ПЛУНЖЕРНЫЙ ПЛАНЕТАРНЫЙ ГАЗОГИДРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2008 года по МПК F01C1/10 F16H1/00 

Изобретение относится к области нефтяного и газового машиностроения и может быть использовано в качестве силового привода систем автоматического управления запорной и регулирующей арматурой магистральных газонефтепроводов высокого и низкого давления.

Эффективность транспортировки нефти и газа по трубопроводам определяется эксплуатационными характеристиками применяемых технических средств. Силовые приводы запорной и регулирующей арматуры, в частности плунжерные газогидравлические двигатели, содержащие в качестве возвращающего устройства металлические тросы, имеют низкую надежность.

Известен волновой пневмогидродвигатель (А.с. SU №1198285 «Волновой пневмогидродвигатель», опубл. в бюл. №46, 1985), выполненный в виде корпуса с размещенными в нем жестким и гибким зубчатым колесом, волнообразователем с равномерно расположенными по окружности цилиндрами и радиальными каналами, соединяющими каждый цилиндр с центральным отверстием, в котором установлен вращающийся распределитель в виде валика с полостями подачи и слива рабочего тела.

В данном двигателе функцию удаления зубьев из зоны зацепления выполняет гибкое колесо. Поэтому основным недостатком такого привода является его низкая надежность вследствие низкой долговечности гибких колес.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сути является плунжерный газогидравлический двигатель, описанный в патенте RU №2278979 «Плунжерный газогидравлический двигатель», опубл. бюл. №18. Двигатель содержит подвижное жесткое зубчатое колесо и взаимодействующее с ним колесо, генератор волн с равномерно расположенными по окружности цилиндрами и радиальными каналами, соединяющими каждый цилиндр с центральным отверстием, в котором установлен с возможностью вращения распределитель в виде вала с полостями подачи и слива рабочего тела. Колесо выполнено в виде кольца-сепаратора, в пазах которого размещены с возможностью радиального перемещения призматические плунжеры, а в симметричные пазы плунжеров установлен нерастяжимый гибкий элемент с одинаковым поперечным сечением.

Недостатком такого привода также является недостаточная надежность из-за применения в его конструкции нерастяжимых гибких элементов - металлических тросов.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является увеличения надежности работы плунжерного планетарного газогидродвигателя за счет исключения из его конструкции гибких элементов.

Поставленная задача решается тем, что в плунжерном планетарном газогидродвигателе, содержащем подвижное жесткое зубчатое колесо и взаимодействующее с ним колесо, генератор волн с равномерно расположенными по окружности цилиндрами и радиальными каналами, соединяющими каждый цилиндр с центральным отверстием, в котором установлен с возможностью вращения распределитель в виде вала с полостями подачи и слива рабочего тела. Колесо выполнено в виде кольца-сепаратора, в пазах которого размещены с возможностью радиального перемещения призматические плунжеры с выполненными в них отверстиями, а в радиальных отверстиях кольца-сепаратора размещены с возможностью перемещения под действием упругих элементов поршни с выполненными в них отверстиями, а в отверстия поршней и плунжеров установлен стержень с одинаковым поперечным сечением.

На фиг.1 изображено поперечное сечение плунжерного планетарного газогидродвигателя, в рабочем положении;

На фиг.2 показано осевое сечение плунжерного планетарного газогидродвигателя;

На фиг.3 показано осевое сечение кольца-сепаратора.

Плунжерный планетарный газогидравлический двигатель содержит зубчатую муфту 1, жестко закрепленную на генераторе волн 2 с равномерно расположенными по окружности цилиндрами 3, с установленными в них поршнями 4, в проточки которых вставлены уплотнения 5, и радиальными каналами 6, соединяющими каждый цилиндр с центральным отверстием 7, в котором установлен с возможностью вращения распределитель 8 в виде вала с полостями слива 9 и подачи, выполненной в виде канавок 10, причем в стенках центрального отверстия 7 выполнены кольцевая проточка 11 и осевые каналы 12, сообщающие кольцевую проточку 11 с радиальными каналами 6 в момент подачи в них рабочего тела.

Подвижное жесткое зубчатое колесо 13 соединяется с плунжерами 14 зубчатой муфтой 1. Плунжеры 14 равномерно расположены по окружности и фиксируются от угловых перемещений друг относительно друга кольцом-сепаратором 15, жестко закрепленном на зубчатой муфте 1, а от осевых перемещений - крышками корпуса, роль которых выполняют зубчатые муфты 1. В отверстия плунжеров 14 установлены стержни 16, которые установлены и в отверстия поршней 20, взаимодействующих с упругими, регулируемыми винтами 21, элементами 22, рабочее тело подводится через штуцер подачи 17, коллектор 18 и осевые каналы 12.

Плунжерный планетарный газогидравлический двигатель работает следующим образом.

При подводе рабочего тела из магистрали высокого давления (не показана) через штуцер 17, коллектор 18, осевые каналы 12, кольцевую проточку 11, канавки 10 распределителя 8, радиальные каналы 6 в цилиндры 3, которое заставляет поршни 4 совершать возвратно-поступательное движение и деформировать упругие элементы 22, силой, передающейся от плунжеров 14 через поршни 20 и далее через стержни 16. Таким образом, плунжеры 14 вступают в контакт с подвижным жестким зубчатым колесом 13 и зубчатой муфтой 1 и создают две диаметрально противоположные зоны зацепления, расположенные в одной плоскости, и при подаче на распределитель 8 от электромеханического преобразователя или управляемой турбины (не показаны) последовательных импульсов подвижное жесткое зубчатое колесо 13 поворачивается на угол, пропорциональный числу командных импульсов. Плунжеры 14, оказавшиеся в зоне слива, воздействуют на поршни 4 силой упругих элементов 22, которая передается на поршни 20, а затем на стержни 16, поршни 4 освобождают цилиндры 3 от рабочего тела через радиальные каналы 6, полости слива 9 и центральное отверстие 19 распределителя 8 в магистраль низкого давления (не показана). Регулирование силы, создаваемой упругими элементами 22, производится с помощью винтов 21.

В настоящий момент испытания плунжерного планетарного газогидродвигателя находится в стадии экспериментальных исследований. Результаты предварительных испытаний показывают, что уменьшение коэффициента полезного действия двигателя незначительно и компенсируется увеличением надежности его работы.

Изобретение относится к нефтяному и газовому машиностроению и может быть использовано в качестве силового привода систем автоматического управления запорной регулирующей арматурой магистральных газонефтепроводов. Плунжерный планетарный газогидродвигатель содержит подвижное жесткое зубчатое колесо (13) и взаимодействующее с ним колесо, генератор волн (2) с равномерно расположенными по окружности цилиндрами (3) и радиальными каналами (6), соединяющими каждый цилиндр с центральным отверстием (7). В отверстии (7) установлен распределитель (8) в виде вала с полостями подачи и слива рабочего тела. Колесо выполнено в виде кольца-сепаратора (15), в пазах которого размещены радиально перемещаемые призматические плунжеры (14) с отверстиями. В радиальных отверстиях кольца-сепаратора (15) размещены перемещаемые под действием упругих элементов поршни (4) с отверстиями, а в отверстия поршней (4) и плунжеров (14) установлен стержень с одинаковым поперечным сечением. Такое выполнение увеличивает надежность работы плунжерного планетарного газогидродвигателя за счет исключения из его конструкции гибких элементов. 3 ил.

Плунжерный планетарный газогидродвигатель, содержащий подвижное жесткое зубчатое колесо и взаимодействующее с ним колесо, генератор волн с равномерно расположенными по окружности цилиндрами и радиальными каналами, соединяющими каждый цилиндр с центральным отверстием, в котором установлен с возможностью вращения распределитель в виде вала с полостями подачи и слива рабочего тела, отличающийся тем, что колесо выполнено в виде кольца-сепаратора, в пазах которого размещены с возможностью радиального перемещения призматические плунжеры с выполненными в них отверстиями, а в радиальных отверстиях кольца-сепаратора размещены с возможностью перемещения под действием упругих элементов поршни с выполненными в них отверстиями, а в отверстия поршней и плунжеров установлен стержень с одинаковым поперечным сечением.