ПОВОРОТНЫЙ ГИДРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2004 года по МПК F15B15/12 

Изобретение относится к гидроприводу, а именно к поворотным гидродвигателям.

Известно устройство по авторскому свидетельству СССР №687270 от 25.09.79, F 15 В 15/12, содержащее неполноповоротный двигатель катушечного типа, состоящий из корпуса, ротора с выполненными в нем канавками для уплотнения, подвижную лопасть и неподвижную, обладающую кривизной в двух направлениях и имеющую собственное уплотнение. Недостатком конструкции является сложность формы ротора и неподвижной лопасти, у которых трудно обеспечить необходимое качество поверхности.

Известно устройство по авторскому свидетельству СССР №1543111 от 15.02.90, F 03 C 4/00, содержащее лопастной неполноповоротный двигатель, состоящий из корпуса с цилиндрическим отверстием, в котором концентрично установлен вал с фланцами, между которыми размещены лопасть и внутренняя неподвижная перегородка для образования гидравлических камер. Уплотнение рабочих камер выполнено в виде колец из антифрикционного материала, жестко закрепленных на фланцах вала или на корпусе. Уплотнением снабжена также внутренняя неподвижная перегородка. Недостатком конструкции является трудность выполнения внутренней неподвижной перегородки, и снижение КПД двигателя за счет трения в уплотнении между лопастью и неподвижной перегородкой. Следующим недостатком является отсутствие уплотнения лопасти, что приводит к перетечкам рабочей жидкости через ее торец и снижению КПД двигателя. Гидродвигатель относится к катушечному типу, имеющему фланцы на валу, для которых характерны большие осевые размеры.

Лишен указанных недостатков, являющийся наиболее близким к заявляемому изобретению поворотный гидродвигатель по патенту РФ №2088813 от 27.08.97, F 15 В 15/12, содержащий корпус из трех деталей, две из которых выполнены с чашеобразной поверхностью, поворотную лопасть, жестко соединенную с валом, и уплотнение сложной формы, укладываемое в канавку по всему периметру лопасти.

Данное устройство выбрано в качестве прототипа. Недостатком устройства является нетехнологичность формы уплотнения, которая усложняет и удорожает его изготовление и монтаж, а также затрудняет замену уплотнения после его износа. Указанный недостаток усугубляется жесткостью крепления лопасти к валу, которое требует повышенной точности изготовления деталей и усложняет сборку гидродвигателя, а кроме того, является причиной неравномерного натяга уплотнения при сборке гидродвигателя, которое ведет к увеличению трения в уплотнении и его повышенному износу, а также является причиной деформации уплотнения при воздействии на вал осевого усилия. Кроме этого, уплотнение подвержено воздействию знакопеременных нагрузок, что существенно ускоряет его износ.

Предлагаемое техническое решение направлено на устранение вышеперечисленных недостатков. Технической задачей, решаемой изобретением, является повышение надежности, технологичности, ремонтопригодности гидродвигателя и его эксплуатационных качеств.

Технический результат заявляемого устройства заключается в повышении технологичности изделия, существенном повышении эксплуатационных качеств, ресурса работы уплотнения и обеспечении высокого КПД двигателя. Повышение ремонтопригодности заключается в упрощении и снижении трудоемкости ремонта.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве, содержащем корпус, по крайней мере одну поворотную лопасть, соединенную с валом, и уплотнение сопряженных с лопастью поверхностей корпуса, расположенное по всему ее периметру, лопасть гидродвигателя закрепляется на валу с возможностью смещения относительно вала в осевом направлении, вследствие чего лопасть, при сборке и работе, самоустанавливается относительно вала и корпусных деталей. На лопасти имеются две симметричные пространственные замкнутые канавки под уплотнение, а само уплотнение состоит из двух колец, выполненных, например, из резины и уложенных в канавки. Возможно применение для уплотнения лопасти стандартных резиновых колец круглого сечения или изготовление уплотнения из стандартного резинового шнура. Для дополнительного снижения трения между уплотнением и сопряженными с лопастью поверхностями корпуса установлена прокладка из материала с низким коэффициентом трения.

Повышение технологичности изделия происходит за счет упрощения изготовления деталей и сборки гидродвигателя, поскольку не требуется жесткое позиционирование лопасти относительно посадочных мест вала.

Повышение эксплуатационных качеств, т.е. ресурса уплотнения и обеспечение высокого КПД двигателя происходит за счет попеременной работы колец при подаче жидкости в полости двигателя и исключения неравномерного нагружения уплотнения, ведущего к повышенному трению, износу уплотнения, и, следовательно, к снижению КПД гидродвигателя.

При исследовании отличительных признаков описываемого гидродвигателя не выявлено каких-либо известных аналогичных решений, в которых лопасть соединена с валом с возможностью осевого смещения, а на лопасти вдоль сопряженных с ней поверхностей корпуса выполнены две симметричные пространственные замкнутые канавки, в которые уложено уплотнение, состоящее из двух колец, при этом между уплотнением лопасти и сопряженными с лопастью поверхностями корпуса расположена прокладка из материала с низким коэффициентом трения.

Совокупность отличительных признаков заявляемого устройства совместно с известными признаками обеспечивают получение вышеуказанного технического результата.

На фиг.1 представлен вид гидродвигателя со снятой крышкой.

На фиг.2 приведен разрез гидродвигателя по А-А.

На фиг.3 изображены уплотнительные кольца после установки в канавки на лопасти.

На фиг.4 показана прокладка.

На фиг.5 показано место контакта лопасти с корпусом в варианте без прокладки.

На фиг.6 показано место контакта лопасти с корпусом в варианте с прокладкой.

Поворотный гидродвигатель состоит из корпуса 1, двух крышек 2 и 3, поворотной лопасти 4, соединенной с валом 5. На лопасти 4 вдоль сопряженных с ней поверхностей Б корпуса 1 выполнены симметричные пространственные замкнутые канавки 6, в которые уложены уплотнительные кольца 7. Кольца 7, при этом, принимают форму, показанную на фиг.3. Для снижения трения между уплотнением лопасти 7 и поверхностями Б корпуса 1 и крышек 2 и 3 установлена прокладка 8 из материала с низким коэффициентом трения. В корпусе 1 выполнены каналы подвода и отвода 9 и 10 для подачи рабочей жидкости в полости 11 и 12.

Устройство работает следующим образом. При подаче рабочей жидкости в один из каналов, например 9, жидкость попадает в полость 11 и, воздействуя на лопасть 4, поворачивает ее вместе с валом 5, одновременно жидкость из полости 12 сливается через отверстие 10. В уплотнении 7, при этом, работать будет то кольцо, которое расположено со стороны более высокого давления жидкости, а противоположное кольцо будет разгружено. В случае возникновения на валу 5 осевого усилия, вал 5 сместится относительно лопасти 4 в направлении действия силы на величину допускаемых при сборке зазоров, причем лопасть 4 свое положение относительно корпусных деталей 1, 2 и 3 сохранит и нагружение уплотнения 7 и прокладки 8 не изменится. Для получения вращения в другую сторону, следует подать жидкость через отверстие 10 в полость 12, причем слив будет происходить из полости 11 через отверстие 9.

Таким образом вышеизложенные сведения приводят к следующим выводам:

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в гидроприводостроении и может быть применено в конструкции гидроприводов различного назначения;

- для заявленного устройства подтверждена возможность его осуществления с помощью известных вышеописанных средств и методов;

- заявленное устройство позволяет создать простую, технологичную и эффективную конструкцию гидродвигателя.

Источники информации

1. А.с. СССР №687270 от 25.09.79, F 15 В 15/12.

2. А.с. СССР №1543111 от 15.02.90, F 03 С 4/00.

3. Пат. РФ №2088813 от 27.08.97, F 15 В 15/12, прототип.

Гидродвигатель содержит корпус, по крайней мере, одну поворотную лопасть, соединенную с валом, и уплотнение, расположенное по всему ее периметру. Лопасть соединена с валом с возможностью осевого смещения, на лопасти вдоль сопряженных с ней поверхностей корпуса выполнены две симметричные пространственные замкнутые канавки, в которые уложено уплотнение, состоящее из двух колец, а между уплотнением лопасти и сопряженными с лопастью поверхностями корпуса расположена прокладка из материала с низким коэффициентом трения. Технический результат - повышение КПД и ремонтопригодности. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Поворотный гидродвигатель, содержащий корпус, по крайней мере, одну поворотную лопасть, соединенную с валом, и уплотнение, расположенное по всему ее периметру, отличающийся тем, что лопасть соединена с валом с возможностью осевого смещения, на лопасти вдоль сопряженных с ней поверхностей корпуса выполнены две симметричные пространственные замкнутые канавки, в которые уложено уплотнение, состоящее из двух колец.2. Поворотный гидродвигатель по п.1, отличающийся тем, что между уплотнением лопасти и сопряженными с лопастью поверхностями корпуса расположена прокладка из материала с низким коэффициентом трения.