ГИПОЦИКЛОИДНЫЙ ВРАЩАТЕЛЬ Российский патент 2009 года по МПК E21B3/02 

Изобретение относится к пневматическим и гидравлическим машинам вращательного и ударно-вращательного действия для бурения горных пород и в строительстве.

Известен гипоциклоидный вращатель для пневматических перфораторов, состоящий из статора с торцовыми крышками, ротора, золотника со спиральными канавками (Суднишников Б.В., Есин Н.Н., Тупицын К.К. Исследование и конструирование пневматических машин ударного действия. Академия наук СССР, Сибирское отделение. Институт горного дела, Новосибирск, Издательство «Наука», Сибирское отделение, 1985, стр.103-104).

Недостатком данной конструкции является невозможность получения высоких скоростей вращения при сохранении высокого крутящего момента из-за ограниченности проходных сечений канавок золотника.

Известен также пневматический перфоратор ПП-80НВ с гипоциклоидным вращателем, состоящим из статора с зубьями внутреннего зацепления и торцовыми крышками, ротора, обкатывающего своим внешним зубчатым зацеплением по зубьям внутреннего зацепления статора, при этом ротор выполнен составным, на наружной и/или внутренней поверхности золотника ротора выполнены винтовые канавки для подвода рабочего тела под давлением через сквозные кольцевые отверстия верхней торцовой крышки и связанные с указанными винтовыми канавками радиальные отверстия ротора в межзубную рабочую полость вращателя и отвода отработанного рабочего тела из межзубной выхлопной полости вращателя после обкатки ротора по статору приблизительно на 180° (Паспорт ПП80НВ.00.000ПС «Перфоратор пневматический ПП80НВ», поставляемый совместно с изделием «Пневматический перфоратор ПП80НВ»).

Недостатком известного гипоциклоидного вращателя являются недостаточно высокие скорости вращения и развиваемый момент, вызванные недостаточной подачей сжатого воздуха или жидкости под давлением в межзубную рабочую полость.

Технический результат изобретения заключается в повышении мощности гипоциклоидного вращателя за счет увеличения номинального проходного сечения винтовых отверстий ротора до величины, не меньшей, чем проходное сечение винтовых отверстий в месте стыка ротора с торцовой крышкой.

Указанный технический результат достигается тем, что в гипоциклоидном вращателе, содержащим статор с зубьями внутреннего зацепления, торцовые крышки и установленный с эксцентриситетом ротор, обкатывающийся в процессе работы своим внешним зубчатым зацеплением по статору, ротор выполнен составным с винтовыми канавками для подвода рабочего тела под давлением через сквозные отверстия и кольцевую проточку торцовой крышки и связанные с указанными винтовыми канавками радиальные отверстия ротора в межзубную рабочую полость вращателя и отвода отработанного рабочего тела из межзубной выхлопной полости вращателя, а за пределами стыка ротора с торцовой крышкой радиальная высота винтовых канавок H₁ имеет больший размер по всей длине указанных винтовых канавок Н, чем высота винтовых канавок по стыку ротора с крышкой.

Предпочтительно, чтобы площадь проходного сечения винтовой канавки ротора в нормальном сечении S₁ составляла не менее площади проходного сечения этой винтовой канавки в перпендикулярной оси ротора плоскости, проходящей по месту стыка ротора с торцовой крышкой S.

Не менее предпочтительно, чтобы площадь проходного сечения радиального отверстия ротора составляла не менее площади проходного сечения винтовой канавки, измеренная в перпендикулярной оси ротора плоскости, проходящей по месту стыка ротора с торцовой крышкой.

Целесообразно, чтобы радиальные отверстия ротора были выполнены в средней части ротора и расположены, по меньшей мере, в один ряд.

Желательно, чтобы винтовые канавки были выполнены на наружной и/или внутренней поверхности золотника ротора.

Радиальные отверстия предпочтительно смещать от начала винтовых канавок приблизительно на 90°.

Выходы сквозных кольцевых отверстий целесообразно располагать в коллекторной кольцевой проточке верхней торцовой крышки.

Изобретение поясняется чертежами:

на фиг.1 изображен гипоциклоидный вращатель пневматического перфоратора;

на фиг.2 изображен торец гипоциклоидного вращателя со стороны подвода воздуха;

на фиг.3 изображен ротор с винтовыми канавками, выполненными на наружной поверхности золотника;

на фиг.4 изображен ротор с винтовыми канавками, выполненными на внутренней поверхности корпуса ротора;

на фиг.5 изображена развертка наружной поверхности золотника с винтовыми канавками;

на фиг.6 изображено поперечное сечение винтовой канавки в плоскости, перпендикулярной оси ротора, проходящей по месту стыка ротора с торцовой крышкой;

на фиг.7 изображено поперечное сечение винтовой канавки в нормальном сечении.

Гипоциклоидный вращатель содержит статор 1 с зубьями внутреннего зацепления, торцовые крышки 2 и 3 и установленный с эксцентриситетом е ротор 4, обкатывающийся в процессе работы своим внешним зубчатым зацеплением по внутреннему зубчатому зацеплению статора.

Ротор выполнен составным (фиг.3 и 4) из корпуса 12 с зубьями для зубчатого зацепления со статором (зубья расположены с внешней стороны ротора) и золотника 13, неразъемно и неподвижно сопряженного с внутренней поверхностью ротора, по крайней мере, в месте расположения винтовых отверстий, образованных винтовыми канавками 5 на наружной поверхности золотника и/или внутренней поверхности ротора.

Винтовые отверстия служат для подвода рабочего тела под давлением через сквозные отверстия 6 и кольцевую проточку 11 торцовой крышки 2 и связанные с указанными винтовыми отверстиями радиальные отверстия 7 ротора в межзубную рабочую полость вращателя 9 и отвода отработанного рабочего тела из межзубной выхлопной полости вращателя 10.

Винтовая канавка выполнена таким образом, что за пределами стыка ротора с торцовой крышкой радиальная высота винтовой канавки H₁ имеет больший размер по всей длине указанной винтовой канавки, чем высота винтовой канавки Н по стыку ротора с крышкой, при этом площадь проходного сечения винтовой канавки ротора в нормальном сечении S₁ не менее площади проходного сечения этой винтовой канавки в перпендикулярной оси ротора плоскости, проходящей по месту стыка ротора с торцовой крышкой S.

Радиальные отверстия 7 ротора выполнены в его средней части и расположены, по меньшей мере, в один ряд. Кроме того, радиальные отверстия смещены от начала винтовых канавок приблизительно на 90°. Площадь проходного сечения радиального отверстия ротора не менее площади проходного сечения винтовой канавки, измеренная в перпендикулярной оси ротора плоскости, проходящей по месту стыка ротора с торцовой крышкой.

Выходы сквозных кольцевых отверстий 6 расположены в коллекторной кольцевой проточке 11 верхней торцовой крышки.

Гипоциклоидный вращатель работает следующим образом.

Сжатый воздух или жидкость под давлением подается через сквозные кольцевые отверстия 6 и кольцевую проточку в винтовые отверстия и через радиальные отверстия 7 поступает в межзубную рабочую полость вращателя 9. Под давлением воздуха или жидкости ротор перекатывается по зубьям статора. Из межзубной выхлопной полости 10 вращателя сжатый воздух или жидкость удаляются через отверстия 14 в торцовой крышке.

Гипоциклоидный вращатель от ротора 4 передает вращение на приводной вал 15.

Изобретение относится к пневматическим и гидравлическим машинам вращательного и ударно-вращательного действия для бурения горных пород и в строительстве. Гипоциклоидный вращатель содержит статор с зубьями внутреннего зацепления, торцовые крышки и установленный с эксцентриситетом ротор, обкатывающийся в процессе работы своим внешним зубчатым зацеплением по статору. Ротор выполнен составным с винтовыми канавками для подвода рабочего тела под давлением через сквозные кольцевые отверстия и кольцевую проточку торцовой крышки и связанные с указанными канавками радиальные отверстия ротора в межзубную рабочую полость вращателя и отвода отработанного рабочего тела из межзубной выхлопной полости вращателя, а за пределами стыка ротора с торцовой крышкой радиальная высота H₁ винтовых канавок имеет больший размер по всей длине указанных винтовых канавок, чем высота Н винтовых канавок по стыку ротора с крышкой. Обеспечивает повышение мощности. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Гипоциклоидный вращатель содержит статор с зубьями внутреннего зацепления, торцовые крышки и установленный с эксцентриситетом ротор, обкатывающийся в процессе работы своим внешним зубчатым зацеплением по статору, при этом ротор выполнен составным с винтовыми канавками для подвода рабочего тела под давлением через сквозные кольцевые отверстия и кольцевую проточку торцовой крышки и связанные с указанными канавками радиальные отверстия ротора в межзубную рабочую полость вращателя и отвода отработанного рабочего тела из межзубной выхлопной полости вращателя, а за пределами стыка ротора с торцовой крышкой радиальная высота H₁ винтовых канавок имеет больший размер по всей длине указанных винтовых канавок, чем высота Н винтовых канавок по стыку ротора с крышкой.

2. Гипоциклоидный вращатель по п.1, отличающийся тем, что площадь проходного сечения винтовой канавки ротора в нормальном сечении S₁ не менее площади проходного сечения этой винтовой канавки в перпендикулярной оси ротора плоскости, проходящей по месту стыка ротора с торцовой крышкой S.

3. Гипоциклоидный вращатель по п.1, отличающийся тем, что площадь проходного сечения радиального отверстия ротора равна не менее площади проходного сечения винтовой канавки, измеренная в перпендикулярной оси ротора плоскости, проходящей по месту стыка ротора с торцовой крышкой.

4. Гипоциклоидный вращатель по п.1, отличающийся тем, что радиальные отверстия ротора выполнены в средней части ротора и расположены, по меньшей мере, в один ряд.

5. Гипоциклоидный вращатель по п.1, отличающийся тем, что винтовые канавки выполнены на наружной поверхности золотника и/или внутренней поверхности ротора.

6. Гипоциклоидный вращатель по п.1, отличающийся тем, что радиальные отверстия смещены от начала винтовых канавок приблизительно на 90°.

7. Гипоциклоидный вращатель по п.1, отличающийся тем, что выходы сквозных кольцевых отверстий расположены в коллекторной кольцевой проточке верхней торцовой крышки.