МЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИВОД Российский патент 2004 года по МПК F04B9/02 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к механическим приводам, и может быть применено в дозирующих устройствах нефтегазодобывающей, химической и пищевой промышленности, а также в различных отраслях машиностроения.

Известен приводной механизм, содержащий червячную передачу, поводковую втулку, шатун, эксцентрик, наклонный коленчатый вал, шток (поршень) и механизм регулирования длины хода штока, две специальные шпонки, причем поводковая втулка закреплена на червячном колесе, эксцентрик выполнен со сквозным пазом для взаимодействия с наклонным коленчатым валом, шатун имеет две шарнирные головки, оси которых параллельны оси червячного колеса. На одной головке шарнирно установлен эксцентрик, другая шарнирно связана со штоком (поршнем), одна спецшпонка закреплена на наклонном коленчатом валу, ось вращения которого совмещена с осью вращения червячного колеса и поводковой втулки с возможностью взаимодействия с ней, а другая спецшпонка закреплена на эксцентрике с возможностью взаимодействия с наклонным коленчатым валом. Механизм регулирования длины хода штока (поршня) связан с наклонным коленчатым валом посредством винтовой передачи, ось которой параллельна оси червячного колеса (см., например, каталог Catalogue. Metering Pumps and Systems, BRAN+LUEBBE, раздел 3, Бюро в России: Альфа-Лаваль АБ, Покровский бульвар, 4/17, кв.29, 101000, Москва).

Недостатками известного приводного механизма являются сложность конструкции и сложная конфигурация входящих в него деталей (наклонный коленчатый вал, эксцентрик), а также сложность конструкции механизма регулирования длины хода поршня. Это снижает надежность приводного механизма.

Известен также привод, содержащий червячную передачу, регулируемый эксцентрик с наклонным отверстием, поршень, полый цилиндр с продольным пазом, ползун, наклонную втулку, диск и механизм регулирования длины хода поршня, причем оси полого цилиндра, ползуна и диска шарнирно совмещены с осью червячного колеса, ползун размещен в полом цилиндре. Наклонная втулка через продольный паз неподвижно соединена с ползуном при помощи винта или штифта, ось наклонной поверхности ее совмещена с осью наклонного отверстия эксцентрика. Оси головок шатуна параллельны оси червячного колеса, в одной головке шатуна шарнирно установлен эксцентрик, а другая головка шатуна шарнирно соединена с поршнем. Механизм изменения длины хода поршня шарнирно связан с ползуном посредством винтовой передачи, ось которой совмещена с осью червячного колеса (см. например, каталог ProMinent Marco TZ, Электромеханические дозирующие насосы).

Однако сложность конструкции известного устройства, обусловленная использованием в ней эксцентрика, состоящего из нескольких деталей, и наклонного коленчатого вала, также снижают надежность приводного механизма.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному техническому решению является механический привод, содержащий станину, с закрепленным на ней корпусом, в которой смонтированы червячная передача, включающая червячное колесо, поршень с возможностью возвратно-поступательного перемещения, при этом на червячном колесе выполнен торцевой паз, в который своим торцевым выступом установлен эксцентрик с возможностью перемещения вдоль торцевого паза червячного колеса, шарнирно соединенный с одной из головок шатуна, диск, упирающийся в торец шарнира и имеющий возможность вращаться вместе с эксцентриком, другая головка шатуна шарнирно соединена осью с поршнем, оси головок шатуна параллельны оси червячного колеса, в эксцентрике выполнено наклонное отверстие симметрично относительно оси торцевого выступа, в наклонном отверстии установлен наклонный цилиндр с возможностью перемещения вдоль оси наклонного отверстия, ползун, имеющий отверстия с внутренней резьбой, вращающаяся ось, совмещенная с геометрической осью червячного колеса, один конец которого неподвижно закреплен на червячном колесе, а другой шарнирно установлен в корпусе с крышкой, неподвижно закрепленном на станине, и механизм регулирования хода поршня (DE №4332318, 06.04.1995 г.).

Недостатком этого привода является снижение надежности работы при увеличении допускаемых усилий на его поршень вследствие недостаточной прочности соединения ползуна и наклонной втулки, вызванной ограниченностью размеров диаметров полого цилиндра и ползуна.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности конструкции привода.

Технический результат, который достигается при использовании изобретения, заключается в увеличении прочности соединения ползуна и наклонного цилиндра, при этом за счет изменения конструкции расширяется типоразмерный ряд приводов, который зависит от величины прикладываемого усилия на поршень.

Поставленная задача достигается тем, что механический привод, содержащий станину с закрепленным на ней корпусом, в которой смонтированы червячная передача, включающая червячное колесо, поршень с возможностью возвратно-поступательного перемещения, при этом на червячном колесе выполнен торцевой паз, в который своим торцевым выступом установлен эксцентрик с возможностью перемещения вдоль торцевого паза червячного колеса, шарнирно соединенный с одной из головок шатуна, диск, упирающийся в торец шарнира и имеющий возможность вращаться вместе с эксцентриком, другая головка шатуна шарнирно соединена осью с поршнем, оси головок шатуна параллельны оси червячного колеса, в эксцентрике выполнено наклонное отверстие симметрично относительно оси торцевого выступа, в наклонном отверстии установлен наклонный цилиндр с возможностью перемещения вдоль оси наклонного отверстия, ползун, имеющий отверстия с внутренней резьбой, вращающаяся ось, совмещенная с геометрической осью червячного колеса, один конец которого неподвижно закреплен на червячном колесе, а другой шарнирно установлен в корпусе с крышкой, неподвижно закрепленном на станине, и механизм регулирования хода поршня, согласно изобретению в привод введена втулка, неподвижно закрепленная на одном из торцов наклонного цилиндра для шарнирного соединения с ползуном, а в механизм регулирования хода поршня - вал-шестерня и винт-шестерни, шарнирно установленные внутри корпуса, зубчатые венцы которых выполнены с возможностью взаимодействия между собой, снаружи с вал-шестерней неподвижно соединен маховик или вал другого исполнительного механизма, а наружные резьбы винт-шестерен завинчены в резьбовые отверстия ползуна и имеют возможность вращаться в них, при этом втулка с наклонным цилиндром имеют возможность вращаться и перемещаться поступательно относительно вращающейся оси, а диск неподвижно соединен с эксцентриком с возможностью перемещения вместе с ним.

Изобретение характеризуется иллюстрациями, где на фиг.1 представлен механический привод, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А фиг.1.

Привод содержит станину 1, в которой смонтированы червячная передача, состоящая из червячного вала 2 и червячного колеса 3, поршень 4 с возможностью возвратно-поступательного перемещения. На червячном колесе 3 выполнен торцевой паз, в который своим торцевым выступом установлен эксцентрик 5 с возможностью перемещения вдоль торцевого паза червячного колеса 3. Эксцентрик 5 шарнирно соединен с одной из головок шатуна 6 и неподвижно - с диском 7, упирающимся в торец шарнира (подшипника) 8, геометрическая ось которого совмещена с геометрической осью червячного колеса 3, имеющим возможность вращаться и перемещаться вместе с эксцентриком 5. Другая головка шатуна шарнирно соединена осью 9 с поршнем 4. Оси головок шатуна 6 параллельны оси червячного колеса 3. В эксцентрике 5 имеется наклонное отверстие, выполненное симметрично относительно оси торцевого выступа, в наклонном отверстии установлен наклонный цилиндр 10 с возможностью перемещения вдоль оси наклонного отверстия (фиг.1).

На одном из торцов наклонного цилиндра 10 неподвижно закреплена втулка 11, к которой шарнирно присоединен ползун 12 со шпонкой 13 с возможностью их перемещения в корпусе 14, неподвижно закрепленном на станине 1. В ползуне 12 имеются отверстия с внутренней резьбой. Втулка 11 с наклонным цилиндром 10 имеют возможность вращаться и перемещаться поступательно относительно вращающейся оси 15, совмещенной с геометрической осью червячного колеса 3. Один конец вращающейся оси 15 закреплен на червячном колесе 3 неподвижно, другой конец шарнирно установлен в корпусе 14. Внутри корпуса 14 с крышкой 16, неподвижно скрепленной с ним, шарнирно установлены вал-шестерня 17 и винт-шестерня 18, зубчатые венцы которых выполнены с возможностью взаимодействия между собой. Снаружи с вал-шестерней 17 неподвижно соединен маховик или вал другого исполнительного механизма (не показаны), а наружные резьбы винт-шестерен 18 завинчены в резьбовые отверстия ползуна 12 с возможностью вращения в них (фиг.1 и 2).

Механический привод работает следующим образом.

От вала двигателя через муфту (не показаны) приводится во вращение червячный вал 2 и от него - червячное колесо 3, которое передает вращение эксцентрику 5. Вращаясь вместе с диском 7 относительно геометрических осей червячного колеса 3 и подшипника 8, эксцентрик 5 передает качательное движение головке шатуна 6. Другая головка шатуна 6, шарнирно соединенная осью 9 с поршнем 4, перемещает возвратно-поступательно поршень 4, а вместе с ним приводится в действие присоединенный к приводу рабочий механизм, например насос (не показан).

Длина хода поршня 4 регулируется вращением маховика или вращением выходного вала исполнительного механизма (не показаны). При этом вращение передается через зубчатые венцы от вал-шестерни 17 винт шестерням 18, которые, вращаясь, в резьбовых отверстиях ползуна 12, а также в отверстиях корпуса 14 и крышки 16, перемещают в корпусе 14 ползун 12 и втулку 11 с наклонным цилиндром 10 вдоль оси 15. Шпонка 13, перемещаясь, вместе с ползуном 12 в шпоночном пазу корпуса 14, удерживает ползун 12 от проворачивания относительно собственной оси, предотвращая тем самым заклинивание винтового соединения между ползуном 12 и винт-шестернями 18.

Одновременно, взаимодействуя с наклонным отверстием эксцентрика 5, наклонный цилиндр 10 перемещает эксцентрик 5, который, взаимодействуя своим торцевым выступом с торцевым пазом червячного колеса 3 вместе с диском 7, скользящим своей торцевой поверхностью по торцевой поверхности кольца подшипника 8 и вращающимся с ним синхронно, перемещается вдоль паза, меняя тем самым величину эксцентриситета между геометрической осью вращения червячного колеса 3 и осью головки шатуна 6. Вместе с этим меняется величина радиуса качания головки шатуна 6 и, соответственно, величина хода другой головки шатуна 6 и поршня 4. Таким образом производится дозировка подаваемой жидкости.

Для изменения производительности насоса регулируют длину хода поршня 4 в диапазоне от минимального до максимального значения. Регулировку можно осуществлять как во время работы привода, так и во время его простоя.

Описываемая конструкция механического привода проста в изготовления и надежна в работе.

Устройство предназначено для использования в области машиностроения, в частности в механических приводах в дозирующих устройствах нефтегазодобывающей, химической и пищевой промышленности, а также в различных отраслях машиностроения. Механический привод содержит станину с закрепленным на ней корпусом, в которой смонтированы червячная передача, включающая червячное колесо и поршень с возможностью возвратно-поступательного перемещения. На червячном колесе выполнен торцевой паз, в который своим торцевым выступом установлен эксцентрик с возможностью перемещения вдоль торцевого паза червячного колеса, шарнирно соединенный с одной из головок шатуна диск, упирающийся в торец шарнира и имеющий возможность вращаться вместе с эксцентриком. Другая головка шатуна шарнирно соединена осью с поршнем. Оси головок шатуна параллельны оси червячного колеса. В эксцентрике выполнено наклонное отверстие симметрично относительно оси торцевого выступа, в котором установлен наклонный цилиндр с возможностью перемещения вдоль оси наклонного отверстия. Ползун имеет отверстия с внутренней резьбой. Вращающаяся ось совмещена с геометрической осью червячного колеса, один конец которого неподвижно закреплен на червячном колесе, а другой шарнирно установлен в корпусе с крышкой. В привод введена втулка, неподвижно закрепленная на одном из торцов наклонного цилиндра для его шарнирного соединения с ползуном. В механизм регулирования хода поршня введены вал-шестерня и винт-шестерни, шарнирно установленные внутри корпуса, зубчатые венцы которых выполнены с возможностью взаимодействия между собой. Снаружи с вал-шестерней неподвижно соединен маховик или вал другого исполнительного механизма, а наружные резьбы винт-шестерен завинчены в резьбовые отверстия ползуна и имеют возможность вращаться в них. Втулка с наклонным цилиндром имеют возможность вращаться и перемещаться поступательно относительно вращающейся оси. Диск неподвижно соединен с эксцентриком с возможностью перемещения вместе с ним. Повышается надежность конструкции привода, увеличивается прочность соединения ползуна и наклонного цилиндра. 2 ил.

Механический привод, содержащий станину с закрепленным на ней корпусом, в которой смонтированы червячная передача, включающая червячное колесо, поршень с возможностью возвратно-поступательного перемещения, при этом на червячном колесе выполнен торцевой паз, в который своим торцевым выступом установлен эксцентрик с возможностью перемещения вдоль торцевого паза червячного колеса, шарнирно соединенный с одной из головок шатуна, диск, упирающийся в торец шарнира и имеющий возможность вращаться вместе с эксцентриком, другая головка шатуна шарнирно соединена осью с поршнем, оси головок шатуна параллельны оси червячного колеса, в эксцентрике выполнено наклонное отверстие симметрично относительно оси торцевого выступа, в наклонном отверстии установлен наклонный цилиндр с возможностью перемещения вдоль оси наклонного отверстия, ползун, имеющий отверстия с внутренней резьбой, вращающаяся ось, совмещенная с геометрической осью червячного колеса, один конец которого неподвижно закреплен на червячном колесе, а другой шарнирно установлен в корпусе с крышкой, неподвижно закрепленном на станине, и механизм регулирования хода поршня, отличающийся тем, что в привод введена втулка, неподвижно закрепленная на одном из торцов наклонного цилиндра для его шарнирного соединения с ползуном, а в механизм регулирования хода поршня - вал-шестерня и винт-шестерни, шарнирно установленные внутри корпуса, зубчатые венцы которых выполнены с возможностью взаимодействия между собой, снаружи с вал-шестерней неподвижно соединен маховик или вал другого механизма, а наружные резьбы винт-шестерен завинчены в резьбовые отверстия ползуна и имеют возможность вращаться в них, при этом втулка с наклонным цилиндром имеет возможность вращаться и перемещаться поступательно относительно вращающейся оси, а диск неподвижно соединен с эксцентриком с возможностью перемещения вместе с ним.