СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ ВО ВРАЩАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ ВЫХОДНОГО ЗВЕНА И СОЗДАНИЯ НА НЕМ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1997 года по МПК F16H41/00 F02C5/02 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в гидравлических передачах для преобразования энергии текучей среды в механическую энергию выходного звена.

Из патентной литературы известен способ преобразования возвратно-поступательного движения жидкости во вращательное движение выходного звена и создания на нем крутящего момента, заключающийся в том, что жидкость, заключенную в замкнутом объеме, направляют под избыточным давлением на турборешетки преобразующего насосно-турбинного блока, установленного в замкнутом объеме.

К недостаткам известного способа следует отнести невозможность осуществить преобразование при движении нескольких поршней, подающих текучую среду под давлением, невозможность передачи жидкости под давлением от одного поршня на несколько преобразующих блоков, отсутствие возможности регулирования скорости выходного звена и крутящего момента на нем.

Технической задачей, решаемой способом по данному изобретению является исключение вышеуказанных недостатков.

Из патентной литературы известно устройство для преобразования возвратно-поступательного движения жидкости во вращательное движение выходного звена, содержащее корпус, поршни и преобразующий блок, включающий насосно-турбинную пару колес с турборешетками.

К недостаткам известного устройства следует отнести сложность изготовления и компоновки, отсутствие возможности снятия крутящего момента с выходного вала и т.д.

Технической задачей, решаемой изобретением в части устройства является расширение технических возможностей привода, гибкость его компоновки.

На фиг. 1 представлена блок-схема осуществления способа, при котором жидкость из каждого изолированного объема после пропускания ее через сектор преобразующего блока возвращают в тот же объем; на фиг. 2 блок-схема осуществления способа, при котором жидкость из каждого изолированного объема после пропускания ее через преобразующий блок возвращают в другой изолированный объем, где процесс вытеснения жидкости закончен; на фиг. 3 - блок-схема осуществления способа с промежуточным объемом; на фиг. 4 - блок-схема осуществления способа с созданием единого объема перед преобразующим блоком; на фиг. 5 общий вид устройства для преобразования движения со снятием крутящего момента с вала устройства; на фиг. 6 сечение А-А на фиг. 5; на фиг. 7 сечение Б-Б на фиг. 5; на фиг. 8 компоновочная схема устройства с торцевым сопряжением силового и преобразующего блоков и соосным расположением поршней силового блока к продольной оси преобразующего блока; на фиг. 9 компоновочная схема устройства с торцевым сопряжением силового и преобразующего блоков и параллельным расположением осей поршней силового блока и продольной оси преобразующего блока; на фиг. 10 - компоновочная схема устройства с боковым сопряжением силового и преобразующего блоков и параллельным расположением осей поршней силового блока и продольной оси преобразующего блока; на фиг. 11 компоновочная схема устройства с боковым сопряжением силового и преобразующего блоков и соосным расположением осей поршней силового блока и продольной оси преобразующего блока; на фиг. 12 компоновочная схема устройства с торцевым сопряжением силового и преобразующего блоков и расположением поршней силового блока под углом к продольной оси преобразующего блока при параллельном расположении осей поршней между собой; на фиг. 13 компоновочная схема устройства с торцевым сопряжением силового и преобразующего блоков при соосном расположении поршней силового блока между собой; на фиг. 14 компоновочная схема устройства с торцевым сопряжением силового и преобразующего блоков при расположении поршней силового блока под углом друг к другу; на фиг. 15 компоновочная схема устройства с боковым сопряжением силового и преобразующего блоков и расположением осей поршней под углом к продольной оси преобразующего блока при параллельном расположении осей поршней между собой; на фиг. 16 то же при соосном расположении осей поршней между собой; на фиг. 17 то же при расположении осей поршней под углом относительно друг друга; на фиг. 18 компоновочная схема устройства с раздельно расположенными силовым и преобразующим блоками; на фиг. 19 общий вид устройства для преобразования (вариант 2); на фиг. 20 разрез А-А на фиг. 19; на фиг. 21 разрез Б-Б на фиг. 19; на фиг. 22 общий вид устройства для преобразования (вариант 3); на фиг. 23 разрез А-А на фиг. 22; на фиг. 24 разрез Б-Б на фиг. 22; на фиг. 25 общий вид устройства для преобразования (вариант 4); на фиг. 26 разрез А-А на фиг. 25; на фиг. 27 разрез Б-Б на фиг.25; на фиг. 28 разрез В-В на фиг. 25; на фиг. 29 общий вид устройства для преобразования (вариант 5); на фиг. 30 разрез А-А на фиг. 29; на фиг. 31 разрез Б-Б на фиг. 29; на фиг. 32 фрагмент расположения пазов колес преобразующего блока; на фиг. 33 - общий вид устройства для преобразования (вариант 6); на фиг. 34 разрез А-А на фиг. 33; на фиг. 35 разрез Б-Б на фиг. 33; на фиг. 36 фрагмент расположения пазов турборешеток преобразующего блока; на фиг. 37 общий вид устройства для преобразования (вариант 7); на фиг. 38 разрез А-А на фиг. 37; на фиг. 39 разрез Б-Б на фиг. 37; на фиг. 40 разрез В-В на фиг. 37; на фиг. 41 фрагмент расположения пазов турборешеток преобразующей пары; на фиг. 42 общий вид преобразующего устройства (вариант 8); на фиг. 43 разрез А-А на фиг. 42; на фиг. 44 разрез Б-Б на фиг. 42; на фиг. 45 разрез В-В на фиг. 42; на фиг. 46 фрагмент расположения пазов турборешеток преобразующего блока.

Способ преобразования возвратно-поступательного движения жидкости во вращательное движение выходного звена проиллюстрирован на фиг. 1 4, где 1 - силовой блок, 2 преобразующий блок, 3 промежуточный объем.

В соответствии со способом преобразования жидкость под избыточным давлением, заключенную в замкнутом объеме, направляют на турборешетки преобразующего блока 2, причем возврат жидкости после прохождения ее через преобразующий блок 2 и изолированный объем силового блока 1 происходит без преобразования движения. В соответствии со способом в силовом блоке создают несколько изолированных объемов и направляют жидкость из них на секторы преобразующего блока 2 несколькими потоками. Жидкость после преобразующего блока без преобразования движения может быть возвращена в тот же изолированный объем или в изолированный объем, в котором процесс вытеснения жидкости закончен. Жидкость после преобразующего блока может быть направлена в промежуточный объем 3, а из него в изолированные объемы, в которых процесс вытеснения закончен. Перед преобразующим блоком 2 может быть создан единый объем, из которого жидкость поступает в преобразующий блок 2, при этом в единый объем жидкость направляют из изолированных объемов, куда она поступает после прохождения преобразующего блока 2. Потоки жидкости из изолированных объемов могут быть направлены на секторы преобразующего блока 2 последовательно, импульсными потоками, одновременно из нескольких изолированных объемов и т.д. что позволяет осуществлять регулирование выходных характеристик в соответствии с заданной программой.

Устройство для преобразования возвратно-поступательного движения жидкости во вращательное движение выходного звена (вариант 1) содержит силовой и преобразующий блоки 1, 2, соответственно. В силовом блоке 1 установлены поршни 3 с клапанами 4, образующие поршневые и штоковые полости 5, 6. В преобразующем блоке 2 концентрично установлены внешнее насосное колесо 7 и внутреннее турбинное колесо 8 с турборешетками на внутренней и внешней поверхностях. Турборешетка насосного колеса 7 выполнена в виде пазов 9 переменной глубины, расположенных под углом к продольной оси колеса. Поршневые полости 5 сообщены со штоковыми полостями 6 через каналы 10, пазы 9 насосного колеса, пазы 11 турбинного колеса и каналы 12 и клапаны 4 в поршнях 3. За преобразующей парой колес 7, 8 установлены обратные клапаны 13, перекрывающие выходы пазов 9, 11.

Устройство для преобразования движения может быть выполнено с различной компоновкой: силовой и преобразующий блоки могут быть сопряжены торцами (фиг. 9, 11 14) или боковыми поверхностями (на фиг. 8, 10, 15 17). Устройство может быть выполнено с одним поршнем (фиг. 8), с осями поршней 3 соосными продольной оси преобразующего блока 2 (фиг. 8, 11). Устройство может быть выполнено с осями поршней 3, параллельными продольной оси преобразующего блока 2 (фиг. 9, 10). Устройство может быть выполнено с осями поршней 3, расположенными под углом к продольной оси преобразующего блока 2 (фиг. 12 14). При этом поршни 3 между собой также могут быть расположены различно их оси могут быть параллельны друг другу (фиг. 12), соосны (фиг. 13) или под углом друг к другу (фиг. 14). Возможны и различные комбинации вышеуказанных схем. Кроме того, устройство может быть выполнено с сопряжением блоков 1, 2 боковыми поверхностями и расположением их продольных осей под углом друг к другу (фиг. 15 17), причем поршни 3 могут быть расположены также различно - параллельно (фиг. 15), встречно (фиг. 16) или оси поршней расположены под углом друг относительно друга (фиг. 17). Устройство может быть выполнено из отдельно установленных силового и преобразующего блоков 1, 2, связанных гидравлически через промежуточные элементы. Устройство может содержать дополнительные преобразующие блоки (на чертежах не приведены), также связанные с силовым блоком гидравлически. Кроме того, поршни 3 силового блока могут быть выполнены в виде упругих разделителей, например диафрагм или сильфонов.

Устройство для преобразования возвратно-поступательного движения жидкости во вращательное движение выходного звена (вариант 2). В этом варианте исполнения устройства выходной момент снимается с корпуса устройства, содержащего силовой и преобразующий блоки 1, 2, установленные с возможностью вращения преобразующего блока 2. Блок 1 содержит несколько поршней 3 с клапанами одностороннего действия (обратными клапанами), образующих поршневые и штоковые полости 5, 6. Преобразующий блок 2 содержит пару концентрично установленных колес внешнего турбинного 7 и внутреннего насосного 8 с турборешетками на внутренней и внешней поверхностях колес, соответственно. Турборешетка турбинного колеса 7 выполнена в виде пазов 9, расположенных по окружности колеса параллельно его оси. Турборешетка насосного колеса 8 выполнена в виде пазов 10 переменной глубины, расположенных под углом к продольной оси колеса. Поршневые полости 5 соединены со штоковыми полостями 6 через полости-каналы 11, пазы 9, 10 в колесах 7, 8 и каналы 12 в преобразующем блоке 2. В блоке 2 за преобразующей парой колес установлены обратные клапаны 13, перекрывающие выходы пазов 9, 10. Частные компоновочные решения устройства по варианту 2 аналогичны варианту 1.

Устройство для преобразования возвратно-поступательного движения жидкости во вращательное движение выходного звена (вариант 3) (фиг. 22 24) содержит силовой и преобразующий блоки 1, 2, сопряженные торцами. В силовом блоке 1 выполнены полости 3, в которых установлены поршни 4. В преобразующем блоке 2 концентрично установлена пара колес внешнее насосное и внутреннее турбинное 5, 6, соответственно, с турборешетками на внутренней и наружной поверхностях колес. Турборешетка насосного колеса 5 выполнена в виде пазов 7 переменной глубины, расположенных под углом к продольной оси колеса. Турборешетка турбинного колеса 6 выполнена в виде пазов 8, расположенных вдоль его оси. Пазы 8 со стороны входа рабочей жидкости перекрыты. Полости силового блока, разделенные поршнями 3, сообщены между собой через пазы 7, 8 и каналы 9 в преобразующем блоке 2. Устройство также снабжено обратными клапанами 10, 11
клапаны 10 перекрывают выходные сечения пазов 7, 8, а клапаны 11, установленные перед преобразующей парой колес 5, 6, перекрывают выходные сечения каналов 9. Частные конструктивные решения и компоновочные схемы аналогичны вариантам 2, 3.

Устройство для преобразования возвратно-поступательного движения жидкости во вращательное движение выходного звена (вариант 4, фиг. 25 28), в котором выходной момент снимается с корпуса, содержит силовой и преобразующий блоки 1, 2, сопряженные торцами, причем преобразующий блок 2 установлен с возможностью вращения относительно силового блока 1. В силовом блоке 1 выполнены полости 3, в каждой из которых установлен поршень 4. Преобразующий блок 2 содержит пару концентрично установленных колес внешнего турбинного и внутреннего насосного 5, 6, соответственно, с турборешетками на внутренней и наружной поверхностях. Турборешетка турбинного колеса 5 выполнена в виде пазов 7, расположенных по окружности колеса вдоль его оси и выполненных глухими со стороны входа рабочей жидкости. Турборешетка насосного колеса 6 выполнена в виде пазов 8 переменной глубины, расположенных под углом к продольной оси колеса. Полости силового блока 1, разделенные поршнями 4, сообщены между собой через пазы 7, 8 и каналы 9, выполненные в насосном колесе 6. Устройство снабжено обратными клапанами 10, установленными перед насосным колесом 6 и перекрывающими каналы 9. Частные конструктивные решения и компоновочные схемы аналогичны предыдущим вариантам.

Устройство для преобразования возвратно-поступательного движения жидкости во вращательное движение выходного звена (вариант 5, фиг. 29 32) состоит из силового и преобразующего блоков 1, 2, сопряженных торцами. В силовом блоке 1 выполнены отдельные полости 3, в каждой из которых установлен поршень 4. Преобразующий блок 2 содержит пару концентрично установленных колес внешнего насосного и внутреннего турбинного 5, 6, соответственно, с турборешетками на внутренней и наружной поверхностях. Турборешетка насосного колеса 5 выполнена в виде пазов 7, расположенных под углом оси колеса, причем пазы 7 выполнены переменной глубины. Турборешетка турбинного колеса 6 выполнена в виде пазов 8, расположенных по окружности колеса вдоль его оси и выполненных глухими со стороны входа рабочей жидкости. Устройство снабжено наружным корпусом 9 со стороны преобразующего блока 2. Между корпусом 9 и преобразующим блоком 2 образована промежуточная полость 10. Полости силового блока 1, разделенные поршнями 4, сообщены через пазы 7, 8 с промежуточной емкостью 10 и с нею же через клапан 11, установленный на входе в полость 3. Кроме того, устройство снабжено обратным клапаном 12, установленным за преобразующей парой колес 5, 6 и перекрывающим выходные сечения пазов 7, 8.

Частные конструктивные решения и компоновочные схемы аналогичны предыдущим вариантам.

Устройство для преобразования возвратно-поступательного движения жидкости во вращательное движение выходного звена (вариант 6, фиг. 33 36) содержит силовой и преобразующий блоки 1, 2, причем блок 2 установлен с возможностью вращения относительно блока 1. В силовом блоке 1 выполнены полости 3, в каждой из которых установлен поршень 4. Преобразующий блок 2 содержит пару концентрично установленных колес 5, 6 внешнего турбинного и внутреннего насосного, соответственно, с турборешетками на внутренней и наружной поверхностях колес. Турборешетка турбинного колеса 5 выполнена в виде пазов 7, расположенных по окружности колеса вдоль его оси и выполненных глухими со стороны входа рабочей жидкости. Турборешетка насосного колеса 6 выполнена в виде пазов 8 переменной глубины, расположенных под углом к продольной оси колеса. За преобразующей парой колес 5, 6 в преобразующем блоке 2 выполнена промежуточная полость 9. Полость 3 силового блока 1 через пазы 7, 8 гидравлически соединена с промежуточной полостью 9, а с другой стороны эти же полости 3 сообщены с той же полостью 9 через каналы 10, выполненные в насосном колесе 6. Устройство снабжено обратными клапанами 11, 12, установленными за преобразующей парой с возможностью перекрытия выходных сечений пазов 7, 8 и перед преобразующей парой для перекрытия входа в канал 10.

Возможные частные конструктивные и компоновочные решения аналогичны предыдущим вариантам.

Устройство для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение выходного звена (вариант 7, фиг. 37 41) состоит из силового и преобразующего блоков 1, 2, сопряженных торцами. В силовом блоке 1 выполнены цилиндры 3, в каждом из которых установлен поршень 4 с обратным клапаном 5. Поршни 4 делят цилиндры 3 на поршневую и штоковую полости 6, 7, причем в цилиндрах 3 со стороны полости 6 установлены обратные клапаны 8. Между силовыми и преобразующим блоками 1, 2 выполнена общая нагнетательная полость 9, которая через клапаны 8 сообщена с полостями 6 цилиндров 3. В преобразующем блоке 2 за нагнетательной полостью 9 концентрично установлена пара колес 10, 11 внешнее насосное и внутреннее турбинное с турборешетками на внутренней и наружной поверхностях, соответственно. Турборешетка насосного колеса 10 выполнена в виде пазов 12 переменной глубины, расположенных под углом к продольной оси колеса. Турборешетка турбинного колеса 11 выполнена в виде пазов 13, расположенных по окружности колеса вдоль его оси. Между блоками 1, 2 вдоль оси устройства выполнен центральный канал 14 для отвода потоков жидкости в штоковые полости 7.

Возможные частные конструктивные и компоновочные решения аналогичны вышеперечисленным вариантам.

Устройство для преобразования возвратно-поступательного движения жидкости во вращательное движение выходного звена (вариант 8, фиг. 42 46) содержит силовой и преобразующий блоки 1, 2, сопряженные друг с другом торцами, причем преобразующий блок 2 установлен с возможностью вращения относительно силового блока 1. В силовом блоке установлены цилиндры 3, в каждом из которых размещены поршень 4 с обратным клапаном 5, образующий в цилиндре 3 поршневую и штоковую полости 6, 7, при этом в цилиндрах 3 со стороны поршневой полости 6 установлены обратные клапаны 8. Между силовым и преобразующим блоками 1, 2 выполнена общая нагнетательная полость 9, которая через клапаны 8 сообщена с поршневыми полостями 6. В преобразующем блоке 2 за полостью 9 размещена пара концентрично установленных колес 10, 11 внешнего турбинного и внутреннего насосного, соответственно, с турборешетками на внутренней и наружной поверхностях. Турборешетка турбинного колеса 10 выполнена в виде пазов 12, расположенных по окружности колеса вдоль его оси и выполненных глухими со стороны входа рабочей жидкости. Турборешетка насосного колеса 11 выполнена в виде пазов 13 переменной глубины, расположенных под углом к продольной оси колеса. Между блоками 1, 2 вдоль оси устройства выполнен центральный канал 14 для отвода потоков рабочей жидкости в штоковые полости 7.

Возможные частные конструктивные и компоновочные решения аналогичны предыдущим вариантам.

Устройство для преобразования (вариант 1) работает следующим образом.

Направляемый из полости 5 при перемещении поршня 3 поток жидкости поступает в преобразующий блок 2 на турборешетки преобразующей пары колес. Жидкость нагнетают с торца через каналы 11, косые пазы 9 переменной глубины насосного колеса 7 и прямые пазы 10 турбинного колеса 8. Турборешетка с прямыми пазами 10 разворачивается относительно неподвижных косых пазов 9, что приводит к вращению турбинного колеса 8 и созданию на нем крутящего момента. Из пазов 10 жидкость через обратные клапаны 13 и каналы 12 вытесняется в штоковые полости 6. При обратном (холостом) ходе поршня 3 жидкость через клапан 4 перепускается в полость 5. Затем процесс повторяется. Таким образом осуществляется вращение турбинного колеса, равномерность вращения которого зависит от количества поршней в силовом блоке 1 чем больше поршней, тем выше равномерность вращения.

Устройство для преобразования (вариант 2) работает следующим образом.

Направляемый из полостей 5 при перемещении поршней 3 поток (потоки) жидкости поступает на часть преобразующей пары колес 7, 8. Жидкость нагнетается через каналы 11 с торца колес 7, 8 и косые пазы колеса 8 переменной глубины в прямые пазы 9 колеса 7. Турборешетка с прямыми пазами 9 разворачивается относительно неподвижной турборешетки с косыми пазами 10, осуществляя вращение турбинного колеса 7. Из прямых пазов 9 жидкость через клапаны 4 в поршне 3 перепускают в полость 5. Затем процесс повторяется. Равномерность вращения выходного звена и величина крутящего момента на нем определяются количеством поршней, участвующих в процессе нагнетания.

Устройство для преобразования (вариант 3) работает следующим образом.

Направляемый поршнем 4 поток рабочей жидкости из полости 3 поступает на сектор преобразующей пары колес 5, 6 с торца. Жидкость проходит через косые пазы 7 турборешетки насосного колеса 5 в прямые пазы 8 турборешетки турбинного колеса 6, разворачивая последнюю, создавая момент на турбинном колесе. Из прямых пазов 8 жидкость через клапан 10, канал 9, клапан 11 вытесняется в другую полость 3, в которой процесс нагнетания жидкости в один из секторов преобразующего блока 2 закончен. Таким образом процесс повторяется в каждой паре или группе взаимосвязанных полостей 3.

Устройство для преобразования (вариант 4) работает следующим образом.

Направляемый поршнем 4 поток жидкости из одной из полостей 3 поступает на сектор преобразующего блока 2 со стороны его торца. Жидкость, проходя через косые пазы 8 переменной глубины турборешетки насосного колеса 6 в прямые пазы 7 турборешетки турбинного колеса 5, вызывает поворот последнего, создавая таким образом крутящий момент на турбинном колесе 5. Из прямых пазов 7 жидкость через каналы 9 в насосном колесе 6 и клапаны 10, установленные на выходе из этих каналов, поступает в другую полость 3, в которой процесс нагнетания рабочей жидкости уже завершен.

Устройство для преобразования (вариант 5) работает следующим образом.

Направляемый поршнем 4 поток жидкости из полости 3 поступает на торец преобразующей пары колес 5, 6. Жидкость нагнетается через косые, переменной глубины пазы 7 турборешетки насосного колеса 5 в прямые пазы 8 турборешетки турбинного колеса 6, вызывая поворот последнего и создание на нем крутящего момента. Из прямых пазов 8 жидкость через клапаны 12 вытесняется в промежуточную полость 10, из которой через клапаны 11 всасывается в одну из полостей 3 при обратном ходе поршня 4.

Устройство для преобразования (вариант 6) работает следующим образом.

Направляемый поршнем 4 поток рабочей жидкости из полости 3 попадает на торец преобразующей пары колес с турборешетками. Жидкость под давлением нагнетается через косые, переменной глубины пазы 7 турборешетки насосного колеса 5 в прямые пазы 8 турборешетки турбинного колеса 6, вызывая поворот последнего и создание на нем крутящего момента. Из прямых пазов 8 жидкость через клапаны 12 вытесняется в промежуточную полость 10, а из нее через обратные клапаны 11 всасывается в полость 3 при обратном ходе поршня 4.

Устройство для преобразования (вариант 7) работает следующим образом.

Направляемый поршнем 4 поток рабочей жидкости под давлением попадает в общую нагнетательную полость 9 перед преобразующим блоком 2. Из нагнетательной полости 9 жидкость подается на торец преобразующей пары колес с турборешетками, далее жидкость через косые, переменной глубины пазы 12 турборешетки насосного колеса 10 подается в прямые пазы 13 турборешетки турбинного колеса 11, поворачивая последнее и создавая на нем крутящий момент. Из прямых пазов 12 жидкость по центральному каналу 14 вытесняется в штоковую полость 7, из которой перепускается в поршневую полость 6 при обратном ходе поршня 4. Процесс осуществляется в каждом цилиндре 3 независимо.

Устройство для преобразования (вариант 8) работает следующим образом.

Направляемый поршнем 4 поток рабочей жидкости под давлением подается в общую нагнетательную полость 9, а далее через косые, переменной глубины пазы 13 турборешетки насосного колеса 11 на прямые пазы 12 турборешетки турбинного колеса 10, вызывая вращение последнего и создание на нем крутящего момента. Из прямых пазов 12 жидкость по центральному каналу 14 вытесняется в штоковую полость 7, а из нее перепускается в поршневую полость 6 при обратном ходе поршня 4. Процесс в каждом цилиндре 3 осуществляется независимо, а равномерность вращения и величина крутящего момента определяется как давлением рабочей жидкости, так и количеством участвующих в процессе преобразования поршней.

Использование изобретения обеспечивает простоту изготовления элементов конструкции, гибкость компоновочных решений, обусловленную возможностью раздельного размещения силового и преобразующего блоков, регулирование скорости вращения выходного звена и крутящего момента на нем за счет использования различного числа поршней, участвующих в процессе преобразования, возможность снятия момента как с вала, так и с корпуса устройства в зависимости от места установки и закрепления колес преобразующего блока, а также возможность получения момента на нескольких выходных звеньях за счет использования дополнительных преобразующих блоков и т.д.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в гидравлических передачах для преобразования энергии текучей среды в механическую энергию выходного звена. Сущность способа преобразования возвратно-поступательного движения жидкости во вращательное движение выходного звена и создание на нем момента заключается в том, что жидкость, заключенную в замкнутом объеме, направляют на турборешетки преобразующего насосно-турбинного блока, установленного в замкнутом объеме, несколькими потоками из изолированных объемов, причем потоки направляют на секторы преобразующего блока импульсно, последовательно или одновременно. Возврат жидкости после преобразующего блока в изолированные объемы осуществляют без преобразования движения. Жидкость из каждого изолированного объема может быть возвращена в те же объемы, в объемы, в которых процесс вытеснения закончен, в промежуточный объем. Между силовым и преобразующим блоком может быть образован общий нагнетательный объем, а сами блоки могут быть сопряжены друг с другом торцами, боковыми поверхностями или выполнены раздельно и связаны между собой гидравлически через промежуточные элементы. Подача рабочей среды от силового блока может осуществляться как на один, так и на несколько преобразующих блоков, связанных с силовым гидравлически. Устройство для преобразования содержит силовой и преобразующий блок в совместном или раздельном исполнении. Силовой блок содержит размещенные в раздельных камерах с образованием поршневой и штоковой полостей поршни с клапанами. Преобразующий блок содержит концентрично установленные насосное и турбинное колеса с турборешетками, выполненными в виде косых, переменной глубины, и прямых пазов, соответственно. В зависимости от места установки турбинного колеса (внутреннее или внешнее) и связи его с остальными элементами (вал или корпус) крутящий момент может сниматься как с вала, так и с корпуса устройства. Наличие обратных клапанов, установленных в поршне и на выходе преобразующего блока, обеспечивает осуществление рабочего хода с преобразованием движения и обратного хода без преобразования движения. Возможны различные компоновочные решения установки поршней силового блока по отношению к преобразующему, размещения поршней в силовом блоке. 9 с. и 86 з.п. ф-лы, 46 ил.

1. Способ преобразования возвратно-поступательного движения жидкости во вращательное движение выходного звена и создания на нем крутящего момента, заключающийся в том, что жидкость, заключенную в замкнутом объеме, направляют под избыточным давлением на турборешетки преобразующего насосно-турбинного блока, установленного в замкнутом объеме, отличающийся тем, что перед преобразующим блоком создают несколько изолированных объемом, жидкость направляют на преобразующий блок несколькими потоками, каждый из которых направляют на сектор преобразующего блока, при этом возврат жидкости в изолированные объемы после пропускания ее через преобразующий блок осуществляют без преобразования движения. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что жидкость из каждого изолированного объема после пропускания ее через сектор преобразующего блока возвращают в тот же объем. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что перед преобразующим блоком создают единый объем, жидкость из него пропускают через весь преобразующий блок, а возврат жидкости в упомянутый объем осуществляют без преобразования движения. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что жидкость из каждого изолированного объема перед преобразующим блоком после прохождения через него с преобразованием движения возвращают в другой изолированный объем, в котором процесс вытеснения жидкости закончен. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что жидкость из каждого изолированного объема после пропускания ее через сектор преобразующего блока с преобразованием движения направляют в промежуточный объем, а из него в изолированные объемы, в которых процесс вытеснения жидкости закончен. 6. Способ по пп.1 5, отличающийся тем, что перед преобразующим блоком создают единый объем, жидкость из него пропускают через весь преобразующий блок, а возврат жидкости в единый объем осуществляют через промежуточный объем. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед преобразующим блоком создают единый объем и несколько изолированных объемов, гидравлически связанных с единым объемом, жидкость из каждого изолированного объема направляют в единый объем, а после прохождения ее через преобразующий блок с преобразованием движения возвращают в изолированные объемы, в которых заключен процесс вытеснения. 8. Способ по пп.1 7, отличающийся тем, что жидкость после преобразующего блока направляют в промежуточный объем, а из него в изолированные объемы. 9. Способ по пп.1 8, отличающийся тем, что потоки жидкости из объемов направляют на преобразующий блок в последовательности, определяемой заданной характеристикой изменения скорости движения и крутящего момента выходного звена. 10. Способ по п.9, отличающийся тем, что потоки жидкости направляют на преобразующий блок последовательно. 11. Способ по п.9, отличающийся тем, что потоки жидкости направляют на преобразующий блок импульсными потоками. 12. Способ по п.9, отличающийся тем, что потоки жидкости направляют на преобразующий блок одновременно из нескольких объемов. 13. Устройство для преобразования возвратно-поступательного движения жидкости во вращательное движение выходного звена, содержащее корпус, поршни и преобразующий блок, включающий насосно-турбинную пару колес с турборешетками, отличающееся тем, что корпус выполнен составным и разделенным на силовой и преобразующий блоки, сопряженные друг с другом, поршни установлены в раздельных камерах силового блока с образованием поршневой и штоковой полостей, насосно-турбинная пара размещена в преобразующем блоке и выполнена в виде двух концентрично установленных колес внешнего насосного и внутреннего турбинного с турборешетками на внутренней и внешней поверхностях соответственно, при этом преобразующий блок, поршневые и штоковые полости связаны между собой каналами, в которых установлены обратные клапаны. 14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что силовой блок содержит один поршень. 15. Устройство по пп.13 и 14, отличающееся тем, что силовой и преобразующий блоки сопряжены друг с другом торцами. 16. Устройство по пп.13 и 14, отличающееся тем, что силовой и преобразующий блоки сопряжены друг с другом боковыми поверхностями. 17. Устройство по пп.13 16, отличающееся тем, что оси поршней силового блока соосны с продольной осью преобразующего блока. 18. Устройство по пп.13 16, отличающееся тем, что оси поршней силового блока параллельны продольной оси преобразующего блока. 19. Устройство по пп.13 16, отличающееся тем, что оси поршней силового блока расположены под углом к продольной оси преобразующего блока. 20. Устройство по пп.13 16, отличающееся тем, что силовой и преобразующий блоки размещены раздельно и связаны друг с другом гидравлически через промежуточные элементы. 21. Устройство по пп.13 и 20, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными преобразующими блоками, связанными с силовым блоком гидравлически через промежуточные элементы. 22. Устройство по пп.13 21, отличающееся тем, что поршни силового блока выполнены в виде упругих разделителей, например диафрагм или сильфонов. 23. Устройство для преобразования возвратно-поступательного движения жидкости во вращательное движение выходного звена, содержащее корпус, поршни и преобразующий блок, включающий насосно-турбинную пару колес с турборешетками, отличающееся тем, что корпус выполнен составным и разделенным на силовой и преобразующий блоки, сопряженные друг с другом с возможностью вращения преобразующего блока, поршни установлены в раздельных камерах силового блока с образованием поршневой и штоковой полостей, насосно-турбинная пара размещена в преобразующем блоке и выполнена в виде двух концентрично установленных колес - внешнего турбинного и внутреннего насосного с турборешетками на внутренней и внешней поверхностях соответственно, при этом преобразующий блок, поршневые и штоковые полости связаны между собой каналами, в которых установлены обратные клапаны. 24. Устройство по п.23, отличающееся тем, что силовой блок содержит один поршень. 25. Устройство по пп.23 и 24, отличающееся тем, что силовой и преобразующий блоки сопряжены друг с другом торцами. 26. Устройство по пп.23 и 24, отличающееся тем, что силовой и преобразующий блоки сопряжены друг с другом боковыми поверхностями. 27. Устройство по пп.23 26, отличающееся тем, что оси поршней силового блока соосны с продольной осью преобразующего блока. 28. Устройство по пп.23 26, отличающееся тем, что оси поршней силового блока параллельны продольной оси преобразующего блока. 29. Устройство по пп.23 26, отличающееся тем, что оси поршней силового блока расположены под углом к продольной оси преобразующего блока. 30. Устройство по пп.23 26, отличающееся тем, что силовой и преобразующий блоки размещены раздельно и связаны друг с другом гидравлически через промежуточные элементы. 31. Устройство по пп.23 26, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными преобразующими блоками, связанными с силовым блоком гидравлически через промежуточные элементы. 32. Устройство по пп.23 31, отличающееся тем, что поршни силового блока выполнены в виде упругих разделителей, например диафрагм или сильфонов. 33. Устройство для преобразования возвратно-поступательного движения жидкости во вращательное движение выходного звена, содержащее корпус, по меньшей мере два поршня и преобразующий блок, включающий насосно-турбинную пару колес с турборешетками, отличающееся тем, что корпус выполнен составным и разделенным на силовой и преобразующий блоки, сопряженные друг с другом, поршни размещены в преобразующем блоке и установлены в раздельных камерах с образованием поршневой полости, насосно-турбинная пара размещена в преобразующем блоке и выполнена в виде двух концентрично установленных колес - внешнего насосного и внутреннего турбинного с турборешетками на внутренней и наружной поверхностях соответственно, в преобразующем блоке выполнены каналы, сообщающие поршневые полости между собой, при этом упомянутые каналы и проходные сечения турборешеток насосно-турбинной пары снабжены обратными клапанами. 34. Устройство по п.33, отличающееся тем, что силовой блок содержит один поршень. 35. Устройство по пп.33 и 34, отличающееся тем, что силовой и преобразующий блоки сопряжены торцами. 36. Устройство по пп.33 и 34, отличающееся тем, что силовой и преобразующий блоки сопряжены боковыми поверхностями. 37. Устройство по пп.33 36, отличающееся тем, что оси поршней силового блока соосны с продольной осью преобразующего блока. 38. Устройство по пп.33 36, отличающееся тем, что оси поршней силового блока параллельны продольной оси преобразующего блока. 39. Устройство по пп.33 36, отличающееся тем, что оси поршней силового блока расположены под углом к продольной оси преобразующего блока. 40. Устройство по пп.33 36, отличающееся тем, что силовой и преобразующий блоки размещены раздельно и связаны друг с другом гидравлически через промежуточные элементы. 41. Устройство по пп.33 36, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными преобразующими блоками, связанными с силовым гидравлически через промежуточные элементы. 42. Устройство по пп.33 41, отличающееся тем, что поршни силового блока выполнены в виде упругих разделителей, например диафрагм или сильфонов. 43. Устройство для преобразования возвратно-поступательного движения жидкости во вращательное движение выходного звена, содержащее корпус, по меньшей мере пару поршней и преобразующий блок, включающий насосно-турбинную пару колес с турборешетками, отличающееся тем, что корпус выполнен составным и разделенным на силовой и преобразующий блоки, сопряженные друг с другом с возможностью вращения преобразующего блока, поршни установлены в преобразующем блоке с образованием поршневых полостей, насосно-турбинная пара размещена в преобразующем блоке и выполнена в виде двух концентрично установленных колес внешнего турбинного и внутреннего насосного с турборешетками на внутренней и наружной поверхностях соответственно, в преобразующем блоке выполнены каналы, сообщающие поршневые полости между собой, при этом упомянутые каналы и проходные сечения турборешеток насосно-турбинной пары снабжены обратными клапанами. 44. Устройство по п.43, отличающееся тем, что силовой блок снабжен одним поршнем, а его поршневая полость связана с полостью за преобразующим блоком каналом, выполненным в последнем. 45. Устройство по пп.43 и 44, отличающееся тем, что силовой и преобразующий блоки сопряжены друг с другом торцами. 46. Устройство по пп.43 и 44, отличающееся тем, что силовой и преобразующий блоки сопряжены боковыми поверхностями. 47. Устройство по пп.43 46, отличающееся тем, что оси поршней силового блока соосны с продольной осью преобразующего блока. 48. Устройство по пп.43 46, отличающееся тем, что оси поршней силового блока параллельны продольной оси преобразующего блока. 49. Устройство по пп.43 46, отличающееся тем, что оси поршней силового блока расположены под углом к продольной оси преобразующего блока. 50. Устройство по пп.43 46, отличающееся тем, что силовой и преобразующий блоки размещены раздельно и связаны между собой гидравлически через промежуточные элементы. 51. Устройство по пп.43 46, отличающееся тем, что силовой блок снабжен дополнительными преобразующими блоками, связанными с ним гидравлически через промежуточные элементы. 52. Устройство по пп.43 51, отличающееся тем, что поршни силового блока выполнены в виде упругих разделителей, например диафрагм или сильфонов. 53. Устройство для преобразования возвратно-поступательного перемещения жидкости во вращательное движение выходного звена, содержащее корпус, поршень и преобразующий блок, включающий насосно-турбинную пару колес с турборешетками, отличающееся тем, что корпус выполнен составным и разделенным на силовой и преобразующий блоки, сопряженные между собой, поршни размещены в раздельных камерах силового блока с образованием поршневых полостей, насосно-турбинная пара колес размещена в преобразующем блоке и выполнена в виде двух концентрично установленных колес внешнего насосного и внутреннего турбинного с турборешетками на внутренней и наружной поверхностях соответственно, при этом устройство снабжено промежуточной полостью и выполнено с каналами в преобразующем блоке, сообщающими промежуточную и поршневые полости, причем в каналы, связывающих преобразующую пару с промежуточной полостью, а также промежуточную полость с поршневыми полостями, установлены обратные клапаны. 54. Устройство по п.53, отличающееся тем, что силовой блок содержит один поршень. 55. Устройство по пп.53 и 54, отличающееся тем, что силовой и преобразующий блоки сопряжены друг с другом торцами. 56. Устройство пп.53 и 54, отличающееся тем, что силовой и преобразующий блоки сопряжены друг с другом боковыми поверхностями. 57. Устройство по пп.53 56, отличающееся тем, что оси поршней силового блока соосны с продольной осью преобразующего блока. 58. Устройство по пп.53 56, отличающееся тем, что оси поршней силового блока параллельны продольной оси преобразующего блока. 59. Устройство по пп.53 56, отличающееся тем, что оси поршней силового блока расположены под углом к продольной оси преобразующего блока. 60. Устройство по пп.53 56, отличающееся тем, что силовой и преобразующий блоки размещены раздельно и связаны друг с другом гидравлически через промежуточные элементы. 61. Устройство по пп.53 60, отличающееся тем, что оно снабжено промежуточной емкостью, выполненной в силовом блоке. 62. Устройство по пп.53 60, отличающееся тем, что оно снабжено промежуточной емкостью, выполненной в преобразующем блоке. 63. Устройство по пп.53 60, отличающееся тем, что оно снабжено промежуточной емкостью, размещенной раздельно от силового и преобразующего блоков. 64. Устройство по пп.53 60, отличающееся тем, что силовой блок снабжен дополнительными преобразующими блоками, связанными с силовым гидравлически через промежуточные элементы. 65. Устройство по пп.53 64, отличающееся тем, что поршни силового блока выполнены в виде упругих разделителей, например диафрагм или сильфонов. 66. Устройство для преобразования возвратно-поступательного перемещения жидкости во вращательное движение выходного звена, содержащее корпус, поршни и преобразующий блок, включающий насосно-турбинную пару колес с турборешетками, отличающееся тем, что корпус выполнен составным и разделенным на силовой и преобразующий блоки, сопряженные друг с другом с возможностью вращения преобразующего блока, поршни размещены в раздельных камерах силового блока с образованием поршневых полостей, насосно-турбинная пара колес размещена в преобразующем блоке и выполнена в виде двух концентрично установленных колес внешнего турбинного и внутреннего насосного с турборешетками на внутренней и наружной поверхностях соответственно, при этом устройство снабжено промежуточной полостью и выполнено с каналами в преобразующем блоке, связывающими промежуточную и поршневые полости, причем в каналах, связывающих преобразующую пару с промежуточной полостью, а также промежуточную полость с поршневыми полостями установлены обратные клапаны. 67. Устройство по п.66, отличающееся тем, что силовой блок содержит один поршень. 68. Устройство по пп.66 и 67, отличающееся тем, что силовой и преобразующий блоки сопряжены друг с другом торцами. 69. Устройство по пп.66 и 67, отличающееся тем, что силовой и преобразующий блоки сопряжены друг с другом боковыми поверхностями. 70. Устройство по пп.66 69, отличающееся тем, что оси поршней силового блока соосны с продольной осью преобразующего блока. 71. Устройство по пп.66 69, отличающееся тем, что оси поршней силового блока параллельны продольной оси преобразующего блока. 72. Устройство по пп.66 69, отличающееся тем, что оси поршней силового блока расположены под углом к продольной оси преобразующего блока. 73. Устройство по пп.66 72, отличающееся тем, что силовой и преобразующий блоки размещены раздельно и связаны друг с другом гидравлически через промежуточные элементы. 74. Устройство по пп.66 72, отличающееся тем, что силовой блок снабжен дополнительными преобразующими блоками, связанными с силовым гидравлически через промежуточные элементы. 75. Устройство по пп.66 74, отличающееся тем, что поршни силового блока выполнены в виде упругих разделителей, например диафрагм или сильфонов. 76. Устройство для преобразования возвратно-поступательного перемещения жидкости во вращательное движение выходного звена, содержащее корпус, поршни и преобразующий блок, включающий насосно-турбинную пару колес с турборешетками, отличающееся тем, что корпус выполнен составным и разделенным на силовой и преобразующий блоки, сопряженные друг с другом с образованием между ними нагнетательной полости, поршни размещены в раздельных цилиндрах силового блока, снабженных обратными клапанами в каналах, связывающих цилиндры с нагнетательной полостью, в силовом блоке выполнена возвратная полость, гидравлически связанная через преобразующий блок с одной стороны и через обратные клапаны с другой стороны с нагнетательной полостью, насосно-турбинная пара установлена в преобразующем блоке и выполнена в виде двух концентрично установленных колес внешнего насосного и внутреннего турбинного с турборешетками на внутренней и наружной поверхностях соответственно. 77. Устройство по п.76, отличающееся тем, что силовой блок содержит один поршень. 78. Устройство по п.76, отличающееся тем, что силовой и преобразующий блоки сопряжены друг с другом торцами. 79. Устройство по п.76, отличающееся тем, что силовой и преобразующий блоки сопряжены друг с другом боковыми поверхностями. 80. Устройство по пп.76 79, отличающееся тем, что оси поршней силового блока соосны с продольной осью преобразующего блока. 81. Устройство по пп.76 79, отличающееся тем, что оси поршней силового блока параллельны продольной оси преобразующего блока. 82. Устройство по пп.76 79, отличающееся тем, что оси поршней силового блока расположены под углом к продольной оси преобразующего блока. 83. Устройство по пп.76 82, отличающееся тем, что силовой и преобразующий блоки размещены раздельно и связаны друг с другом гидравлически через промежуточные элементы. 84. Устройство по пп.76 82, отличающееся тем, что силовой блок снабжен дополнительными преобразующими блоками, связанными с силовым блоком гидравлически через промежуточные элементы. 85. Устройство по пп.76 84, отличающееся тем, что поршни силового блока выполнены в виде упругих разделителей, например диафрагм или сильфонов. 86. Устройство для преобразования возвратно-поступательного перемещения жидкости во вращательное движение выходного звена, содержащее корпус, поршни и преобразующий блок, включающий насосно-турбинную пару колес с турборешетками, отличающееся тем, что корпус выполнен составным и разделенным на силовой и преобразующий блоки, сопряженные друг с другом с возможностью вращения преобразующего блока, между блоками выполнена общая нагнетательная полость, поршни размещены в раздельных камерах силового блока с образованием поршневых полостей, связанных с нагнетательной полостью каналами с обратными клапанами, в силовом блоке выполнена возвратная полость, связанная каналами с обратными клапанами с поршневыми полостями, насосно-турбинная пара размещена в преобразующем блоке и выполнена в виде двух концентрично установленных колес внешнего турбинного и внутреннего насосного с турборешетками на внутренней и наружной поверхностях соответственно. 87. Устройство по п.86, отличающееся тем, что силовой блок содержит один поршень. 88. Устройство по пп.86 и 87, отличающееся тем, что силовой и преобразующий блоки сопряжены друг с другом торцами. 89. Устройство по пп.86 и 87, отличающееся тем, что силовой и преобразующий блоки сопряжены друг с другом боковыми поверхностями. 90. Устройство по пп.86 89, отличающееся тем, что оси поршней силового блока соосны с продольной осью преобразующего блока. 91. Устройство по пп.86 89, отличающееся тем, что оси поршней силового блока параллельны продольной оси преобразующего блока. 92. Устройство по пп.86 89, отличающееся тем, что оси поршней силового блока расположены под углом к продольной оси преобразующего блока. 93. Устройство по пп.86 92, отличающееся тем, что силовой и преобразующий блоки размещены раздельно и связаны друг с другом гидравлически через промежуточные элементы. 94. Устройство по пп.86 92, отличающееся тем, что силовой блок снабжен дополнительными преобразующими блоками, связанными с силовым блоком гидравлически через промежуточные элементы. 95. Устройство по пп.86 92, отличающееся тем, что поршни силового блока выполнены в виде упругих разделителей, например диафрагм или сильфонов.