ПНЕВМОГИДРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1996 года по МПК F01C5/02 

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

Известен пневмогидродвигатель, содержащий корпус, в котором установлен эксцентриковый ротор и рабочие камеры, коленчатый вал и газораспределительный механизм с отверстиями и трубопроводами (прототип а.с. N 564 436, F 03 C 5/02, 1977).

Недостатком прототипа является низкий коэффициент полезного действия.

Технической задачей изобретения является увеличение коэффициента полезного действия.

Технический результат достигается тем, что пневмогидродвигатель, содержащий корпус, рабочие камеры, коленчатый вал, газораспределительный механизм с отверстиями и трубопроводами, выполнен в виде рабочих камер, соединенных соответственно с коленчатым валом и с корпусом через конические кольца, на которых, через подшипники, закреплены концы газораспределительных валов, кинематически связанных через шатуны с дополнительными коленчатыми валами, газораспределительные механизмы размещены в рабочих камерах и выполнены в виде роторов с канавками, закрепленных на концах газораспределительных валов и статоров, закрепленных на конических кольцах, причем в статорах выполнены отверстия, сообщенные с трубопроводами, в которых установлены краны переднего и заднего хода, управляемые педалями и соединенные с атмосферой через другой кран, управляемый педалью с возможностью отсоединения от атмосферы и через газовые редукторы, сообщаемые с баллонами пониженного и высокого давления.

В пневмогидродвигателе газораспределительные механизмы расположены в рабочих камерах, что снижает непроизводительные потери сжатого воздуха в атмосферу, чего нет в известном техническом решении.

На представленной фигуре показан пневмогидродвигатель в разрезе.

Пневмогидродвигатель состоит из корпуса 1, на котором приварено коническое кольцо 2, на котором наружными обоймами закреплены подшипника 3, на внутренние обоймы которых надеты концы газораспределительного механизма 4, подшипники 5, расположенные по обе стороны от роторов 6, на которых имеются канавки (цифрой не указаны), внутренними обоймами надеты на вал газораспределительного механизма 4, а наружными обоймами на статоры 7, которые через крепления 8 соединены с коническим кольцом 2, газораспределительный механизм 4, через подшипники 9 и шатун 10, соединен с торцом 11 рабочей камеры 12, торец 11, через подшипники 13, соединен с коленчатым валом 14, на концах которого надеты подшипники 15, наружными обоймами закрепленные к неподвижной жесткости (не показана), от статоров 7 отходят трубопроводы 16 и 17, в которых врезаны краны переднего и заднего хода 18 и 19, управляемые педалями 20 и 21, трубопровод 22, идущий от крана 23, управляемого педалью 24, соединен с трубопроводами 16 и 17, через краны переднего и заднего хода 18 и 19 и через запорные краны 23, 25, 26 и 27 соединен с атмосферой, баллон низкого давления 28 напрямую соединен с кранами переднего и заднего хода 18 и 19 и через газовый редуктор 29 с краном 23, компрессор 30, управляемый двигателем 31, через перепускной клапан 32 соединен с баллоном высокого давления 33, который через газовый редуктор 34 соединен с баллоном низкого давления 28, 35 датчики, показывающие давление воздуха, 36 ограничители давления сжатого воздуха.

Для того, чтобы пневмогидродвигатель работал эффективно, необходимо единый коленчатый вал 14 соединить с четырьмя устройствами, показанными на фигуре, таким образом, что если в одном устройстве будет начало впуска, в другом начало выпуска, в третьем пик впуска, в четвертом пик выпуска. Рабочая камера 12 может быть выполнена из резинокорда или иного материала, обладающего прочностью и гибкостью. При максимальном удалении торца 11 от корпуса 1 рабочая камера 12 принимает форму, близкую к шаровидной. При сближении торца 11 с корпусом 1 рабочая камера 12 принимает форму выворачиваемого вовнутрь чулка.

Пневмогидродвигатель работает следующим образом.

При нажатии на педаль 20 сжатый воздух из баллона низкого давления 28, через трубопровод 16, кран переднего хода 18, поступает в рабочую камеру 12 через канавку на роторе 6, которая в этот момент совмещена с отверстиями в статоре 7 (отверстия на статорах 7 невидимы, так как расположены на заднем плане, передний план статора 7 показан в разрезе). Как только торец рабочей камеры 11 пройдет путь от верхней мертвой точки до нижней, корпус ротора 6 перекроет вход сжатого воздуха из трубопровода 16. При движении торца рабочей камеры 11 от нижней мертвой точки и верхней, канавки на роторе 6 (справа) соединяют отверстие (невидимое) на статоре (справа) 7 с трубопроводом 17 и воздух через кран 19, трубопровод 22, кран 23, 25, 26 и 27 выходит в атмосферу. Краны 18, 19, 23 имеют точно такую конструкцию как главные тормозные краны на таких автомобилях как ЗИЛ, МАЗ, КамАЗ и других, где имеется воздушная тормозная система. Особенность этих кранов такова, что при ненажатых педалях за кранами 18, 19, и 23 трубопроводы 16, 17 и 22 соединены с атмосферой, а при нажатии на педаль кран прерывает выход сжатого воздуха в атмосферу и подает сжатый воздух из баллона 28 в рабочие камеры 12.

Пневмогидродвигатель можно использовать на автомобилях. Для этого необходимо один пневмогидродвигатель присоединить к заднему месту, а второй через трубопровод 40 к переднему. При нажатии ногой на педаль 20 сжатый воздух через кран переднего хода 18 подается в пневмогидродвигатель, автомобиль трогается с места и начинает движение.

При движении автомобиля в условиях плохих дорог (грязь, лед) все колеса можно заблокировать, и они будут вращаться с одинаковой скоростью одновременно, что резко повысит проходимость автомобиля. Для этого необходимо кран 43 закрыть, повернуть общую барашку (цифрой не указана) кранов 37 и 39 по часовой стрелке, при этом кран 37 закроется, а кран 39 откроется. При открытии крана 18 сжатый воздух по трубопроводу 16, трубопроводу 38, трубопроводу 41, через кран 19, по трубопроводу 22, через кран 23 выходит в атмосферу. При нажатии на педаль 21 происходит обратный ход. При движении автомобиля по хорошей дороге (сухой асфальт) кран 43 открывается и при вращении общей барашки против часовой стрелки кран 37 открывается, а кран 39 закрывается. Отработанный воздух вращает пневмогидродвигатель 44, который заставляет работать генератор тока 45. Краном 43 можно регулировать равномерный износ передних и задних колес автомобиля, для этого необходимо, чтобы внутреннее сечение трубопровода 42 было больше внутреннего сечения трубопровода 16.

Чем больше открывается кран переднего хода 18, тем выше скорость автомобиля. Если резко убрать ногу с педали 20 и перенести ногу на педаль 21, при этом нажать на нее, то под действием пружины (не показана) педаль 20 возвращается в исходное положение, при этом подача воздуха из баллона 28 в кран переднего хода 18 прекращается и трубопровод 16 за краном 18 соединяется с атмосферой. При нажатии на педаль 21 происходит торможение двигателем, а затем задний ход автомобиля. Чтобы зафиксировать автомобиль в неподвижном положении, например, перед светофором, надо нажать на педаль 24, кран 23 перекроет выход в атмосферу и сжатый воздух по трубопроводу 22, через краны переднего и заднего хода 18 и 19, трубопроводы 16 и 17 подается в рабочие камеры 12, в результате пневмогидродвигатели не способны вращаться ни в одну, ни в другую сторону. Перед выходом из автомобиля водитель закрывает открытый кран 25 и отпускает педаль 24, которая под действием пружины (не показана) принимает исходное положение.

Общеизвестно, что под давлением и от трения воздух нагревается. Для улучшения комфортных условий теплый воздух можно направлять в кабину водителя. Для того имеются краны 26 и 27, имеющие общую барашку. При вращении общей барашки (цифрой не указана) по часовой стрелке кран 26 закрывается, а кран 27 открывается. При вращении общей барашки против часовой стрелки кран 26 открывается, а кран 27 закрывается. Из крана 26 теплый воздух идет в кабину водителя. Из крана 27 воздух выходит за пределы кабины водителя в атмосферу.

Компрессор 30 и двигатель внутреннего сгорания 31, установленные на автомобиле, выполняют две функции, подпитывая сжатым воздухом баллон высокого давления 33 и отапливая теплом от двигателя 31 кабину водителя в зимнее время. В летнее время компрессор 30 с двигателем 31 можно снять, облегчив массу автомобиля, отсоединив трубопровод перед перепускным клапаном 32, который пропускает воздух только в баллон высокого давления 33, не пропуская воздух в обратном направлении. В баллон 33 давление воздуха примерно 200-300 атмосфер, за газовым редуктором 34 давление примерно 6-8 атмосфер, за газовым редуктором 29 примерно 2 атмосферы. Редуктором 34 можно уменьшать давление воздуха, тем самым ограничивая скорость движения автомобиля для малоопытных водителей.

Автомобиль, работающий на предлагаемых пневмогидродвигателях, может быть использован на городских пассажирских перевозках. Для этого необходимо, чтобы мотор 31 был электрическим, а на крыше автомобиля необходимо установить электрические контакты, как на троллейбусах или трамваях. При подъезде к остановке электрические контакты, установленные на крыше автомобиля, сомкнутся с электрическими проводами, которые находятся под напряжением тока. Пока пассажиры делают посадку и высадку, электромотор 31 вращает компрессор 30, который восполняет израсходованные запасы сжатого воздуха. При отъезде автомобиля от остановки электрические контакты, установленные на крыше автомобиля, отсоединяются от электрических проводов и электромотор 31 не работает до следующей остановки. Преимуществом предлагаемого пассажирского транспорта перед троллейбусом является уменьшение длины контактных электропроводов и трения между электрическими проводами и контактами, установленными на крыше автомобиля. Преимуществом перед автобусом будет то, что предлагаемое транспортное средство экологически чистое.

Лучше всего на автомобиль устанавливать два пневмодвигателя один на передний мост, другой на задний мост. Раму автомобиля и кузов лучше всего делать из пустотелых труб и заполнять их сжатым воздухом, в результате рама и кузов будут выполнять функции баллона низкого давления 28. При подаче в рабочую камеру 12 жидкости под давлением устройство будет работать в режиме гидродвигателя. Зазоры между роторами 6 и статорами 7 должны быть как можно минимальными.

Технико-экономическая эффективность заключается в том, что предлагаемый пневмогидродвигатель конструктивно прост, имеет малое количество трущихся пар.

Сущность изобретения: рабочие камеры соединены с коленчатым валом и с корпусом через конические кольца, на которых через подшипники закреплены концы газораспределительных валов, кинематически связанных через шатуны с дополнительными коленчатыми валами. Газораспределительные механизмы размещены в рабочих камерах и выполнены в виде роторов с канавками и статоров с отверстиями, сообщенными с соответствующими трубопроводами. 1 ил.

Пневмогидродвигатель, содержащий корпус, рабочие камеры, коленчатый вал и газораспределительный механизм с отверстиями и трубопроводами, отличающийся тем, что рабочие камеры соединены соответственно с коленчатым валом и с корпусом, а через конические кольца, на которых через подшипники закреплены концы газораспределительных валов, кинематически связанных через шатуны, с дополнительными коленчатыми валами, газораспределительные механизмы размещены в рабочих камерах и выполнены в виде роторов с канавками, закрепленных на концах газораспределительных валов и статоров, закрепленных на конических кольцах, причем в статорах выполнены отверстия, сообщенные с трубопроводами, в которых установлены краны переднего и заднего хода, управляемые педалями и соединенные с атмосферой через другой кран, управляемый педалью с возможностью отсоединения от атмосферы и через газовые редукторы, сообщаемые с баллонами пониженного и высокого давления.