних позициях, а при промежуточной позиции выпускные отверстия 63, 64 перекрываются. Подвижная заслонка 56 жестко посажена на вал 3, на одной половине большого радиуса заслонки 56 выполнен cерповидный канал 66, совпадающий с одним из выпускных отверстий в крышке 11, а на другой половине серповидный канал 67 меньшего радиуса, совпадающий с другим выпускным отверстием. Крышка 68 имеет те же выпускные отверстия, что и крышка цилиндров 11. На выходе вала 3 установлены упорные подшипники 69 с площадкой 70, на них жестко закреплены штыри водила 71 с возможностью перемещаться в сквозных отверстиях составного стакана 48, подвижной заслонки 56, желобковой шайбы 57 и упираются в подпятник 50. Рычаг 72, установленный на оси 73 кронштейна 74, одним плечом упирается на упорный подшипник 69, другим взаимосвязан со штоком 75 поршня 76 в дополнительном цилиндре 77. В дополнительный цилиндр 77 подается давление по трубопроводу 78. Вдоль корпуса установлена поворотная ось 79, на которой жестко закреплены эксцентрики 80, которые входят в выточку 65 промежуточной заслонки, а по торцам оси 79 закреплены винтовые профили 81, ось поворачивается рукояткой 82. На фиг.9 изображен график заполнения цилиндров сжатой средой, где Р изменение давления, а V изменение объема цилиндра.

Третий вариант газопривода с коллектором изображен на фиг.10, 11, 12, 13. Трубопровод 83 сжатой среды перекрыт краном 84. Одна часть трубопровода 83 служит для распределения сжатой среды по цилиндрам 6, а другая подведена посредством концевика 85 со сферической поверхностью к торцу вала 3 и поджата пружиной 86. Вал 3 имеет отверстие 87 с выходом в камеру 88, образованную цилиндровой втулкой 89 и валом 3. Цилиндровая втулка 89 подпружинена пружиной 90, установлена с возможностью перемещаться по направляющей шпонке 91 вдоль вала 3, а опорой пружине 90 служит упорный подшипник 92, способный перемещаться вдоль вала 3. Цилиндровая втулка 89 покрыта изоляционным слоем 93, на котором установлен кольцевой коллектор 94, а рядом на разных уровнях взаимно оппозитно расположены профильные коллекторы 95, образующие с кольцевыми коллекторами единый токопровод. Токопроводящая щетка 96, поджата пружиной 97 к кольцевому коллектору 94. Щеткодержатель 98 жестко закреплен на штырях 99, а щеткодержатель 100 установлен подвижно вдоль штырей 99. На нем по периметру установлены поджатые пружинами 101 токосъемные щетки 102, которые посредством токопроводов подключены к электромагнитным катушкам 103. Рычаг 104, установленный на оси 105, кронштейна 106, одним плечом упирается на упорный подшипник, а другим взаимосвязан со штоком 107, поршня 108, дополнительного цилиндра 109, куда по трубопроводу 110 подается давление. Трубопроводы 83, подведенные к цилиндрам 6, перекрыты плунжерами 111, которые подпружинены пружинами 112. Крышки 113 цилиндров 6, аналогичны крышками второго варианта и имеют такие же двойные выхлопные отверстия 114 и 115. Аналогично второму варианту промежуточная заслонка 116 выполнена с отверстиями 117 и 118. Подвижная заслонка 119 жестко закреплена на валу 3 и имеет серповидный канал 120 большего радиуса и серповидный канал 121 меньшего радиуса на другой половине плоскости. Крышка 122 имеет аналогичные выпускные отверстия, что и крышка цилиндров 113. Вдоль корпуса установлена поворотная ось 123, на оси жестко закреплены эксцентрики 124, которые входят в выточку промежуточной заслонки 116, как во втором варианте. На поворотной оси 123 дополнительно закреплен барабан 125 с винтовым профилем 126, который находится в постоянном сцеплении с водилом 127, жестко установленным на подвижном щеткодержателе 100. Поворачивается ось 123 рукояткой 128, в конце поворота барабан 125 фиксируется пружиной 129. На фиг.13 изображена электрическая схема включения катушек 103 электромагнитных плунжеров с выключателем 130.

Газопривод (первый вариант) работает следующим образом. При открытом кране 38 сжатая среда, пройдя по трубопроводу 37 через открытый плунжер 19, впускное отверстие 12 в крышке цилиндров 11, поступит в один из цилиндров 6, например, в правый верхний цилиндр. В это время под нижним поршнем 7 штока 8, в емкости цилиндра 6 происходит вытеснение отработанной сжатой среды в атмосферу, посредством выпускного отверстия 13 в крышке цилиндров, серповидного канала 15 на подвижной заслонке 14 и отверстия 18 в наружной крышке 16. Причем, серповидный канал 15 занимает половину подвижной заслонки 14. Сжатая среда, поступающая в цилиндр 6 давит на поршень 7 и передает усилие на шток 8, палец 9 и шар 10. Далее, усилие передается на кольцевую канавку 5, разъемного диска 4, закрепленного наклонно-жестко на валу 3. Два противоположных поршня 7, смещенных на полоборота, например, слева и справа от вала, работают синхронно в противофазе, создавая пару сил вращения на кольцевую канавку 5 разъемного диска 4, т.е. вращают вал газопривода. После расширения отработанная среда воздух, пар, газ, обратным ходом поршня 7 вытесняется в атмосферу. Энергия сжатой среды максимально преобразуется в механическую работу, когда она поступает в цилиндр 6 с поршнем на определенный ход, а остальной ход, до крайней точки, происходит при расширении и падении давления, приближаясь к атмосферному. Для того, чтобы определить при каком давлении на какой ход поршня необходимо подать сжатую среду в цилиндр существует математическая формула:

где (применительно к первому варианту исполнения)
R радиус от центра осевой линии до вершины профильного кулачка;
π постоянная величина 3, 14;
l длина дуги поверхности профильного кулачка;
K коэффициент давления; ;
P_мак максимальное давление сжатой среды;
Р_атм атмосферное давление, принимаем равным единице.

Коэффициент давления отношение величины максимального давления сжатой среды к величине атмосферного давления. Газопривод (фиг.1) производит впуск сжатой среды в цилиндры при вращении вала посредством плунжера 19, набегающего колесиком 20 на профильный кулачек 22. Нижний широкий профиль кулачка 22 для пониженного давления сжатой среды, а верхний зауженный профиль кулачка 22 для повышенного давления. Промежуток между верхом и низом наклонная часть кулачка 22, для нестабильного меняющегося давления сжатой среды. Угловая величина профиля кулачка 22 определяется по вышеприведенной формуле. При минимальном давлении пружина 23 разжата, колесико 20 плунжера 19 перекатывается по широкому профилю кулачка 22, плунжер 19 открыт на больший ход поршня 7. При максимальном давлении пружина 23 максимально сжата, колесико 20 плунжер 19 перекатывается по зауженной части кулачка 22, плунжер 19 открыт на меньший ход поршня 7. Положение подпружиненного профильного кулачка 22 по отношению к плунжерам зависит от давления в дополнительном цилиндре 29, куда сжатая среда поступает по трубопроводу 36. Поршень 28, воспринимая давление по штоку 27, передает усилие на рычаг 26, который другим плечом посредством упорного подшипника 25 давит на торец профильного кулачка 22. Пружина 23 и поршень 28 взаимно уравновешивают силы, а профильный кулачок 22 занимает определенную позицию или автоматически меняет свое положение относительно плунжера 19, в зависимости от давления сжатой среды. Тем самым автоматически меняется подача сжатой среды в цилиндры 6 в большую или меньшую сторону, выдерживая максимальное извлечение полезной работы из нестабильной сжатой среды. При повышенном давлении, управление повышенной мощностью осуществляют поворотом рукоятки 34 барабана 33, подпружиненного пружиной 35 (пружина служит для подтягивания слабины тросов). Трос 32 наматывают на барабан, рычаг 26, поворачиваясь на оси 30, противодействует на шток 27 поршня 28, пружина 23 разгружается от усилия поршня 28 и перемещает профильный кулачок 22, увеличивая поверхность его контакта с колесиком 20 плунжера 19. Поступление повышенного давления сжатой среды в цилиндры 6 возрастает независимо от величины давления. Управляя рукояткой 34 угол поворота барабана, тем самым регулируем поступление сжатой среды в цилиндры 6, а значит управляем мощностью газопривода. При этом с поступлением в цилиндры повышенного давления мощность возрастает, а КПД снижается, т.е. в атмосферу уходит недостаточно отработанное давление. См. график на фиг.9, где утолщенная линия изображает работу поршня при максимальном давлении сжатой среды и минимальном его поступлении в цилиндры работа с высоким КПД, а пунктирная линия обозначает максимальное поступление сжатой среды при максимальном давлении мощность максимальная.

Газопривод (второй вариант) с торможением и реверсом работает следующим образом. При закрытом кране 42 открывают кран 41, сжатая среда посредством переходника 43 поступит в отверстие 45, вала 3 и через окна 46 в камеру 47 составного стакана 48. Один из разделительных каналов 51, исходящих из разных уровней в камере и идущие каждый в свой оппозитный профильный карман 52, закрыт подвижной втулкой 53, поэтому сжатая среда из камеры попадает только через открытый разделительный канал 51 в профильный карман, например, в правый. В начале движения поршня 7 из верхней точки профильный карман 52, на стенке стакана, набегает на коленообразный канал 61, который имеет выход в цилиндр. Сжатая среда, поступающая в цилиндр 6, давит на поршень, а емкость цилиндра под противоположным поршнем 7 штока 8 сообщается с атмосферой до крайнего хода поршня посредством выхлопного отверстия 62, отверстия 63 в промежуточный заслонке 65 и серповидного канала 66 на подвижной заслонке 56. Силовое движение поршня, штока, пальца и шара в кольцевой канавке вращает вал, аналогично предыдущему варианту.

Для торможения и остановки вала 3 сначала закрывают кран 41 и открывают кран 42, при этом каналы за пределом закрытого крана сообщаются с атмосферой, силовое давление на поршень 7 отсутствует, остается только сила инерции. Для торможения этой силы рукояткой 82 поворачивают поворотную ось 79. Эксцентрики 80, закрепленные жестко на оси, поворачиваясь в выточке промежуточной заслонки 65, смещают ее относительно крышки цилиндров 11, при этом, соосность выхлопных отверстий в крышке цилиндров и в промежуточной заслонке нарушается, сечение выхлопного отверстия сужается, создается сопротивление выходу сжимаемой среды из цилиндра, что тормозит вращение вала 3, а затем эти выхлопные отверстия вообще закрывают, останавливая вал 3. Таким образом осуществляется торможение. Дальнейший поворот оси 79 совместит отверстия 64 в промежуточной заслонке 65 с выхлопными отверстиями 62, в то же время эти отверстия совпадают по радиусу с серповидным каналом 67 меньшего радиуса на другой половине подвижной заслонки 56. Одновременно, при дальнейшем повороте поворотной оси винтовые профили 81 входят в зацепление с желобковой шайбой 57 и посредством тяг 55 смещают подвижную втулку 53 в камере 47 на определенный шаг. При этом подвижная втулка 53 открывает один разделительный канал 51, идущий в профильный карман 52 и закрывает другой, а подпружиненные шарики 58 фиксируют ее положение. Дальнейший поворот оси 79 до крайности выводит винтовой профиль 81 из зацепления с желобковой шайбой 57, не препятствуя ее вращению. По окончанию переключения разделительного канала и каналов выхлопа необходимо закрыть кран 42 и открыть кран 41, вал 3 газопривода начнет обратное вращение.

Максимальное извлечение полезной работы из нестабильной сжатой среды происходит и при реверсивной работе газопривода. Осуществляется это следующим образом. Пружина 49 поджимает составной стакан 48 ближе к подшипнику 2. Профильный карман 52 при вращении вала максимальной поверхностью набегает на коленообразный канал 61 и посредством его распределяет сжатую среду в цилиндры на большой ход поршня (фиг.9). С повышением давления в камерах 47 ввиду разности диаметров вала 3, составной стакан 48 будет перемещаться, преодолевая усилие пружины 49. Такое перемещение составного стакана уменьшает угловую поверхность профильного кармана 52 на уровне коленообразного канала 61, т.е. с повышением давления уменьшается поступление сжатой среды в цилиндры. Таким образом, посредством взаимно оппозитных профильных карманов, выполненных на одном уровне в стенке составного стакана 48, осуществляется извлечение максимальной полезной работы из нестабильной сжатой среды при реверсивной работе газопривода. Причем, угловая величина поверхности профильного кармана на данное давление определяется по вышеприведенной формуле, где R радиус, есть расстояние от центра составного стакана до его стенки. При повышенном давлении сжатой среды в камере составной стакан стремится сжать пружину 49 и переместится, автоматически уменьшая поступление сжатой среды в цилиндры. При повышенном давлении для выработки дополнительной управляемой мощности принудительно увеличивают поступление повышенного давления в цилиндры.

Осуществляют это изменением жесткости пружины 49. Для этого по трубопроводу 78, в дополнительный цилиндр 77 подают давление. Поршень 76 перемещает шток 75, рычаг 72 надавит на упорный подшипник 69, штыри водила 71 посредством подпятника 50 сожмут пружину 49 на определенную, управляемую величину, увеличив жесткость пружины, что определяет положение составного стакана и профильного кармана по отношению к коленообразному 61, т.е. определяет количество поступления повышенного давления в цилиндры 6, а значит и мощность.

Описанный реверсивный вариант газопривода целесообразен для применения при больших скоростях вращения и на малые и средние мощности, особенно во взрывоопасной среде, например, в шахте. При средней и повышенной мощности габариты газопривода будут увеличиваться, возрастет утечка сжатой среды в зазорах скользящей поверхности, например, между корпусом и стаканом, эффективность снизится. Для устранения этих недостатков предлагается третий вариант газопривода.

Для работы газопривода (третий вариант) необходимо открыть кран 84 трубопровода 83. Часть сжатой среды посредством концевика 85, сверления 87 в центре вала 3 поступит в камеру 88, между цилиндрической втулкой 89 и валом 3. Другая часть сжатой среды, распределенная посредством трубопровода по цилиндрам 6, перекрыта электромагнитными плунжерами 111. При включении выключателя (фиг.13) замкнется электрическая цепь, по ней пойдет ток через выключатель, токоподводящую щетку 96 на кольцевой коллектор 94, который постоянно в контакте с токоподводящей щеткой 96 и двумя оппозитно установленными профильными коллекторами 95. Токосъемные щетки 102, поджатые к наружной поверхности цилиндровой втулки 89, при вращении вала набегают на профильный коллектор и включают электромагнитные катушки 103, а сбегая с них отключают. Включенная катушка, преодолевая усилие пружины 112, втягивает плунжер 111 и открывает канал сжатой среды в цилиндр. Токосъемные щетки 102 по отношению к профильным коллекторам 95 установлены так, чтобы включение электромагнитных катушек происходило в момент нахождения поршней 7 в верхней точке цилиндра 6. Поршни 7 в этих цилиндрах воспринимают давление и посредством штока 8, пальца 9, шара 10 и кольцевой канавки 5 повернут вал 3 на определенный угол. В это время, другая соседняя токосъемная щетка 102, набегая на профильный коллектор 95, включит катушки 103 соседних цилиндров 6, аналогично открыв канал сжатой среды. После отключения катушки 103 плунжер 111 под усилием пружины 112 перекроет канал сжатой среды в цилиндр 6, а рабочий ход поршня 7 будет происходить с расширением сжатой среды, приближаясь к атмосферному. При обратном движении поршня 7 расширенная среда удаляется из цилиндра 6 в атмосферу через соосные выхлопные отверстия 114, 117 и совпадающий с ним по радиусу серповидный канал 120 в подвижной заслонке 119. При относительно низком давлении, сжатая среда, поступившая в камеру 88, не в состоянии сжать пружину 90, поэтому токосъемные щетки 102 имеют наибольший контакт в угловом выражении с профильным коллектором 95, а следовательно и сжатая среда заполнит цилиндр 6 на больший ход поршня при открытом канале. С повышением давления в камере 88 цилиндровая втулка 89 с коллектором переместится, сжимая пружину 90. Контактирование токосъемных щеток 102 с профильным коллектором 95 уменьшится в угловом выражении, а следовательно канал сжатой среды будет открыт на меньший ход поршня, т.е. с увеличением давления в цилиндры поступает сжатой среды на меньший ход поршня 7, и наоборот с понижением давления в цилиндры 6 поступает сжатой среды на больший ход поршня 7. Тем самым автоматически выдерживается максимальное извлечение полезной работы из нестабильной сжатой среды.

Для торможения и реверса газопровода (третий вариант) необходимо закрыть кран 84 и отключить выключатель 130. При этом, под усилием пружин 112, плунжера 111 перекроют распределительные каналы в цилиндры, пружина 90 отожмет цилиндровую втулку с коллектором в крайнюю позицию. Поворачивая рукояткой 128 поворотную ось 123, с эксцентриками 124, сдвигают промежуточную заслонку 116. Соосные выхлопные отверстия 114 и 117 сместятся, сужая выхлопное сечение, чем самым создается торможение выходу среды из цилиндра в атмосферу. На поршни 7 давит тормозное давление. Дальнейший поворот поворотной оси 123 закроет выхлопное отверстие и вал 3 затормозится. Смещение промежуточной заслонки 116 до крайней точки совместит другие выхлопные отверстия 115 в крышке 113 с отверстиями 118 в промежуточной заслонке. Образуется новый выхлопной канал, который по радиусу совпадает с серповидным каналом 121 меньшего радиуса на другой половине подвижной заслонки 119. Выхлопные отверстия сменились для реверса. Торможение вала 3 и подготовка выхлопного канала для реверса происходит аналогично второму варианту. При повороте поворотной оси 123 с эксцентриками 124 одновременно поворачивается и винтовой профиль 126 на барабане 125, который посредством водила 127 перемещает токосъемный щеткодержатель 100 в другую крайнюю позицию, а токосъемные щетки 102 будут контактировать с другим оппозитным профильным коллектором. После этих операций необходимо включить выключатель 130 и открыть кран 84. Вал газопровода будет вращаться в обратную сторону. Причем, в реверсивном режиме газопривода сохраняются все преимущества извлечения максимальной полезной работы из нестабильной сжатой среды. Угловую величину профильного коллектора определяют по вышеприведенной формуле, где R наружный радиус цилиндровой втулки.

При повышенном давлении дополнительную управляемую мощность извлекают путем принудительного увеличения поступления сжатой среды в цилиндры 6. Осуществляется это путем управления жесткостью пружины 90. Для этого в дополнительный цилиндр 109 по трубопроводу 110 подают давление, которое давит на поршень 108, шток 107 и посредством рычага 104, поворачивающегося на оси 105, кронштейна 106, усилие передается на опорный подшипник 92. Подшипник перемещается вдоль вала 3, сжимает пружину 90, увеличивается ее жесткость, тем самым независимо от давления в камере 88 регулируется положение профильного коллектора относительно токосъемных щеток 102 на щеткодержателе 100, т. е. поступление сжатой среды в цилиндры 6, а значит и мощность газопривода. Причем, принудительное повышение мощности при повышенном давлении происходит с понижением КПД газопривода, см. график, фиг.9.

При выполнении газопривода по первому варианту дозирование сжатой среды в цилиндры 6 осуществляют плунжеры 19, установленные по периметру профильного кулачка 22, способного скользить вдоль вала 3.

При выполнении газопривода во втором варианте такое дозирование осуществляет один из профильных карманов 52, выполненных на стенке стакана 48, способного скользить вдоль вала.

В третьем варианте дозирование производится электромагнитными плунжерами 111, управляемыми с помощью профильного коллектора 95 с токосъемником 102, способным скользить вдоль вала.

Второй и третий варианты для торможения и реверса вала содержат два выхлопных отверстия 62, одно из которых перекрыто при крайней позиции промежуточной заслонкой 65 с отверстиями над каждым цилиндром, а другое перекрывается по ходу этой заслонки на противоположную позицию с торможением выхлопу и открытием первого отверстия для реверса. Для этого подвижная заслонка 56, закрепленная на валу, содержит на каждой половине серповидный канал, совпадающий по радиусу с одним из выхлопных отверстий. Во втором варианте для реверса выполнены разделительные каналы 51, питающие оппозитные профильные карманы 52 сжатой среды. Один из разделительных каналов постоянно перекрыт подвижной втулкой 53 в камере 47, стакана 48, которая посредством взаимосвязи с тягами 55 и с желобковой шайбой 57 смещается при сцеплении с винтовым профилем 81.

В третьем варианте для реверса профильные коллекторы 95 выполнены оппозитными на разном уровне с перемещением токосъемников 102 посредством винтового профиля 126.

Предложенные варианты газопривода повысят эффективность устройства, расширят диапазон его возможностей реверсивность, возможность получения дополнительной мощности, высокий КПД, расширят область применения в промышленности, на водном и колесном транспорте. Износоустойчивое тормозное устройство повышает надежность, не требует применения материалов с высоким коэффициентом трения. Газопривод удобно применять во взрывоопасной среде, например, в шахте. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4 ЫЫЫ6 ЫЫЫ8 ЫЫЫ10 ЫЫЫ12

Использование: в энергомашиностроении при проектировании приводов для преобразования энергии сжатой среды (воздуха, пара, газа) в механическую работу. Сущность изобретения: в газоприводе предусмотрено три варианта усовершенствования системы распределения рабочей среды - с помощью подвижных втулок с профильными кулачковыми выступами и дополнительных цилиндропоршневых групп, с помощью рычажно-кулачковой системы и профилированных каналов, а также с помощью электромеханической системы управления распределением. 3 с. п., 1 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Газопривод, содержащий корпусы, равномерно расположенные в них по окружности оппозитные цилиндры с крышками, имеющими впускные и выпускные отверстия, поршни, размещенные в цилиндрах и попарно соединенные штоками посредством шаров с наклонным разъемным диском, установленным на валу, и подвижные заслонки с выпускными каналами, закрепленные на валу с возможностью совмещения их каналов с одноименными отверстиями крышек, отличающийся тем, что он снабжен установленными на концах вала упорными подшипниками и подпружиненными к ним втулками с профильными кулачковыми выступами, плунжерами, подпружиненными к валу, установленными радиально снаружи заслонок и крышек цилиндров с возможностью перекрытия их каналов и отверстий и имеющими ролики, расположенные с возможностью взаимодействия с профильным кулачковым выступом втулки, дополнительными цилиндрами с поршнями и штоками, барабаном с рукояткой и намотанным на нем тросом и рычагами, одни концы которых соединены с концами троса и штоками дополнительных поршней, а другие установлены с возможностью взаимодействия с упорными подшипниками и втулками вала. 2. Газопривод, содержащий корпусы, равномерно расположенные в них по окружности оппозитные цилиндры с крышками, имеющими впускные и выпускные отверстия, поршни, размещенные в цилиндрах и попарно соединенные штоками посредством шаров с наклонным разъемным диском, установленным на валу, и подвижные заслонки с выпускными каналами, закрепленные на валу с возможностью совмещения их каналов с одноименными отверстиями крышек, отличающийся тем, что он снабжен подпружиненными вдоль вала составными стаканами с оппозитно-профильными карманами на поверхности, соединенные с камерой внутри стакана, разделительными каналами на разной высоте, перекрываемые подвижными втулками, которые посредством тяг скреплены с шайбами, имеющими профильные пазы, поворотной осью с закрепленными на ней винтовыми профилями, способными входить во взаимодействие с профильными пазами шайб, рукояткой, эксцентриками, взаимодействующими с промежуточными заслонками, содержащими выпускные каналы, дополнительными цилиндрами с поршнями, штоками и рычагами, кинематически связанными посредством упорных подшипников и водил с подпружиненными подпятниками и составными стаканами, причем в корпусах выполнены впускные коленообразные каналы, сообщенные с цилиндрами и профильными карманами, в крышках выполнены дополнительные выпускные отверстия, одни из которых расположены с возможностью перекрытия промежуточными заслонками, а другие с возможностью совмещения с каналами промежуточных и основных заслонок с образованием выпускного тракта. 3. Газопривод, содержащий корпусы, равномерно расположенные в них по окружности оппозитные цилиндры с крышками, имеющими впускные и выпускные отверстия, поршни, размещенные в цилиндрах и попарно соединенными штоками посредством шаров с наклонным разъемным диском, установленным на валу, и подвижные заслонки с выпускными каналами, закрепленные на валу с возможностью совмещения их каналов с одноименными отверстиями крышек, отличающийся тем, что он снабжен впускными каналами, перекрытыми подпружиненными электромагнитными плунжерами, катушками, подключенными к токосъемным щеткам, установленным на подвижном щеткодержателе, способным контактировать с оппозитно-профильными коллекторами на изолированной втулке, подпружиненной вдоль вала с образованием камеры переменного объема, дополнительным кольцевым коллектором, контактирующим с токоподводящей щеткой на щеткодержателе, дополнительным цилиндром с поршнем и штоком, кинематически связанным с изолированной втулкой, осью с закрепленными на ней эксцентриками, рукояткой и барабаном с винтовым профилем, входящим в зацепление с водилом на подвижном щеткодержателе, причем токоподводящий щеткодержатель жестко закреплен на штырях, а токосъемный щеткодержатель установлен на них с возможностью перемещения вдоль вала посредством действия винтового профиля на водило. 4. Газопривод по пп. 2 или 3, отличающийся тем, что он снабжен устройством уравновешивания пружин втулки или стаканов, выполненным в виде камер переменного объема, образованных втулкой или стаканами с валом и подключенных к источнику сжатой среды посредством выполненных в валу каналов.