ПОРШНЕВОЙ ПНЕВМОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК F01L9/02 F01L25/00 F01B25/02 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к машинам объемного действия, в частности к поршневым пневмодвигателям, и может быть использовано, например, в горной промышленности в качестве привода погрузочных машин, лебедок и др.

Известны пневмодвигатели, имеющие цилиндр с движущимся возвратно-поступательно в нем поршнем и систему принудительного газораспределения, когда полость цилиндра сообщается с магистралью высокого давления посредством золотника, жестко связанного с кривошипом. Золотник, вращаясь в неподвижной втулке с окнами, посредством каналов поочередно соединяет цилиндр с полостью подвода сжатого воздуха и с полостью выхлопа отработанного воздуха [1, с. 10]
Основными недостатками указанной конструкции являются наличие сложной системы золотникового газораспределения, которая представляет собой дополнительный узел механического трения, что обусловливает низкую частоту вращения коленчатого вала, повышенное потребление воздуха и вследствие этого низкий КПД пневмодвигателя, а также невысокая эксплуатационная надежность вследствие частого выхода из строя золотникового механизма газораспределения.

Известна другая конструкция поршневого пневмодвигателя пневмодвигатель П16-25 [2, с. 30 31] который характеризуется наличием выхлопных отверстий в стенках цилиндров, открываемых поршнями в конце рабочего хода.

Золотник данного пнемводвигателя имеет уменьшенное число каналов по сравнению с выше описанной конструкцией, что позволяет увеличить проходное сечение каналов золотника и приводит к некоторому повышению мощности пневмодвигателя, но при этом имеет место повышенное потребление сжатого воздуха. Однако наличие золотникового механизма газораспределения не приводит к существенному увеличению КПД и повышению эксплуатационной надежности пневмодвигателя.

Задача изобретения устранение указанных недостатков: повышение КПД и эксплуатационной надежности пневмодвигателя.

Задача может быть решена за счет того, что механизм газораспределения выполнен в виде нормально-открытого клапана, который снабжен закрепленным на пружине запорным элементом.

Для предотвращения смещения запорного элемента относительно проходных отверстий в седле клапана выполнены направляющие в виде цилиндрических шрифтов, или запорный элемент снабжен штоком и жестко связан с ним и одетой на шток пружиной.

На фиг.1 схематично изображен цилиндо пневмодвигателя продольный разрез; на фиг.2 нормально-открытый клапан, в котором запорный элемент снабжен штоком.

Пневмодвигатель содержит цилиндр 1, вдоль оси которого возвратно-поступательно перемещается поршень 2, связанный с кривошипно-шатунным механизмом. Цилиндр имеет выпускные окна 3, размещенные равномерно по окружности цилиндра, выполненные, например, в виде круглых отверстий. В крышке 4 цилиндра 1 располагается нормально-открытый впускной клапан. Впускной клапан представляет собой закрепленный на пружине 5 запорный элемент, например, в виде цилиндрической пластины 6, седло 7 с отверстиями для прохода воздуха 8. В крышке 4 имеется штуцер 9 для подачи сжатого воздуха и регулировочный винт 10 для изменения высоты подъема запорного элемента. В седле 7 впускного клапана для предотвращения смещения запорного элемента 6 относительно проходных отверстий 8 выполнены цилиндрические штифты 11. На фиг.2 показан нормально открытый клапан, в котором для предотвращения смещения запорного элемента 6 относительно проходных отверстий 8 запорный элемент 6 снабжен штоком 12, а в регулировочном винте 11 выполнено отверстие 13 для штока 12. Регулировочный винт 11 посредством пружины 5 связан с запорным элементом 6.

Пневмодвигатель работает следующим образом.

При подаче воздуха высокого давления через штуцер 9 происходит впуск порции воздуха в цилиндр 1 через нормально открытый впускной клапан. Поршень 2 при этом находится в верхней мертвой точке и выпускные окна 3 перекрыты. При истечении воздуха в зазоре между седлом 7 и запорным элементом 6 происходит нарастание перепада давлений над запорным элементом 6 и по ним. Клапан, преодолевая упругие силы пружины 5, закроется, перекрыв истечение воздуха высокого давления в цилиндр 1. Попавшая в цилиндр порция воздуха оказывает давление на поршень 2 и при его перемещении расширяется с совершением работы. При открытии поршнем 2 в нижней мертвой точке выпускных окон 3 расширившийся охлажденный воздух выталкивается в магистраль низкого давления. При достижении поршнем верхней мертвой точки давление в цилиндре 1 растет за счет сжатия остаточного воздуха. При достижении равенства давлений в цилиндре и магистрали высокого давления клапан впуска за счет упругости пружины 5 открывается, цикл повторяется.

Предлагаемый пневмодвигатель позволяет повысить КПД и эксплуатационную надежность пневмодвигателя, в то же время существенно упрощается конструкция пневмодвигателя, что обеспечивает снижение его удельной металлоемкости и уменьшение габаритов.

Источники информации
1. Герц Е. В. Крейнин Г. В. Расчет пневмоприводов. Справочное пособие, М. Машиностроение, 1975, 272 с.

2. Пневматика и гидравлика. Приводы и системы управления. Сб. статей, вып.10, /Под общ. ред. Е. В. Герца, М. Машиностроение, 1984, 304 с.

Использование: в машиностроении, а именно в машинах объемного действия, в частности в поршневых пневмодвигателях, и может быть использовано, например в горной промышленности в качестве привода погрузочных машин, лебедок и др. Сущность изобретения: в поршневом пневмодвигателе, содержащем цилиндр, в стенках которого выполнены впускные окна, поршень, впускной штуцер, а также механизм газораспределения, последний выполнен в виде нормально открытого клапана, который снабжен закрепленным на пружине запорным элементом. Изобретение обеспечивает повышение КПД и эксплуатационной надежности пневмодвигателя. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Поршневой пневмодвигатель, содержащий цилиндр, в стенках которого выполнены выпускные окна, поршень, впускной штуцер, а также механизм газорапределения, отличающийся тем, что механизм газораспределения выполнен в виде нормально открытого клапана, который снабжен закрепленным на пружине запорным элементом. 2. Пневмодвигатель по п. 1, отличающийся тем, что в седле клапана выполнены направляющие в виде цилиндрических штифтов. 3. Пневмодвигатель по п. 1, отличающийся тем, что запорный элемент снабжен штоком и жестко связан с ним и одетой на шток пружиной.