РЕКУПЕРАТИВНЫЙ ГИДРОПУЛЬСАТОР Российский патент 1998 года по МПК F15B21/12 

Изобретение относится к машиностроению, к оборудованию импульсных технологий, в частности к приводам гидропульсационных прессов и других машин.

Известен рекуперативный гидропульсатор трубколопастной конструкции с устройствами переключения режимов работы с насосного на гидромоторный (RU, 2035630, кл. F 15 B 21/12, 1991). Этот гидромодулятор имеет каналы с многими местными сопротивлениями, что снижает его КПД, усложняет конструкцию.

Задачей изобретения является увеличение общего КПД импульсной установки, упрощение ее конструкции.

Поставленная задача достигается тем, что устройство перевода гидропульсатора с насосного на гидромоторный такт выполнено в виде трубчатого замыкателя, который является одновременно и золотником переключения насосного такта работы на гидромоторный для рекуперации энергии упругой системы. Для этого трубчатые замыкатели имеют толщину стенок больше высоты выступающего в рабочую полость участка лопастей гидропульсатора. Лопасти выполнены совместно с зубчатыми колесами в виде двух зубчатых дисков, имеющих осевые перемещения в целях компенсации зазоров. Каналы подвода и отвода рабочей среды выполнены во фланцах и в лопастях, что обуславливает прямоточное движение рабочей среды с минимальными гидравлическими сопротивлениями.

Для компенсации зазоров между лопастями и ротором на лопастях установлены накладки с участками цилиндрической поверхности. Трубчатые замыкатели гидравлически разгружены путем сообщения канавок на поверхностях осей замыкателей с рабочими полостями. На поверхностях осей замыкателей выполнены лыски, положение которых определено установкой призонных болтов в отверстиях осей и диска ротора.

На фиг. 1 и 2 представлен рекуперативный гидропульсатор, на фиг. 3 - схема компенсации осевых зазоров ротора и дисков; на фиг. 4 - схема перемены насосного режима работы гидропульсатора на гидромоторный.

В корпусе 1, в его противоположных отверстиях установлены вкладыши 2 со штырями 3, вставленными в отверстия лопастей 4.

Лопасти выполнены в виде выступов дисков 5, на внутреннем диаметре которых выполнены зубья внутреннего зацепления. Ротор 6 устанавливают на подшипниках 7 крышек корпуса. Лопасть 4 контактирует с ротором 6 накладкой 8.

Ротор состоит из основной части с валом 9, из кольца 10 и диска 11. В гнездах ротора установлены оси 12 с буртом 13, отверстиями 14 с резьбой в глубине и трубкой 15. Части ротора стянуты воедино призонными болтами 16 и болтами 17 с фиксацией углового положения кольцами 18. В роторе выполнена кольцевая рабочая полость 19, разделенная на два сектора двумя лопастями 4.

Замыкатели 20 установлены на осях 12, каждый замыкатель имеет в средней части окно и зубчатый венец и две шейки, расположенные в отверстиях колец 18. В замыкателях выполнены наклонные отверстия 21 (фиг. 4), соединяющие рабочую полость 19 с разгрузочными канавками 22, выполненных на боковых поверхностях осей 12. Зубья замыкателей контактируют с уплотнительными кольцами 23. Замыкатели отделяют отсеки высокого и низкого давления в обоих секторах рабочей полости 19. Одноименные отсеки рабочих полостей соединены отверстиями 24 в штырях 3, карманами 25 во фланцах 26, перекрещивающимися трубами: подвода 27 и отвода 28. Во фланцах 26 выполнены объединенные каналы подвода 29 и отвода 30, сообщенные с трубопроводами гидромагистрали гидрофицируемого объекта оборудования.

Работа гидропульсатора в насосном такте.

При вращении ротора 6 планетарно вращаются замыкатели 20, приближаясь к неподвижным лопастям 4, тем самым вытесняя жидкость из отсеков секторов кольцевой рабочей полости 17 через выемки лопасти и отверстия 24 во вкладышах 2, в отверстие отвода 30 напрямую из одного сектора, и через трубу 28 отвода - из другого отсека рабочей полости. При симметричности конструкции на ротор не будет оказано радиальное давление.

При работе в насосном режиме все зазоры между уплотняющими поверхностями компенсируются до минимальной величины. Наибольший периметр утечек по окружности дисков 5 и ротора 6 компенсируется раздвижением дисков 5 на величину "К" (фиг. 3). При этом возникший зазор "К" перекрыт штырем 3. Радиальный зазор между цилиндрическим участком лопасти 4 и ротором 6 компенсируется радиальным перемещением накладки 8. Зазор контакта зубьев замыкателей 20 компенсируется осевым перемещением уплотнительных колец 23.

Работа в такте гидромотора.

Вытеснение жидкости из кольцевой рабочей полости происходит на угле α₁. Вытеснение рабочей среды в исполнительный орган сопровождается ее сжатием и деформацией стенок соответствующих полостей с увеличением их объема, что создает потенциальную энергию упругой системы.

В обычный гидропульсаторах при сбросе давления эта энергия гасится в каналах гидромагистралей, превращаясь в тепло. В момент раскрытия внутренней полости замыкателей 20, при его последующем вращении рабочая среда устремляется вслед за удаляющейся кромкой трубчатого замыкателя 20.

Условие t > a (фиг. 3) определяет разницу потоков.

Поток Q₂ < Q₁ на величину q. Происходит сброс давления в системе. При этом давление среды на кромку удаляющегося трубчатого замыкателя передается зубьями противоположной кромки замыкателя на зубья дисков 5, отталкивания ротор 6 в направлении вращения.

Потенциальная энергия упругой системы превращается в кинетическую энергию вращающегося ротора 6 и двигателя.

Гидропульсатор по настоящему изобретению обладает следующими качествами: симметричностью, цилиндричностью конструкции при минимальной длине, разгрузкой деталей от динамических и гидравлических давлений, компенсацией зазоров в целях минимизации утечек, малой величиной местных сопротивлений потоков.

Эти качества позволяют иметь малогабаритные конструкции гидропульсаторов, имеющих высокий объемный и механический КПД и повышенную надежность.

Гидропульсатор предназначен для создания импульсов и может быть использован в машиностроении в качестве гидропульсаторов в приводах рабочих машин с возможностью рекуперации энергии колебаний. В корпусе гидропульсатора расположены вкладыши и штыри. Лопасти выполнены заодно с зубчатыми дисками. Ротор имеет кольцевую рабочую полость и гнезда для замыкателей, вращающихся на осях ротора. Толщина стенок трубчатых замыкателей больше высоты участков лопастей, выступающих в рабочую полость. Детали с уплотнительными поверхностями установлены с возможностью компенсации зазоров и их гидравлической разгрузки. Для этого лопасти и диски выполнены из двух частей, соединенных с корпусом при помощи штифтов. Лопасть контактирует с ротором через подвижную накладку. На поверхностях осей замыкателей выполнены разгрузочные канавки. Каналы подвода и отвода рабочей среды установлены в направлении каналов лопастей и отверстий вкладышей. Такое выполнение позволяет получить малогабаритную конструкцию с высоким объемным и механическим КПД. 1 з.п ф-лы, 4 ил.

1. Рекуперативный гидропульсатор, содержащий корпус с лопастями, каналами подвода и отвода рабочей среды, ротор с кольцевой рабочей полостью и гнездами для трубчатых замыкателей с окнами и с с зубчатым венцом, сцепленным с зубчатым диском лопастей, устройство перевода гидропульсатора с насосного на гидромоторный такт, отличающийся тем, что толщина стенок трубчатого замыкателя больше высоты выступающего в рабочую полость участка лопастей гидропульсатора, причем детали с уплотнительными поверхностями установлены с возможностью компенсации зазоров и их гидравлической разгрузки. 2. Рекуперативный гидропульсатор по п.1, отличающийся тем, что на поверхности осей замыкателей выполнены разгрузочные канавки, сообщенные наклонными отверстиями в стенках замыкателей с кольцевыми полостями ротора.