СИЛЬФОННЫЙ ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2010 года по МПК F01C1/63 

Изобретение относится к области автотранспортного двигателестроения с системами и устройствами, которые не содержат каких-либо подвижных контактных уплотнений, таких как, например, известные поршневые кольца и т.п.

Преимущественно изобретение относится к решению проблем реализации именно беспоршневого (безуплотнительного) преобразования энергии сжатого газа (воздуха) в механическую энергию вращательного движения выходного вала пневматического двигателя.

Известен сильфонный пневматический двигатель, содержащий общий выходной вал и установленные в корпусе на радиальных упорах поворотные сильфоны (SU 1181888 A, 30.09.1985).

Используемый в этом двигателе сильфон имеет малую прочность и низкую надежность.

Технической задачей, поставленной в настоящем изобретении, является повышение надежности двигателя.

Эта задача достигается тем, что сильфонный пневматический двигатель, содержащий общий выходной вал и установленные в корпусе на радиальных упорах поворотные сильфоны, содержит, по меньшей мере, два аналогичных функциональных блока с поворотными валами, в которых смонтированы указанные сильфоны, при этом блоки механически объединены своими поворотными валами с возможностью работы сильфонов в блоках в противофазах, при этом один из блоков снабжен обгонной муфтой прямого действия для передачи соответствующего поворотного движения подвижных элементов объединенных блоков на общий выходной вал двигателя, а другой блок снабжен реверсивной обгонной муфтой для преобразования возвратного движения подвижных элементов блоков на противоположное с возможностью преобразования его в однонаправленное вращение с выходным вращением первой обгонной муфты, при этом указанные обгонные муфты связаны продольным центральным валом для передачи получаемого результирующего однонаправленного вращения на общий выходной вал двигателя.

Кроме того, в сильфонном пневматическом двигателе функциональные блоки, в которых смонтированы сильфоны поворотного типа, выполнены с различной площадью поворотных сильфонов, воспринимающих давление рабочего газа.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен общий вид пневмодвигателя, на фиг.2 - разрез В-В фиг.1, на фиг.3 - разрез А-А фиг.1, на фиг.4 - место А фиг.2, на фиг.5 - разрез С-С фиг.1.

На приведенных чертежах изображено.

1 - наружный корпус (статор) первого блока; 2 - статор второго блока; 3 - упорные элементы статора; 4 - внутренние отверстия; 5 - контур неподвижной диафрагмы; 6 - штуцер подачи рабочего газа из системы управляющих клапанов; 7 - условно обозначенный радиальный газовый канал 2-го блока; 8 - обгонная муфта 2-го блока; 9 - вспомогательный выходной вал 2-го блока; 10 - объединенный выходной вал двигателя; 11 - вспомогательный выходной вал реверса 1-го блока; 12 - реверсивная обгонная муфта 1-го блока; 13 - торцевой фланец; 14 - силовой поворотный привод 1-го блока; 15 - шпоночный вкладыш; 16 - силовой поворотный привод 2-го блока; 17 - вспомогательный центральный вал силовой (вращательной) связи обгонных муфт 1-го и 2-го блоков; 18 - кольцо связи 2-х поворотных приводов; 19 - условно исходное положение поворотного привода в 1-м блоке и направление его последующего движения; 20 - поворотный сильфон в сжатом состоянии; 21 - внешний ступенчатый кондуктор; 22 - диафрагма поворотного сильфона с периферийным креплением эластичной мембраны; 23 - эластичная мембрана поворотного сильфона; 24 - диафрагма поворотного сильфона с внутренним креплением мембраны; 25 - поворотный сильфон в предельно раздвинутом состоянии; 26 - угол рабочего поворота.

Предлагаемый пневмодвигатель состоит из двух (или более) принципиально аналогичных и зеркально состыкованных блоков с внешними неподвижными (статорными) корпусами (1 и 2) и торцевыми фланцами 13. Внутри корпусов жестко закреплены статорные упоры 3, например, в виде набора неподвижных пластин, с образованием соответствующих цилиндрических и радиальных статорных упоров. На радиальных статорных упорах 3 крепятся торцевые неподвижные диафрагмы (5) поворотных сильфонов (20 и 25).

Сильфоны в блоке 1 установлены так, что они работают в противофазе с сильфонами в блоке 2, т.е. когда в 1-м блоке сильфоны находятся в предельно сжатом состоянии (20), то во втором блоке наоборот - в предельно раздвинутом состоянии (25).

Поворотные сильфоны пневмодвигателя закреплены на поворотных приводах 14 и 16 первого и 2-го блоков соответственно с внешними 21 и внутренними 27 ступенчатыми кондукторами для последующего вывода сильфонных диафрагм на требуемую рабочую раздвижку вплоть до предельной (25).

Статорный блок 2 в своей торцевой части оборудован обгонной муфтой 8 прямого действия, которая однонаправленно передает поворот подвижных приводов пневмодвигателя валу 9 и объединенному выходному валу 10. Другой блок (1) также с торцевой части оборудован своей обгонной муфтой 12, но - реверсивного типа, которая соответственно преобразует движение подвижных приводов спаренных блоков на противоположное, то есть преобразует во вращение однонаправленное с предыдущим вращением вспомогательного вала 9 и объединенного вала 10.

С учетом вышеизложенного предлагаемый пневмодвигатель действует следующим образом.

От конкретного внешнего источника высокого и сверхвысокого давления рабочий газ подается в систему управляющих клапанов (на чертеже не изображенную) и далее через соответствующие входные штуцера 6, радиальные каналы 7 и продольные - 26 газ поступает к внутренним входным отверстиям 4 только тех поворотных сильфонов (например, изображенных на чертеже внутри 2-го блока), которые находятся в рабочем цикле своей раздвижки до предельно раздвинутого состояния 25, когда подвижные торцы сильфонов обоих спаренных блоков достигают статорных упоров 3. Одновременно из противофазных сильфонов (изображенных на чертеже внутри 1-го блока) в этом рабочем цикле осуществляется принудительная сдувка рабочего газа на выхлоп с возможной рекуперацией тепла. В процессе этого рабочего цикла подвижные элементы спаренных блоков передают свой поворот (на угол α), как выше указано, на вал 9 и на общий выходной вал 10.

Последующий рабочий цикл осуществляется аналогичным образом с подачей рабочего газа теперь уже в поворотные сильфоны другого блока (в рассматриваемом на чертеже состоянии - в первый блок). Возникающий при этом обратный поворот подвижных сильфонов спаренных блоков (также на угол α) воспринимается уже только реверсивной муфтой 12, передается на вал реверса 11 и одновременно через смонтированный центральный вал 17 (связывающий указанные обгонные муфты 8 и 12) получаемое таким образом и во втором цикле результирующее однонаправленное вращение передается на общий выходной вал 10 пневмодвигателя.

В некоторых случаях целесообразно один из сильфонных блоков предлагаемых пневмодвигателей изготавливать со сравнительно большей площадью поворотных сильфонов. Это позволяет использовать в таком увеличенном блоке сравнительно меньшие давление рабочего газа, создавая возможность применения, например, газовых каскадов с различными давлениями.

Для изменения направления вращения выходного вала предлагаемого пневмодвигателя применяются известные технические устройства по дополнительному реверсированию обгонных муфт пневмодвигателя.

Изобретение относится к области автотранспортного двигателестроения с системами и устройствами, которые не содержат каких-либо подвижных контактных уплотнений. Сильфонный пневматический двигатель содержит общий выходной вал и установленные в корпусе на радиальных упорах поворотные сильфоны. Содержит, по меньшей мере, два аналогичных функциональных блока с поворотными валами, в которых смонтированы указанные сильфоны. Блоки механически объединены своими поворотными валами с возможностью работы сильфонов в блоках в противофазах. Один из блоков снабжен обгонной муфтой прямого действия для передачи соответствующего поворотного движения подвижных элементов объединенных блоков на общий выходной вал двигателя. Другой блок снабжен реверсивной обгонной муфтой для преобразования возвратного движения подвижных элементов блоков на противоположное с возможностью преобразования его в однонаправленное вращение с выходным вращением первой обгонной муфты. Указанные обгонные муфты связаны продольным центральным валом для передачи получаемого результирующего однонаправленного вращения на общий выходной вал двигателя. Функциональные блоки, в которых смонтированы сильфоны поворотного типа, выполнены с различной площадью поворотных сильфонов, воспринимающих давление рабочего газа. Такие сильфоны позволяют применять рабочий газ (воздух) с высоким и сверхвысоким давлением. 5 ил., 1 з.п. ф-лы.

1. Сильфонный пневматический двигатель, содержащий общий выходной вал и установленные в корпусе на радиальных упорах поворотные сильфоны, отличающийся тем, что он содержит, по меньшей мере, два аналогичных функциональных блока с поворотными валами, в которых смонтированы указанные сильфоны, при этом блоки механически объединены своими поворотными валами с возможностью работы сильфонов в блоках в противофазах, при этом один из блоков снабжен обгонной муфтой прямого действия для передачи соответствующего поворотного движения подвижных элементов объединенных блоков на общий выходной вал двигателя, а другой блок снабжен реверсивной обгонной муфтой для преобразования возвратного движения подвижных элементов блоков на противоположное с возможностью преобразования его в однонаправленное вращение с выходным вращением первой обгонной муфты, при этом указанные обгонные муфты связаны продольным центральным валом для передачи получаемого результирующего однонаправленного вращения на общий выходной вал двигателя.

2. Сильфонный пневматический двигатель по п.1, отличающийся тем, что функциональные блоки, в которых смонтированы сильфоны поворотного типа, выполнены с различной площадью поворотных сильфонов, воспринимающих давление рабочего газа.