ГИДРОПНЕВМАТИЧЕСКИЙ АГРЕГАТ Российский патент 2007 года по МПК F01C1/20 F01C11/00 

Изобретение относится к области машиностроения и может применяться на транспорте, в энергетике и в любой отрасли народного хозяйства.

Известна конструкция (GB 1016722 А, 12.01.1966), в которой синхронно вращаются роторы с выступом и роторы с выемкой. Между корпусом, ротором с выступом и крышками образована полость, которая с помощью выступа на роторе и ротора с выемкой делится на две камеры. При вращении роторов одна из камер расширяется, а другая сжимается. К камерам подведены магистрали для подвода и отвода рабочего тела.

Эта конструкция может работать в качестве насоса, перекачивающего как газы, так и жидкости.

Недостатком ее является наличие «мертвой зоны». Когда в нее попадает выступ ротора, нарушается герметизация. При этом две камеры сливаются в одну.

Это не позволяет использовать конструкцию в качестве двигателя: чтобы вывести выступ из «мертвой зоны», нужна посторонняя механическая энергия.

Такая возможность есть в конструкции по патенту BE 789962 А, 01.02.1973.

Она состоит из нескольких ступеней, разделенных перегородкой на две смещенных по фазе одинаковые секции, в которых синхронно вращаются роторы с выемками и роторы с выступами, оснащена магистралями для подвода и отвода рабочего тела. Однако она недостаточно эффективна.

Наше предложение направлено на повышение КПД конструкции. Кроме того, мы преследуем цель сделать ее способной изменять крутящий момент при постоянной мощности первичного двигателя.

Эта цель достигается тем, что

гидропневматический агрегат, состоящий из нескольких ступеней, разделенных перегородкой на две смещенных по фазе одинаковые «секции, в которых синхронно вращаются роторы с выемками и роторы с выступами, оснащен магистралями для подвода и отвода рабочего тела.

Отличается тем, что в перегородках расположены кольцевые каналы с разрывом, угол которого равен углу «мертвой зоны», а в роторах с выступом выполнены каналы, связывающие полость секции с кольцевым каналом: при этом одна из ступеней является основной, а остальные - дополнительными, у которых помимо рабочей линии есть обводная, и обе проходят через двухпозиционный переключатель, который в одном положении держит рабочую линию открытой, а обводную - закрытой, а в другом положении - наоборот.

На фиг.1 показан вид конструкции спереди при снятой крышке.

На фиг.2 показан вид сбоку одной ступени из двух секций с синхронизирующим механизмом.

На фиг.3 показана конструкция со стороны синхронизирующего механизма.

На фиг.4 схематически показан трехступенчатый агрегат с обводными линиями и двухпозиционными переключателями.

Гидропневматический агрегат - вариант с тремя ступенями

Содержит корпуса 1, в которых размещены роторы 2 с выступом 1 и роторы 4 с выемкой 5. Комплект из одного корпуса 1, одного ротора 2 с выступом 5 составляют одну секцию. Каждые две секции разделены между собой перегородкой 6. В перегородке 6 выполнен кольцевой канал 7 с разрывом. Угол разрыва равен углу «мертвой зоны», которая находится между точками А и В.

В роторах с выступами вырезаны каналы 8. Один конец канала выходит на кольцевой канал 7, а другой - в полость между ротором 2 и корпусом 1.

Выступы 3 и выемки 5 соседних секций находятся в противофазе.

Все роторы с выступами и все роторы с выемками сидят на валах 9. На этих же валах насажены синхронизирующие шестерни 10.

Для подвода рабочего тела предназначены магистрали 12. Для отвода - магистрали 13.

Полость магистрали 13 переходит в полость кольцевого выреза 7.

Агрегат состоит из 3-х ступеней: I, II и III. I-я ступень является основной: всегда в работе.

Две другие ступени являются дополнительными.

Каждая ступень имеет рабочую линию 14, а дополнительные ступени имеют еще обводные линии 15.

Кроме того, дополнительные ступени II и III снабжены двухступенчатыми переключателями 16. Линии 14 и 15 проходят через переключатели 16.

Работает агрегат следующим образом: жидкость под давлением поступает из канала 12 в полость между корпусом 1, ротором 4 и ротором 2 с выступом 3 и давит на этот выступ. Под давлением жидкости ротор начинает вращаться. Жидкость с другой стороны выступа вытесняется через канал 8 в роторе, затем через кольцевой канал 7 в канал 13. Ротор будет двигаться до тех пор, пока выступ не расположится напротив точки А. В этот момент начинает разгерметизироваться рабочая полость. Разгерметизация закончится, когда выступ окажется напротив точки В. В «мертвой зоне» жидкость давит на выступ с обеих сторон, и ротор может остановиться, но в это время выступ соседней секции находится в рабочей зоне. Усилие с него передается на вал, а он общий для всех роторов. Усилие с вала передается на наш выступ и заставляет выйти его из «мертвой зоны». Когда выступ находится в «мертвой зоне», канал 8 находится в разрыве кольца 7 и жидкость не может пройти через эту секцию, а потому вынуждена проходить через соседнюю. Так, поочередно секции помогают друг другу пройти «мертвую зону», и движение вала происходит непрерывно.

Ступень I находится в работе постоянно. Поэтому роторы других ступеней находятся также в движении. Проследим, что при этом происходит с жидкостью.

На фиг.4 изображено, что во II-й ступени канал 14 связан с каналом 12, а канал 15 перекрыт. Значит, жидкость поступает под давлением и ступень II также создает крутящий момент, как и ступень I.

В III ступени канал 14 отрезан от канала 12, зато с ним связан канал 15. Здесь жидкость в канал 12 засасывается через канал 15, а в него она подается из канала 13. При этом в линии нет давления, потому что под давлением находится линия 14.

Таким образом, III ступень работает вхолостую. В зависимости от решаемой задачи ступеней может быть и больше 3-х.

Мы рассмотрели работу многоступенчатого агрегата в качестве двигателя. Но он может работать и в качестве насоса. При этом появляется возможность ступенчато регулировать производительность насоса при неизменных оборотах первичного двигателя.

Рассмотренный агрегат может работать и с газом, и с паром.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано на транспорте, в энергетике и в любой отрасли народного хозяйства. Гидропневматический агрегат состоит из нескольких ступеней, разделенных перегородкой на две смещенные по фазе одинаковые секции, в которых синхронно вращаются роторы с выемками и роторы с выступами, оснащен магистралями для подвода и отвода рабочего тела. В перегородках расположены кольцевые каналы с разрывом, угол которого равен углу "мертвой зоны". В роторах с выступом выполнены каналы, связывающие полость секции с кольцевым каналом. Одна из ступеней является основной, а остальные - дополнительными, у которых помимо рабочей линии есть обводная, и обе проходят через двухпозиционный переключатель, который в одном положении держит рабочую линию открытой, а обводную - закрытой, а в другом положении - наоборот. Повышается КПД агрегата. 4 ил.

Гидропневматический агрегат, состоящий из нескольких ступеней, разделенных перегородкой на две смещенные по фазе одинаковые секции, в которых синхронно вращаются роторы с выемками и роторы с выступами, оснащенный магистралями для подвода и отвода рабочего тела, отличающийся тем, что в перегородках расположены кольцевые каналы с разрывом, угол которого равен углу "мертвой зоны", а в роторах с выступом выполнены каналы, связывающие полость секции с кольцевым каналом, при этом одна из ступеней является основной, а остальные - дополнительными, у которых помимо рабочей линии есть обводная и обе проходят через двухпозиционный переключатель, который в одном положении держит рабочую линию открытой, а обводную - закрытой, а в другом положении - наоборот.