ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ МИРОНОВА (ВАРИАНТЫ) И ВКЛЮЧАЮЩЕЕ ЕГО ТРАСПОРТНОЕ СРЕДСТВО Российский патент 2014 года по МПК F01D1/34 F01C1/00 B60K17/10 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к пневмодвигателям, работающим от сжатого воздуха, которые могут быть использованы в качестве замены электродвигателей для привода различных машин и механизмов, а также в качестве замены двигателей внутреннего сгорания для привода транспортных средств.

Из уровня техники известны различные конструкции пневматических двигателей, включающие статор с эксцентрично установленным в нем ротором, в радиальных пазах которого расположены лопасти с возможностью их передвижения в плоскостях, проходящих через ось ротора, контактирующие своими концами с внутренней цилиндрической поверхностью статора, см., например, SU 1698459 A1, 15.12.1991 или SU 1165804 A, 07.07.1985, или SU 1188336 A, 30.10.1985, или DE 29811693 U1, 08.10.1998.

Однако эти пневмодвигатели малоэффективны, поскольку требуют источника сжатого воздуха с большим давлением, что приводит к повышенному его расходу, а также чтобы получить больший крутящий момент на выходе, требуются большие габаритные размеры двигателя, поскольку в передаче крутящего момента фактически участвует только одна лопасть, и, следовательно, чем больше рабочая площадь лопасти, тем больший крутящий момент передает двигатель. Кроме того, очень сложна технология изготовления этих двигателей, поскольку требуется высокая точность изготовления ротора с пазами, в которых с минимальными допусками должны двигаться лопасти. КПД этих двигателей также снижается из-за большого трения стенок лопаток в пазах ротора, а также из-за трения их концевых кромок о внутреннюю поверхность статора.

В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) для заявленного пневматического двигателя можно принять пневматический турбинный двигатель, раскрытый в WO 2007/129846 A1, 15.11.2007, F01C 1/00, который также преобразует энергию струи сжатого воздуха в механическую работу. Этот двигатель включает статор с внутренней цилиндрической поверхностью, с фланцем, расположенным по его торцу с впускными отверстиями, сообщенными с источником сжатого воздуха и выпускными отверстиями, ротор, соосно установленный внутри статора, при этом ротор выполнен в виде цилиндра с несколькими отверстиями, проходящими по периферии упомянутого цилиндра, при этом каждое из этих отверстий сообщается с наружной цилиндрической поверхностью ротора для последовательной стыковки с упомянутыми впускным и выпускным отверстиями статора.

Однако этот пневмодвигатель очень громоздкий, поскольку чтобы получить большой крутящий момент на выходе, требуются большие габаритные размеры двигателя, в связи с тем, что с внутренней стороны статора должны быть выполнены дополнительные отверстия, имеющие определенный объем, соразмерный с объемом стыкуемых отверстий в роторе, и поэтому статор должен иметь соответствующую толщину стенок, что увеличивает вес и габаритные размеры пневмодвигателя.

Кроме того, очень сложна технология изготовления этих двигателей, поскольку отверстия в роторе в осевом сечении должны быть выполнены по радиусу, что требует специальной сложной оснастки и технологии.

Из уровня техники известно также транспортное средство, которое использует в качестве двигателя пневмодвигатель, см., например, CN 1362581 A, 07.08.2002, однако используемый в нем лопастной пневмодвигатель, как было указано выше, малоэффективен.

В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) для заявленного транспортного средства можно принять транспортное средство, раскрытое в RU 55426 U1, 10.08.2006, которое в качестве двигателя использует пневматический двигатель, работающий от энергии сжатого воздуха, поступающего из баллона. Однако используемый в нем пневмодвигатель выполнен в виде поршневой расширительной машины, содержащей блок цилиндров, снабженный тепловой рубашкой, и распределительный механизм с вращающимся золотником. Все это требует больших габаритных размеров пневмодвигателя и соответственно веса, а кроме того, очень сложна технология изготовления этого пневмодвигателя.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание эффективного компактного пневмодвигателя.

Техническим результатом заявленного изобретения является увеличение крутящего момента пневмодвигателя при уменьшении его габаритных размеров и соответственно веса.

Поставленная задача решается следующим образом.

По независимому пункту 1:

Пневматический двигатель включает статор с внутренней цилиндрической поверхностью, с фланцами, расположенными по его торцам с, по меньшей мере, одним впускным отверстием, сообщенным с источником сжатого воздуха и с, по меньшей мере, одним выпускным отверстием, ротор, эксцентрично установленный внутри статора.

Ротор выполнен в виде цилиндра с, по меньшей мере, двумя осевыми отверстиями, ориентированными вдоль его оси и проходящими по периферии упомянутого цилиндра.

Каждое из этих осевых отверстий сообщается с наружной цилиндрической поверхностью ротора посредством продольного паза или, по меньшей мере, одного стыковочного отверстия, предназначенных для последовательной стыковки с упомянутыми впускным и выпускным отверстиями статора.

Упомянутые осевые отверстия выполнены глухими с двух сторон.

Следующие признаки характеризуют изобретение (в части независимого п.1) в частных случаях, в конкретных формах выполнения заявленного изобретения:

- ротор, по меньшей мере, с одной из сторон выполнен с хвостовиком, выполняющим функцию вала отбора мощности;

- ротор с каждой из сторон выполнен с хвостовиком, выполняющим функцию вала отбора мощности;

- упомянутый цилиндр выполнен из двух жестко соединенных между собой частей, в каждой из которых предварительно выполнены, по меньшей мере, по два упомянутых осевых глухих отверстия, взаимно соосно сообщенных друг с другом.

- на одном из упомянутых валов расположен кинематически связанный с ним привод пневмонасоса;

упомянутые осевые отверстия расположены диаметрально противоположно друг относительно друга;

- количество упомянутых осевых отверстий находится в пределах 2-72 штук;

- количество упомянутых осевых отверстий имеет одно из следующих числовых значений - 12, 18, 20, 24;

- диаметр каждого из осевых отверстий находится в диапазоне 8-60 мм;

- длина каждого из осевых отверстий находится в диапазоне 50-300 мм;

- ось каждого из упомянутых стыковочных отверстий лежит в плоскости, ориентированной перпендикулярно относительно оси упомянутого цилиндра;

- боковые поверхности упомянутого продольного паза или ось каждого из упомянутых стыковочных отверстий в секущей плоскости упомянутого цилиндра образуют с радиусом этого цилиндра, который пересекает ось отверстия, ориентированную вдоль его оси, угол, лежащий в диапазоне 60°-75°;

- ширина каждого из упомянутых продольных пазов или диаметр каждого из упомянутых стыковочных отверстий приблизительно равны диаметру упомянутого впускного отверстия статора;

- ось каждого из упомянутых стыковочных отверстий приблизительно совпадает с осью упомянутого впускного отверстия статора в момент их взаимной стыковки;

- диаметр впускного отверстия статора составляет 3-8 мм;

- диаметр впускного отверстия статора составляет 3-5 мм;

- ротор в центральной зоне между осевыми отверстиями выполнен полым;

- ротор и статор выполнены из металла;

- впускное и выпускное отверстия статора выполнены в приливе, которым снабжен статор;

- впускное отверстие статора соединено с источником сжатого воздуха через регулировочный реверс-дозатор для регулировки подачи воздуха;

- выпускное отверстие статора также связано с регулировочным реверс-дозатором;

- реверс-дозатор включает в себя корпус и внутреннюю поворотную часть;

- упомянутая внутренняя поворотная часть имеет угол поворота приблизительно 90°;

- входное и выходное отверстия корпуса реверс-дозатора через пневмомагистрали соединены с соответствующими входным и выходным отверстиями статора;

- входное и выходное отверстие поворотной части реверс-дозатора выполнены таким образом, что при повороте на определенный угол они соединяются с соответствующими входным и выходным отверстиями, выполненными в корпусе реверс-дозатора;

- в поворотной части реверс-дозатора диаметр входного отверстия больше диаметра выходного отверстия;

- диаметр входного отверстия находится в пределах 3-8 мм;

- диаметр входного отверстия составляет около 4-6 мм;

- диаметр выходного отверстия находится в пределах 2-6 мм;

- диаметр выходного отверстия находится в пределах 3-4 мм;

- ротор опирается на подшипники качения;

- в качестве источника сжатого воздуха использован баллон с редуктором для регулировки необходимого давления воздуха на выходе из него;

- используемое в двигателе рабочее давление воздуха находится преимущественно в пределах 1-10 атмосфер (атм);

- используемое в двигателе рабочее давление воздуха находится преимущественно в пределах 1-6 атм;

- используемое в двигателе рабочее давление воздуха около 2-4 атм;

- длина рабочей части ротора находится преимущественно в пределах 70-180 мм;

- внутренний диаметр статора находится преимущественно в пределах 100-300 мм;

- эксцентриситет образован смещением осей статора и ротора в пределах 0,05-4 мм;

- ротор установлен в статоре с возможностью смещения положения своей оси относительно оси статора;

- эксцентриситет устанавливается за счет смещения фланцев статора, в которых зафиксирована ось ротора, относительно оси статора посредством установочного винта за счет разницы диаметров крепежных отверстий фланцев статора и корпуса статора.

По независимому пункту 41:

Пневматический двигатель включает статор с внутренней цилиндрической поверхностью, с фланцами, расположенными по его торцам, ротор, эксцентрично установленный внутри статора и выполненный в виде цилиндра, состоящего из двух жестко соединенных между собой частей, между которыми расположен стыковочный элемент-заглушка в виде кольца или диска.

В цилиндрической части статора в районе каждой из упомянутых частей цилиндра выполнены, по меньшей мере, по одному впускному отверстию, сообщенному с источником сжатого воздуха, и, по меньшей мере, по одному выпускному отверстию.

В каждой из упомянутых частей цилиндра предварительно выполнены, по меньшей мере, по два осевых отверстия, ориентированных вдоль его оси и проходящих по периферии упомянутого цилиндра, причем упомянутые осевые отверстия выполнены глухими.

Каждое из этих осевых отверстий сообщается с наружной цилиндрической поверхностью ротора посредством осевого паза или, по меньшей мере, одного стыковочного отверстия, предназначенных для последовательной стыковки с упомянутыми впускным и выпускным отверстиями статора.

В секущей плоскости упомянутого цилиндра, относительно его радиуса, боковые поверхности осевых пазов или осевые линии стыковочных отверстий одной из частей цилиндра расположены под противоположным углом по отношению к боковым поверхностям осевых пазов или осевым линиям стыковочных отверстий второй части цилиндра.

Следующие признаки характеризуют изобретение (в части независимого п.41) в частных случаях, в конкретных формах выполнения заявленного изобретения:

- ротор, по меньшей мере, с одной из сторон выполнен с хвостовиком, выполняющим функцию вала отбора мощности;

- ротор с каждой из сторон выполнен с хвостовиком, выполняющим функцию вала отбора мощности;

- на одном из упомянутых валов расположен кинематически связанный с ним привод пневмонасоса;

упомянутые осевые отверстия расположены диаметрально противоположно друг относительно друга;

- количество упомянутых осевых отверстий находится в пределах 2-72 штук;

- количество упомянутых осевых отверстий имеет одно из следующих числовых значений - 12, 18, 20, 24;

- диаметр каждого из осевых отверстий находится в диапазоне 8-60 мм;

- длина каждого из осевых отверстий находится в диапазоне 50-300 мм;

- ось каждого из упомянутых стыковочных отверстий лежит в плоскости, ориентированной перпендикулярно относительно оси упомянутого цилиндра;

- боковые поверхности упомянутого продольного паза или ось каждого из упомянутых стыковочных отверстий в секущей плоскости упомянутого цилиндра образуют с радиусом этого цилиндра, который пересекает ось отверстия, ориентированную вдоль его оси, угол, лежащий в диапазоне 60°-75°;

- диаметр каждого из упомянутых стыковочных отверстий приблизительно равен диаметру упомянутого впускного отверстия статора;

- ось каждого из упомянутых стыковочных отверстий приблизительно совпадает с осью упомянутого впускного отверстия статора в момент их взаимной стыковки;

- диаметр впускного отверстия статора составляет 3-8 мм;

- диаметр впускного отверстия статора составляет 3-5 мм;

- ротор в центральной зоне между осевыми отверстиями выполнен полым;

- ротор и статор выполнены из металла;

- впускное и выпускное отверстия статора выполнены в приливе, которым снабжен статор;

- впускное отверстие статора соединено с источником сжатого воздуха через регулировочный реверс-дозатор для регулировки подачи воздуха;

- выпускное отверстие статора также связано с регулировочным реверс-дозатором;

- реверс-дозатор включает в себя корпус и внутреннюю поворотную часть;

- упомянутая внутренняя поворотная часть имеет угол поворота приблизительно 90°;

- входное и выходное отверстия корпуса реверс-дозатора через пневмомагистрали соединены с соответствующими входным и выходным отверстиями статора;

- входное и выходное отверстия поворотной части реверс-дозатора выполнены таким образом, что при повороте на определенный угол они соединяются с соответствующими входным и выходным отверстиями, выполненными в корпусе реверс-дозатора;

- в поворотной части реверс-дозатора диаметр входного отверстия больше диаметра выходного отверстия;

- диаметр входного отверстия находится в пределах 3-8 мм;

- диаметр входного отверстия составляет около 4-6 мм;

- диаметр выходного отверстия составляет около 2-6 мм;

- диаметр выходного отверстия составляет около 3 мм;

- ротор опирается на подшипники качения;

- в качестве источника сжатого воздуха использован баллон с редуктором для регулировки необходимого давления воздуха на выходе из него;

- используемое в двигателе рабочее давление воздуха находится преимущественно в пределах 1-10 атмосфер (атм);

- используемое в двигателе рабочее давление воздуха находится преимущественно в пределах 1-6 атм;

- используемое в двигателе рабочее давление воздуха около 2-4 атм;

- длина рабочей части ротора находится преимущественно в пределах 140-360 мм;

- внутренний диаметр статора находится преимущественно в пределах 100-300 мм;

- эксцентриситет образован смещением осей статора и ротора в пределах 0,05-4 мм;

- ротор установлен в статоре с возможностью смещения положения своей оси относительно оси статора;

- эксцентриситет устанавливается за счет смещения фланцев статора, в которых зафиксирована ось ротора, относительно оси статора посредством установочного винта за счет разницы диаметров крепежных отверстий фланцев статора и корпуса статора.

По независимому пункту 80:

Транспортное средство включает двигатель, трансмиссию и движитель, при этом в качестве двигателя применен по меньшей мере один двигатель, охарактеризованный признаками, упомянутыми выше (по одному из пп.1-79).

Следующие признаки характеризуют изобретение (в части независимого п.80) в частных случаях, в конкретных формах выполнения заявленного изобретения:

- в качестве движителя использованы колеса;

- упомянутый двигатель кинематически связан, по меньшей мере, с одним ведущим колесом;

- упомянутый двигатель кинематически связан, по меньшей мере, с двумя ведущими колесами;

- упомянутый двигатель кинематически связан с двумя ведущими колесами через карданный вал и дифференциал;

- упомянутый двигатель кинематически связан с четырьмя или шестью, или восемью ведущими колесами;

- упомянутый двигатель кинематически связан с ведущими колесами через карданные валы и дифференциалы;

- упомянутый двигатель расположен в каждом из колес или рядом;

- для легковых автомобилей использован упомянутый двигатель с количеством осевых отверстий в роторе в количестве 12 или 18 или 24;

- для грузовых автомобилей использован упомянутый двигатель с количеством отверстий в роторе в количестве 24 или 36;

- в транспортном средстве использован гусеничный движитель;

- в транспортном средстве использован водометный движитель;

- в транспортном средстве использован движитель в виде, по меньшей мере, одного гребного винта;

- в транспортном средстве использован движитель в виде, по меньшей мере, одного воздушного винта.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для решения поставленной задачи.

Возможность осуществления вариантов изобретения, охарактеризованных приведенной выше совокупностью признаков, а также возможность реализации назначения изобретения может быть подтверждена описанием возможной конструкции устройств, выполненных в соответствии с изобретением, сущность которого поясняется графическим материалом, на котором изображено следующее:

фиг.1 - конструктивная схема заявленного пневматического двигателя с поперечным сечением (статора и ротора) по первому и второму вариантам;

фиг.2 - конструктивная схема заявленного пневматического двигателя с продольным сечением (вырезом) статора и ротора по первому варианту;

фиг.3 - конструктивная схема заявленного пневматического двигателя с продольным сечением (вырезом) статора и ротора по второму варианту.

Под указанными позициями на представленных фигурах изображено следующее:

1 - баллон сжатого воздуха;

2 - редуктор регулировки давления сжатого воздуха;

3 - пневмомагистраль;

4 - реверс-дозатор (для регулировки объема подачи воздуха);

5 - кран управления реверс-дозатором;

6 - входная пневмомагистраль;

7 - входное отверстие статора;

8 - статор;

9 - продольный паз/стыковочное отверстие ротора;

10 - ротор;

11 - осевое отверстие ротора;

12 - хвостовик;

13 - подшипник;

14 - фланец статора;

15 - выходное отверстие статора;

16 - выходная пневмомагистраль;

17 - пневмонасос;

18 - сварочный шов;

19 - стыковочный элемент-заглушка.

Сущность предлагаемого пневматического двигателя, а также его работа заключаются в следующем.

Сжатый воздух из источника сжатого воздуха - баллона 1 через редуктор 2 регулировки давления сжатого воздуха через пневмомагистраль 3 поступает в реверс-дозатор 4, который управляется краном-дозатором 5, для регулировки объема подаваемого воздуха. Далее сжатый воздух через входную пневмомагистраль 6, соединенную с входным отверстием 7 статора 8, через продольный паз или стыковочное отверстие 9 ротора 10 под большим давлением и под определенным углом устремляется в противоположную стенку осевого отверстия 11 ротора 10, приводя во вращение ротор 10, создавая таким образом крутящий момент, который передается одному или двум выходным валам - хвостовикам 12.

Процессы, происходящие в пневмодвигателе, следующие.

В тот момент, когда продольный паз или стыковочное отверстие 9 ротора 10 одного из осевых отверстий 11 в процессе проворачивания ротора состыковывается с выходной пневмомагистралью 16, давление воздуха в нем падает до атмосферного. И когда далее при дальнейшем проворачивании ротора 10 этот продольный паз или стыковочное отверстие 9 состыковывается с входной пневмомагистралью 6, сжатый воздух под большим давлением и под определенным углом из баллона со сжатым воздухом устремляется в противоположную стенку осевого отверстия 11, в котором в данный момент времени атмосферное давление. А поскольку между вектором направления входящей струи сжатого воздуха, если смотреть на сечение ротора, перпендикулярное его оси, и осью ротора образуется рычаг, создается крутящий момент, который проворачивает (вращает) ротор. Далее к входной и выходной магистрали пристыковываются последовательно стыковочные элементы других осевых отверстий и таким образом происходит вращение ротора.

Воздух последовательно поступает в продольные пазы или стыковочные отверстия 9 и далее, устремляясь к стенкам осевых отверстий 11, давит на них, что дает вращательный импульс ротору, при этом создавая крутящий момент.

Между впускным и выпускным отверстиями (в так называемой мертвой точке) ротор плотно прилегает к цилиндрической стенке статора.

Хвостовики 12 выполнены заодно целое с ротором 10 и опираются на внутренние кольца подшипников 13, наружные кольца которых расположены во фланцах 14 статора 8.

Остатки неиспользованного воздуха с остаточным минимальным давлением через тот же самый продольный паз или стыковочное отверстие 9, через который/ое воздух входил в ротор 10, выходное отверстие 15 статора и выходную пневмомагистраль 16, выходит наружу, а при использовании в транспортном средстве может направляться на привод дополнительного оборудования, например генератора.

В наиболее предпочтительном варианте осуществления изобретения (фиг.2, 3), выходная магистраль 16 статора соединена с входным отверстием пневмонасоса, который расположен на одном из хвостовиков 12. Остатки неиспользованного воздуха в роторе 10 с остаточным давлением поступают на имеющуюся в пневмонасосе 17 осевую турбину (на фигуре не показана). Турбина приводится во вращение кинематически связанным с ней хвостовиком 12. Нагнетаемый турбиной воздух через другую пневмомагистраль снова поступает непосредственно напрямую или через реверс-дозатор 4 в баллон сжатого воздуха 1. Пневмонасос используется для использования и перекачки части отработанного воздуха. Он может включаться в работу автоматически в отдельных случаях, например во время торможения для рекуперации подводимой энергии сжатого воздуха. При падении в баллоне сжатого воздуха давления до определенного минимального значения необходимое количество воздуха в этом баллоне будет пополняться или он будет меняться на другой заполненный баллон, например на автозаправочных станциях.

Термин «турбина» использован по следующим соображениям.

Так, например, в книге А. Крайнева Механика машин, фундаментальный словарь. М., Машиностроение, 2000 г., на стр.390, 391 указано: «Насос, используемый для подачи газообразной среды, обычно называется компрессором или вентилятором в зависимости от назначения». Поэтому в заявленном устройстве фактически речь идет о компрессоре.

На стр.279 того же источника информации утверждается: «компрессор (от латинского - сжатие) - устройство для сжатия газа до избыточного давления…). И далее:- «…для сжатия газа используют также процесс преобразования характера и параметров движения газа. Реализуется этот процесс в лопаточных компрессорах, называемых также турбокомпрессорами».

Таким образом, под термином «турбокомпрессор» логически подразумевается, исходя из вышесказанного, насос, который использует в качестве рабочего органа рабочее колесо с лопатками, или если коротко - турбину.

В первом варианте изготовления заявленного устройства ротор 10 выполнен в виде цилиндра, изготовленного из двух частей, в каждом из которых предварительно выполнены глухие осевые отверстия 11, и соединенные между собой посредством сварочного шва 18.

Второй вариант изготовления заявленного устройства отличается от первого возможностью реверсивного вращения. Для этого в отличие от первого варианта между соединенными между собой частями цилиндра установлен стыковочный элемент-заглушка 19. Поскольку при реверсивном движении для движения назад требуется меньший крутящий момент, чем при движении вперед, вторая часть цилиндра может быть выполнена меньшей длины, и, кроме того, диаметр осевых отверстий 11 этой части цилиндра может быть меньше диаметра первой части цилиндра. При необходимости перемены вращения ротора в другую сторону, посредством реверс-дозатора 4 одно входное отверстие 7 меняется на другое, расположенное в зоне другой части цилиндра ротора 10.

Необходимость наличия по меньшей мере двух осевых отверстий объясняется тем, что давление воздуха происходит хотя бы на одно осевое отверстие, когда второе проходит «мертвую точку» (т.е. когда на нее нет давления воздуха).

Количество осевых отверстий ротора, а также длина и диаметр зависят от получения необходимого крутящего момента на валу (валах) отбора мощности.

Минимальные их значения предназначены для двигателя с малым крутящим моментом, например для бытового воздушного вентилятора, а максимальные - для двигателей с максимальным крутящим моментом, например для транспортных средств.

Предпочтительный ряд чисел - определенное количество осевых отверстий объясняется тем, что при делении 360° на количество осевых отверстий получилось бы целое число, что удобно при изготовлении.

Эксцентриситет устанавливается следующим образом. Вначале установочным винтом, который расположен по центру ротора напротив мертвой зоны, расположенной между входным и выходным отверстиями статора, ротор прижимается вплотную к стенке статора. Затем крепежными болтами закрепляются фланцы к статору. Далее установочный винт вывертывается и вместо него ввертывается заглушка.

Вал, на котором установлен ротор, кинематически связан с механизмом привода.

Отработанный сжатый воздух, выходящий в выходное отверстие, может подаваться на ротор другого аналогичного пневмодвигателя, вал которого кинематически связан с валом, например, генератора, для подзарядки аккумулятора транспортного средства, обеспечивая работу световых и измерительных приборов.

При упоминании о том, что двигатель связан, по меньшей мере, с одним ведущим колесом, подразумевается двухколесное транспортное средство, например мотоцикл.

Рычаг переключения реверс-дозатора, соединенный с поворотной частью реверс-дозатора, применительно к транспортному средству, связан с педалью (газа), при управлении которой регулируется дозированная подача сжатого воздуха в пневмодвигатель и тем самым регулируется скорость движения транспортного средства.

Наиболее предпочтительный вариант тот, при котором заявленный пневмодвигатель расположен во внутриколесном пространстве (вариант мотор - колеса), т.е. между ободом колеса и осью вращения колеса.

Посредством использования заявленного пневмодвигателя достигается необходимый крутящий момент для всего диапазона возникающих нагрузок с момента трогания транспортного средства, разгона, движения, торможения, вплоть до полной остановки транспортного средства.

Во всех заявленных устройствах при падении в баллоне сжатого воздуха давления до определенного минимального значения баллон будет пополняться воздухом или он будет меняться на другой заполненный баллон.

Возможны другие комбинации расположения заявленного пневмодвигателя при установке на транспортных средствах, применяемых в различных природно-физических средах (в воздушной, водной, вакуумной, космической).

Заявленный пневмодвигатель может быть применен для привода различных типов автомобилей - переднеприводных, заднеприводных, полноприводных.

Описанная в данном примере и изображенная на графических материалах конструкция пневмодвигателей не является единственно возможной для решения вышеуказанной технической задачи и не исключает других вариантов их изготовления, содержащих совокупность признаков, включенных в независимые пункты формулы изобретения.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к пневмодвигателям, работающим от сжатого воздуха, которые могут быть использованы в качестве замены электродвигателей для привода различных машин и механизмов, а также в качестве замены двигателей внутреннего сгорания для привода транспортных средств. Пневматический двигатель включает статор 8 с внутренней цилиндрической поверхностью, с фланцами, расположенными по его торцам с, по меньшей мере, одним впускным отверстием, сообщенным с источником сжатого воздуха и с, по меньшей мере, одним выпускным отверстием, ротор 10, эксцентрично установленный внутри статора 8. Ротор 10 выполнен в виде цилиндра с, по меньшей мере, двумя осевыми отверстиями 11, ориентированными вдоль его оси и проходящими по периферии упомянутого цилиндра. Каждое из этих осевых отверстий 11 сообщается с наружной цилиндрической поверхностью ротора 10 посредством продольного паза 9 или, по меньшей мере, одного стыковочного отверстия, предназначенных для последовательной стыковки с упомянутыми впускным и выпускным отверстиями статора 8. Упомянутые осевые отверстия 11 выполнены глухими с двух сторон. Изобретение направлено на увеличение крутящего момента и повышение кпд пневмодвигателя, повышение его компактности. 3 н. и 90 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Пневматический двигатель, включающий статор с внутренней цилиндрической поверхностью, с фланцами, расположенными по его торцам с, по меньшей мере, одним впускным отверстием, сообщенным с источником сжатого воздуха и с, по меньшей мере, одним выпускным отверстием, эксцентрично установленный внутри статора ротор, выполненный в виде цилиндра с, по меньшей мере, двумя осевыми отверстиями, ориентированными вдоль его оси и проходящими по периферии упомянутого цилиндра, при этом каждое из этих осевых отверстий сообщается с наружной цилиндрической поверхностью ротора посредством продольного паза или, по меньшей мере, одного стыковочного отверстия, предназначенных для последовательной стыковки с упомянутыми впускным и выпускным отверстиями статора, причем упомянутые осевые отверстия выполнены глухими с двух сторон.

2. Пневматический двигатель по п.1, отличающийся тем, что ротор, по меньшей мере, с одной из сторон выполнен с хвостовиком, выполняющим функцию вала отбора мощности.

3. Пневматический двигатель по п.2, отличающийся тем, что ротор с каждой из сторон выполнен с хвостовиком, выполняющим функцию вала отбора мощности.

4. Пневматический двигатель по п.1, отличающийся тем, что упомянутый цилиндр выполнен из двух жестко соединенных между собой частей, в каждой из которых предварительно выполнены, по меньшей мере, по два упомянутых осевых глухих отверстия, взаимно соосно сообщенных друг с другом.

5. Пневматический двигатель по п.4, отличающийся тем, что на одном из упомянутых валов расположен кинематически связанный с ним привод пневмонасоса.

6. Пневматический двигатель по п.1, отличающийся тем, что упомянутые осевые отверстия расположены диаметрально противоположно друг относительно друга.

7. Пневматический двигатель по п.1, отличающийся тем, что количество упомянутых осевых отверстий находится в пределах 2-72 штук.

8. Пневматический двигатель по п.1, отличающийся тем, что количество упомянутых осевых отверстий имеет одно из следующих числовых значений - 12, 18, 20, 24.

9. Пневматический двигатель по п.1, отличающийся тем, что диаметр каждого из осевых отверстий находится в диапазоне 8-60 мм.

10. Пневматический двигатель по п.1, отличающийся тем, что длина каждого из осевых отверстий находится в диапазоне 50-300 мм.

11. Пневматический двигатель по п.1, отличающийся тем, что ось каждого из упомянутых стыковочных отверстий лежит в плоскости, ориентированной перпендикулярно относительно оси упомянутого цилиндра.

12. Пневматический двигатель по п.1, отличающийся тем, что боковые поверхности упомянутого продольного паза или ось каждого из упомянутых стыковочных отверстий в секущей плоскости упомянутого цилиндра образуют с радиусом этого цилиндра, который пересекает ось отверстия, ориентированную вдоль его оси, угол, лежащий в диапазоне 60°-75°.

13. Пневматический двигатель по п.1, отличающийся тем, что диаметр каждого из упомянутых стыковочных отверстий или ширина каждого из упомянутых продольных пазов равны диаметру упомянутого впускного отверстия статора.

14. Пневматический двигатель по п.1, отличающийся тем, что ось каждого из упомянутых стыковочных отверстий совпадает с осью упомянутого впускного отверстия статора в момент их взаимной стыковки.

15. Пневматический двигатель по п.1, отличающийся тем, что диаметр впускного отверстия статора составляет 3-8 мм.

16. Пневматический двигатель по п.1, отличающийся тем, что диаметр впускного отверстия статора составляет 3-5 мм.

17. Пневматический двигатель по п.1, отличающийся тем, что ротор в центральной зоне между осевыми отверстиями выполнен полым.

18. Пневматический двигатель по п.1, отличающийся тем, что ротор и статор выполнены из металла.

19. Пневматический двигатель по п.1, отличающийся тем, что впускное и выпускное отверстия статора выполнены в приливе, которым снабжен статор.

20. Пневматический двигатель по п.1, отличающийся тем, что впускное отверстие статора соединено с источником сжатого воздуха через регулировочный реверс-дозатор для регулировки подачи воздуха.

21. Пневматический двигатель по п.20, отличающийся тем, что выпускное отверстие статора также связано с регулировочным реверс-дозатором.

22. Пневматический двигатель по п.20, отличающийся тем, что реверс-дозатор включает в себя корпус и внутреннюю поворотную часть.

23. Пневматический двигатель по п.22, отличающийся тем, что упомянутая внутренняя поворотная часть имеет угол поворота 90°.

24. Пневматический двигатель по п.20, отличающийся тем, что входное и выходное отверстия корпуса реверс-дозатора через пневмомагистрали соединены с соответствующими входным и выходным отверстиями статора.

25. Пневматический двигатель по п.20, отличающийся тем, что входное и выходное отверстие поворотной части реверс-дозатора выполнены таким образом, что при повороте на определенный угол они соединяются с соответствующими входным и выходным отверстиями, выполненными в корпусе реверс-дозатора.

26. Пневматический двигатель по п.25, отличающийся тем, что в поворотной части реверс-дозатора диаметр входного отверстия больше диаметра выходного отверстия.

27. Пневматический двигатель по п.25, отличающийся тем, что диаметр входного отверстия находится в пределах 3-8 мм.

28. Пневматический двигатель по п.25, отличающийся тем, что диаметр входного отверстия составляет около 4-6 мм.

29. Пневматический двигатель по п.25, отличающийся тем, что диаметр выходного отверстия находится в пределах 2-6 мм.

30. Пневматический двигатель по п.25, отличающийся тем, что диаметр выходного отверстия находится в пределах 3-4 мм.

31. Пневматический двигатель по п.1, отличающийся тем, что ротор опирается на подшипники качения.

32. Пневматический двигатель по п.1, отличающийся тем, что в качестве источника сжатого воздуха использован баллон с редуктором для регулировки необходимого давления воздуха на выходе из него.

33. Пневматический двигатель по п.1, отличающийся тем, что используемое в двигателе рабочее давление воздуха находится преимущественно в пределах 1-10 атмосфер (атм.).

34. Пневматический двигатель по п.1, отличающийся тем, что используемое в двигателе рабочее давление воздуха находится преимущественно в пределах 1-6 атм.

35. Пневматический двигатель по п.1, отличающийся тем, что используемое в двигателе рабочее давление воздуха находится в пределах 2-4 атм.

36. Пневматический двигатель по п.1, отличающийся тем, что длина рабочей части ротора находится преимущественно в пределах 70-180 мм.

37. Пневматический двигатель по п.1, отличающийся тем, что внутренний диаметр статора находится преимущественно в пределах 100-300 мм.

38. Пневматический двигатель по п.1, отличающийся тем, что эксцентриситет образован смещением осей статора и ротора в пределах 0,05-4 мм.

39. Пневматический двигатель по п.1, отличающийся тем, что ротор установлен в статоре с возможностью смещения положения своей оси относительно оси статора.

40. Пневматический двигатель по п.39, отличающийся тем, что эксцентриситет устанавливается за счет смещения фланцев статора, в которых зафиксирована ось ротора, относительно оси статора посредством установочного винта за счет разницы диаметров крепежных отверстий фланцев статора и корпуса статора.

41. Пневматический двигатель, включающий статор с внутренней цилиндрической поверхностью, с фланцами, расположенными по его торцам, ротор, эксцентрично установленный внутри статора, и выполненный в виде цилиндра, состоящего из двух жестко соединенных между собой частей, между которыми расположен стыковочный элемент-заглушка в виде кольца или диска, при этом в цилиндрической части статора в районе каждой из упомянутых частей цилиндра выполнены, по меньшей мере, по одному впускному отверстию, сообщенному с источником сжатого воздуха и, по меньшей мере, по одному выпускному отверстию, кроме того, в каждой из упомянутых частей цилиндра предварительно выполнены, по меньшей мере, по два осевых отверстия, ориентированных вдоль его оси и проходящих по периферии упомянутого цилиндра, причем упомянутые осевые отверстия выполнены глухими, а каждое из этих осевых отверстий сообщается с наружной цилиндрической поверхностью ротора посредством осевого паза или, по меньшей мере, одного стыковочного отверстия, предназначенных для последовательной стыковки с упомянутыми впускным и выпускным отверстиями статора, при этом в секущей плоскости упомянутого цилиндра, относительно его радиуса, боковые поверхности осевых пазов или осевые линии стыковочных отверстий одной из частей цилиндра расположены под противоположным углом по отношению к боковым поверхностям осевых пазов или осевым линиям стыковочных отверстий второй части цилиндра.

42. Пневматический двигатель по п.41, отличающийся тем, что ротор, по меньшей мере, с одной из сторон выполнен с хвостовиком, выполняющим функцию вала отбора мощности.

43. Пневматический двигатель по п.41, отличающийся тем, что ротор с каждой из сторон выполнен с хвостовиком, выполняющим функцию вала отбора мощности.

44. Пневматический двигатель по п.43, отличающийся тем, что на одном из упомянутых валов расположен кинематически связанный с ним привод пневмонасоса.

45. Пневматический двигатель по п.41, отличающийся тем, что упомянутые осевые отверстия расположены диаметрально противоположно друг относительно друга.

46. Пневматический двигатель по п.41, отличающийся тем, что количество упомянутых осевых отверстий находится в пределах 2-72 штук.

47. Пневматический двигатель по п.41, отличающийся тем, что количество упомянутых осевых отверстий имеет одно из следующих числовых значений - 12, 18, 20, 24.

48. Пневматический двигатель по п.41, отличающийся тем, что диаметр каждого из осевых отверстий находится в диапазоне 8-60 мм.

49. Пневматический двигатель по п.41, отличающийся тем, что длина каждого из осевых отверстий находится в диапазоне 50-300 мм.

50. Пневматический двигатель по п.41, отличающийся тем, что ось каждого из упомянутых стыковочных отверстий лежит в плоскости, ориентированной перпендикулярно относительно оси упомянутого цилиндра.

51. Пневматический двигатель по п.41, отличающийся тем, что боковые поверхности упомянутого продольного паза или ось каждого из упомянутых стыковочных отверстий в секущей плоскости упомянутого цилиндра образует с радиусом этого цилиндра, который пересекает ось отверстия, ориентированную вдоль его оси, угол, лежащий в диапазоне 60°-75°.

52. Пневматический двигатель по п.41, отличающийся тем, что диаметр каждого из упомянутых стыковочных отверстий приблизительно равен диаметру упомянутого впускного отверстия статора.

53. Пневматический двигатель по п.41, отличающийся тем, что ось каждого из упомянутых стыковочных отверстий совпадает с осью упомянутого впускного отверстия статора в момент их взаимной стыковки.

54. Пневматический двигатель по п.41, отличающийся тем, что диаметр впускного отверстия статора составляет 3-8 мм.

55. Пневматический двигатель по п.41, отличающийся тем, что диаметр впускного отверстия статора составляет 3-5 мм.

56. Пневматический двигатель по п.41, отличающийся тем, что ротор в центральной зоне между осевыми отверстиями выполнен полым.

57. Пневматический двигатель по п.41, отличающийся тем, что ротор и статор выполнены из металла.

58. Пневматический двигатель по п.41, отличающийся тем, что впускное и выпускное отверстия статора выполнены в приливе, которым снабжен статор.

59. Пневматический двигатель по п.41, отличающийся тем, что впускное отверстие статора соединено с источником сжатого воздуха через регулировочный реверс-дозатор для регулировки подачи воздуха.

60. Пневматический двигатель по п.41, отличающийся тем, что выпускное отверстие статора также связано с регулировочным реверс-дозатором.

61. Пневматический двигатель по п.59 или 60, отличающийся тем, что реверс-дозатор включает в себя корпус и внутреннюю поворотную часть.

62. Пневматический двигатель по п.61, отличающийся тем, что упомянутая внутренняя поворотная часть имеет угол поворота 90°.

63. Пневматический двигатель по п.61, отличающийся тем, что входное и выходное отверстия корпуса реверс-дозатора через пневмомагистрали соединены с соответствующими входным и выходным отверстиями статора.

64. Пневматический двигатель по п.61, отличающийся тем, что входное и выходное отверстие поворотной части реверс-дозатора выполнены таким образом, что при повороте на определенный угол они соединяются с соответствующими входным и выходным отверстиями, выполненными в корпусе реверс-дозатора.

65. Пневматический двигатель по п.64, отличающийся тем, что в поворотной части реверс-дозатора диаметр входного отверстия больше диаметра выходного отверстия.

66. Пневматический двигатель по п.64, отличающийся тем, что диаметр входного отверстия находится в пределах 3-8 мм.

67. Пневматический двигатель по п.64, отличающийся тем, что диаметр входного отверстия составляет 4-6 мм.

68. Пневматический двигатель по п.64, отличающийся тем, что диаметр выходного отверстия составляет 2-6 мм.

69. Пневматический двигатель по п.64, отличающийся тем, что диаметр выходного отверстия составляет 3-4 мм.

70. Пневматический двигатель по п.41, отличающийся тем, что ротор опирается на подшипники качения.

71. Пневматический двигатель по п.41, отличающийся тем, что в качестве источника сжатого воздуха использован баллон с редуктором для регулировки необходимого давления воздуха на выходе из него.

72. Пневматический двигатель по п.41, отличающийся тем, что используемое в двигателе рабочее давление воздуха находится преимущественно в пределах 1-10 атмосфер (атм.).

73. Пневматический двигатель по п.41, отличающийся тем, что используемое в двигателе рабочее давление воздуха находится преимущественно в пределах 1-6 атм.

74. Пневматический двигатель по п.41, отличающийся тем, что используемое в двигателе рабочее давление воздуха около 2-4 атм.

75. Пневматический двигатель по п.41, отличающийся тем, что длина рабочей части ротора находится преимущественно в пределах 140-360 мм.

76. Пневматический двигатель по п.41, отличающийся тем, что внутренний диаметр статора находится преимущественно в пределах 100-300 мм.

77. Пневматический двигатель по п.41, отличающийся тем, что эксцентриситет образован смещением осей статора и ротора в пределах 0,05-4 мм.

78. Пневматический двигатель по п.41, отличающийся тем, что ротор установлен в статоре с возможностью смещения положения своей оси относительно оси статора.

79. Пневматический двигатель по п.78, отличающийся тем, что эксцентриситет устанавливается за счет смещения фланцев статора, в которых зафиксирована ось ротора, относительно оси статора посредством установочного винта за счет разницы диаметров крепежных отверстий фланцев статора и корпуса статора.

80. Транспортное средство, включающее двигатель, трансмиссию и движитель, при этом в качестве двигателя применен, по меньшей мере, один двигатель по одному из пп.1-79.

81. Транспортное средство по п.80, отличающееся тем, что в качестве движителя использованы колеса.

82. Транспортное средство по п.81, отличающееся тем, что упомянутый двигатель кинематически связан, по меньшей мере, с одним ведущим колесом.

83. Транспортное средство по п.81, отличающееся тем, что упомянутый двигатель кинематически связан, по меньшей мере, с двумя ведущими колесами.

84. Транспортное средство по п.83, отличающееся тем, что упомянутый двигатель кинематически связан с двумя ведущими колесами через карданный вал и дифференциал.

85. Транспортное средство по п.83, отличающееся тем, что упомянутый двигатель кинематически связан с четырьмя или шестью, или восемью ведущими колесами.

86. Транспортное средство по п.85, отличающееся тем, что упомянутый двигатель кинематически связан с ведущими колесами через карданные валы и дифференциалы.

87. Транспортное средство по любому из пп.82, 83, 85, отличающееся тем, что упомянутый двигатель расположен в каждом из колес или рядом.

88. Транспортное средство по п.81, отличающееся тем, что для легковых автомобилей использован упомянутый двигатель с количеством осевых отверстий в роторе в количестве 12 или 18 или 24.

89. Транспортное средство по п.81, отличающееся тем, что для грузовых автомобилей использован упомянутый двигатель с количеством отверстий в роторе в количестве 24 или 36.

90. Транспортное средство по п.80, отличающееся тем, что в нем использован гусеничный движитель.

91. Транспортное средство по п.80, отличающееся тем, что в нем использован водометный движитель.

92. Транспортное средство по п.80, отличающееся тем, что в нем использован движитель в виде, по меньшей мере, одного гребного винта.

93. Транспортное средство по п.80, отличающееся тем, что в нем использован движитель в виде, по меньшей мере, одного воздушного винта.