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

Изобретение относится к газовым и гидравлическим исполнительным механизмам и может быть использовано в системах автоматического управления высокой точности с цифровыми машинами в качестве силового привода, в том числе на магистральных газонефтепроводах, в теплоэлектростанциях, станочных линиях и в различных приводах производственных установок.

Известен волновой газогидродвигатель с волнообразователем (SU 885654 А, 30.11.1981), содержащий распределительный валик (распределитель) с винтовыми лопастями для вращательного действия под напором рабочего тела.

Известен также наиболее близкий по технической сущности к изобретению волновой газогидродвигатель (SU 1198285 А, 15.12.1985), содержащий две зубчатые муфты, жесткое зубчатое колесо и взаимодействующее с ними гибкое зубчатое колесо, волнообразователь с равномерно расположенными по окружности цилиндрами и радиальными каналами, соединяющими каждый цилиндр с центральным отверстием, в котором установлен с возможностью вращения распределитель с полостями подачи и слива рабочего тела.

Основными недостатками таких волновых газогидродвигателей (ВГД) является переменность зазора между распределителем и корпусом волнообразователя при работе ВГД в окружающей среде с изменяющейся в широком диапазоне температур или при использовании в нем рабочего тела различных температур.

Так, например, при использовании в качестве рабочего тела ВГД природного газа, транспортируемого по магистральным газопроводам, дополнительное понижение температуры корпуса ВГД за счет дросселирования газа по зазорам может достигнуть минус 10-20°С.

Следовательно, общее понижение температуры корпуса ВГД может достигать минус 60-70°С.

А при использовании в качестве рабочего тела ВГД перегретого водяного пара температура его корпуса может колебаться от комнатной температуры 20°С, в момент начала работы, до 450°С. Таким образом, в зависимости от температуры и коэффициентов линейного (объемного) расширения материалов распределителя и корпуса волнообразователя зазор между ними может увеличиваться или уменьшаться.

Оба эти случая опасны для работы ВГД.

При увеличении зазора распределитель - корпус резко увеличится расход рабочего тела по зазорам и не хватит давления под силовыми поршнями для передачи расчетного усилия на выходной вал ВГД или может произойти нарушение зубчатого зацепления, т.е. зубья выходного вала будут проскальзывать относительно зубьев гибкого зубчатого колеса. Уменьшение зазора распределитель - корпус опасно заклиниванием распределителя в корпусе волнообразователя. В этом случае ВГД прекратит функционирование.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является увеличение надежности работы волнового газогидродвигателя путем обеспечения постоянства зазора между распределителем и корпусом волнообразователя при использовании в нем рабочего тела различных температур или при работе его в окружающей среде с переменной температурой.

Поставленная задача достигается тем, что волновой газогидродвигатель, содержащий жесткое и взаимодействующее с ним гибкое колесо, волнообразователь с равномерно расположенными по окружности цилиндрами и радиальными каналами, соединяющими каждый цилиндр с центральным отверстием, в котором установлен с возможностью вращения распределитель с полостями подачи и слива рабочего тела, согласно изобретению, распределитель выполнен в форме четырех симметрично усеченных секторов в торцевом сечении с установленным на его вал поршнем с возможностью их совместного осевого перемещения и вращения относительно этой же оси в центральном отверстии корпуса волнообразователя, причем площадь поперечного сечения поршня больше рабочей площади поперечного сечения распределителя.

Разность площадей необходима для создания постоянства зазора корпус - распределитель прижимающим усилием распределителя к корпусу волнообразователя, которая возникает за счет давления рабочего тела в полости между распределителем, центральным отверстием в корпусе волнообразователя и поршнем.

На фиг.1 показано осевое сечение ВГД, на фиг.2 - его поперечное сечение, а на фиг.3 - поперечное сечение распределителя.

ВГД содержит гибкое 1 и жесткое 2 зубчатые колеса, две зубчатые муфты 3, связанные между собой и корпусом волнообразователя 4 сквозными болтами 5, штуцер подачи 6, осевые отверстия 7, соединяющие коллектор 8 с кольцевой проточкой 9, торцовый распределитель 10, на вал которого жестко насажен поршень 11 с уплотнением 12. В корпусе волнообразователя 4 имеются радиальные каналы 13, соединяющие полости 14 под силовыми плунжерами 15 с канавками подачи распределителя 16 через осевые отверстия 17. Распределитель 10, со стороны коллектора 8, имеет форму четырех симметрично усеченных секторов для перекрытия осевых отверстий 17, подводящих рабочее тело через радиальные каналы 13 под силовые плунжеры 15, находящиеся в зоне зацепления волновой передачи, и для соединения этих отверстий 17, совпадающих со свободной зоной зацепления волновой передачи, с атмосферой или емкостью слива. Радиальная фиксация распределителя 10 относительно центрального отверстия волнообразователя 4 (на чертежах не показано), но в реальной конструкции фиксируется с помощью подшипников скольжения или качения.

Волновой газогидродвигатель работает следующим образом.

При подводе рабочего тела из магистрали высокого давления через штуцер 6, коллектор 8, осевые отверстия 7, кольцевую проточку 9, полости подачи 16, осевые отверстия 17, радиальные каналы 13 под силовые плунжеры 15, которые, деформируя гибкое зубчатое колесо 1, создают две диаметрально противоположные зоны зацепления гибкого колеса 1 с жестким колесом 2 и двумя зубчатыми муфтами 3, и при подаче на вал распределителя 10 через электромеханический преобразователь или через управляемую турбинку (которые на фиг.1 не показаны) последовательных импульсов выходной вал поворачивается на угол, пропорциональный числу командных импульсов. Полости 14 под силовыми плунжерами 15, оказавшиеся в свободной зоне зацепления волновой передачи, освобождаются от рабочего тела через радиальные каналы 13 и осевые отверстия 17 в атмосферу или сливную емкость. При работе ВГД с рабочим телом различных температур изменение зазора распределитель - корпус, возникающее за счет объемных температурных расширений, компенсируется перемещением распределителя 10 с поршнем 11 вдоль оси центрального отверстия волнообразователя 4. Движение распределителя 10 осуществляется за счет того, что рабочая площадь поперечного сечения поршня 11 больше рабочей пощади поперечного сечения крышки 18, поэтому при подаче рабочего тела в полость между распределителем и поршнем сила давления на поршень 11 всегда больше, чем на крышку 18.

Изобретение относится к газовым и гидравлическим исполнительным механизмам и может быть использовано в системах автоматического управления высокой точности с цифровыми машинами в качестве силового привода, в том числе на магистральных газонефтепроводах, в теплоэлектростанциях, станочных линиях и в различных приводах производственных установок. Волновой газогидродвигатель содержит жесткое и взаимодействующее с ним гибкое колесо, волнообразователь с равномерно расположенными по окружности цилиндрами и радиальными каналами, соединяющими каждый цилиндр с центральным отверстием, в котором установлен с возможностью вращения распределитель с полостями подачи и слива рабочего тела. Распределитель выполнен в форме четырех симметрично усеченных секторов в торцевом сечении с установленным на его вал поршнем с возможностью их совместного осевого перемещения и вращения относительно этой же оси в центральном отверстии корпуса волнообразователя, причем площадь поперечного сечения поршня больше рабочей площади поперечного сечения распределителя. Изобретение направлено на увеличение надежности работы волнового газогидродвигателя путем обеспечения постоянства зазора между распределителем и корпусом волнообразователя при использовании в нем рабочего тела различных температур или при работе его в окружающей среде с переменной температурой. 3 ил.

Волновой газогидродвигатель, содержащий жесткое и взаимодействующее с ним гибкое колесо, волнообразователь с равномерно расположенными по окружности цилиндрами и радиальными каналами, соединяющими каждый цилиндр с центральным отверстием, в котором установлен с возможностью вращения распределитель с полостями подачи и слива рабочего тела, отличающийся тем, что распределитель выполнен в форме четырех симметрично усеченных секторов в торцевом сечении с установленным на его вал поршнем с возможностью их совместного осевого перемещения и вращения относительно этой же оси в центральном отверстии корпуса волнообразователя, причем площадь поперечного сечения поршня больше рабочей площади поперечного сечения распределителя.