ЛОПАСТНОЙ ПНЕВМОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2021 года по МПК F01C1/344 F01C21/08 F01C21/10 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ДАННОЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к лопастному пневмодвигателю, в частности, к двигателю сжатого воздуха лопастного типа с уменьшенным износом лопасти, а также с повышенной выходной мощностью двигателя, когда двигатель используется под высоким давлением.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ПРЕДЛАГАЕМОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как показано на фиг. 1, типичный лопастной пневмодвигатель сжатого воздуха представляет собой устройство, которое получает вращательное усилие от силы расширения нагнетаемого воздуха высокого давления (А). Ссылаясь на фиг. 1, лопастной пневмодвигатель сжатого воздуха (1) включает в себя корпус (10) с впускным отверстием (11) для впуска воздуха (А) и с выпускным отверстием (13) для выпуска сжатого воздуха (А) и цилиндрический ротор (20), который установлен внутри корпуса (10) с возможностью вращения. Ротор (20) поддерживает центральный вал (30), который проходит через ротор (20), с возможностью плавно вращаться в корпусе (10). Кроме того, на внешней периферийной поверхности (23) ротора (20) выполнены канавки (25), проходящие в продольном направлении вдоль центрального вала (30) и расположенные по окружности, а пластинчатые лопатки (40) вставлены в канавки (25) с возможностью перемещения вдоль канавок (25). Кроме того, цилиндрическая поверхность (поверхность, образованная по окружности) выполнена на внутренней поверхности (15) корпуса (10) и контактирует с внешними дистальными концевыми частями (41) лопаток (40).

Кроме того, центр ротора (20) выполнен с эксцентриситетом относительно центра внутренней поверхности (15). Впускное отверстие (11) выполнено постепенно расширяющимся в корпусе (10) в том месте, где внешняя периферийная поверхность (23) ротора (20) и внутренняя поверхность (15) корпуса (10) ближе всего друг к другу. Выпускное отверстие (13) для воздуха выполнено в том месте, где внешняя периферийная поверхность (23) наиболее удалена от внутренней поверхности (15), или в положении, наиболее близком к положению, в котором внешняя периферийная поверхность (23) наиболее удалена от внутренней поверхности (15). Варианты осуществления вышеупомянутого лопастного пневмодвигателя (1) описаны ниже.

Когда во впускное отверстие (11) нагнетается воздух высокого давления (А), воздух (А) входит с двух сторон в пространство, ограниченное лопатками (40), соответственно со стороны внутренней поверхности (15) корпуса (10) и со стороны внешней периферийной поверхности (23) ротора (20). Следовательно, ротор (20) начинает вращаться по мере расширения сжатого воздуха (А).

Таким образом, в состоянии, когда лопатки (40) выступают наружу под действием центробежной силы, лопатки (40) постепенно приближаются к внутренней поверхности (15). Поэтому объем нагнетаемого воздуха (А) увеличивается все больше и больше. Принцип вращения ротора (20) посредством нагнетаемого воздуха (А) представлен на фиг. 2. Из внутренних боковых поверхностей (L, K) соответствующих двух лопаток (40), площадь внутренней боковой поверхности (K) в направлении вращения больше, чем площадь другой внутренней поверхности. Это нормальное явление, вызванное эксцентрической структурой ротора (20) в корпусе (10).

Следовательно, за счет расширения воздуха прикладывается боковое усилие (F) к внутренней поверхности (K) ниже по потоку в направлении вращения. Строго говоря, вышеуказанное боковое усилие (F) представляет собой разницу между боковыми усилиями, действующими на внутренние боковые поверхности (L, K), а сила от расширения воздуха (А) также действует на внутреннюю поверхность (15) и внешнюю периферийную поверхность (23). Внутренняя поверхность (15) между двумя лопатками (40) безусловно шире, чем внешняя периферийная поверхность (23) между двумя лопатками (40). Таким образом, верхнее усилие (Р) действует в направлении к корпусу (10). Следовательно, усилие (Р) толкает внутреннюю поверхность (15) и не может действовать как вращающая сила для вращения ротора (20) вместе с боковым усилием (F), поскольку корпус (10) зафиксирован, а не вращается.

Следовательно, ротор (20) может вращаться только за счет бокового усилия (F). Конечно, поскольку воздух высокого давления (А) подается в пространства между несколькими лопатками (40), сила вращения ротора (20) кратна боковому усилию (F). Таким образом, достаточно расширенный воздух (А) выталкивается вращающимися лопатками (40) и затем выпускается через выпускное отверстие для воздуха (13).

Кроме того, лопатки (40) вставлены в канавки (25) ротора (20) при их движении вдоль внутренней поверхности (15) корпуса (10) при вращении ротора (20).

При таком цикле воздух (А) непрерывно и многократно поступает в промежутки между лопатками (40), так что ротор (20) может непрерывно вращаться, и эта сила вращения используется в качестве источника энергии.

Однако в вышеупомянутых традиционных технологиях лопатка трется из-за ее вращения с высокой скоростью, тем самым уменьшая выходную мощность и долговечность из-за износа.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Чтобы решить проблемы, существующие в традиционных технологиях, целью настоящего изобретения является создание двигателя сжатого воздуха лопастного типа, в котором максимально уменьшен износ, вызванный трением лопасти, даже если он используется под высоким давлением, и тем самым продление срока службы двигателя.

Кроме того, еще одной целью настоящего изобретения является создание двигателя сжатого воздуха лопастного типа, который может максимально предотвратить утечку воздуха и, таким образом, увеличить выходную мощность.

Для достижения целей настоящего изобретения предлагаются следующие технические решения лопастного пневмодвигателя в соответствии с настоящим изобретением.

Лопастной пневмодвигатель, содержащий корпус с впускным отверстием для подачи всасываемого воздуха и выпускным отверстием для выпуска нагнетенного воздуха, ротор, с возможностью вращения закрепленный в корпусе, множество лопастей установленных в роторе, лопастной пневмодвигатель дополнительно содержит: стопоры лопастей в виде выступов, выполненных на верхней части и нижней части внутренней стороны лопасти, соответственно, внутреннее кольцо, сопряженное с верхней центральной частью ротора для выталкивания стопоров лопастей наружу для первоначального приведения в действие, и упорные подшипники, установленные в верхней части и нижней части ротора соответственно, для предотвращения перемещения стопоров лопастей наружу.

Предпочтительно, на внешней концевой части лопасти в продольном направлении выполнена канавка, и в эту канавку вставлен ролик лопасти.

Предпочтительно, по меньшей мере, на одной, верхней или нижней, части ротора дополнительно установлена крышка.

Предпочтительно, на крышке выполнены направляющие пазы для направления лопастей.

Предпочтительно, с внешней стороны стопора лопасти вставлен упорный подшипник, и в корпусе выполнен внутренний паз для предотвращения перемещения упорного подшипника наружу.

Предпочтительно, на обеих боковых поверхностях наружной концевой части лопасти в направлении вверх-вниз выполнены пазы.

Согласно настоящему изобретению износ, вызванный трением лопасти, может быть сведен к минимуму даже в условиях высокого давления. Следовательно, может быть продлен не только срок службы лопасти, но также настоящее изобретение может использоваться в различных пневматических инструментах, и дает значительный эффект уменьшения износа и снижения стоимости.

Кроме того, в настоящем изобретении также может быть предотвращена утечка воздуха, и на цилиндрической поверхности ротора сформированы пазы, чтобы улучшить выходную мощность двигателя.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фигурах изображено следующее.

На фиг. 1 - вид в поперечном разрезе лопастного пневмодвигателя в соответствии с традиционными технологиями.

На фиг. 2 - увеличенный частичный вид фиг. 1.

На фиг. 3 - прозрачный вид в перспективе лопастного пневмодвигателя в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 4 - вид в перспективе пневмодвигателя лопастного типа в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 5 - вид в перспективе лопастного пневмодвигателя в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, когда он снабжен крышкой.

На фиг. 6 - схематический вид, показывающий взаимосвязь между лопастью и стопором лопасти лопастного пневмодвигателя, в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 7 - схематический вид, показывающий взаимосвязь между стопором лопасти и упорным подшипником лопастного пневмодвигателя в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 8 - вид в перспективе, показывающий лопастной пневмодвигатель в сборе в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 9 - вид в перспективе лопастного пневмодвигателя в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее настоящее изобретение подробно описано со ссылкой на фигуры.

На фиг. 3 представлен прозрачный вид в перспективе лопастного пневмодвигателя в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг. 4 представлен вид в перспективе лопастного пневмодвигателя в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг. 5 представлен перспективный вид лопастного пневмодвигателя в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения, когда он снабжен крышкой. На фиг. 6 представлен схематический вид, показывающий взаимосвязь между лопастью и стопором лопасти лопастного пневмодвигателя, согласно настоящему изобретению. На фиг. 7 представлен схематический вид, показывающий взаимосвязь между стопором лопасти и упорным подшипником лопастного пневмодвигателя в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 8 представлен вид в перспективе, показывающий в собранном состоянии лопастной пневмодвигатель в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг. 9 представлен вид в перспективе лопастного пневмодвигателя в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

Ниже варианты осуществления лопастного пневмодвигателя (100) согласно настоящему изобретению будут подробно описаны со ссылкой на фигуры с 3 по 9.

Лопастной пневмодвигатель (100) описан в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Двигатель включает в себя ротор (110), лопасти (145), стопоры лопастей (140), внутреннее кольцо (120), кожух (106) и упорные подшипники (160). Лопасти (145) вставлены в ротор (110). Внутреннее кольцо (120) вставлено в центральную часть ротора (110) и толкает стопоры лопастей (140). Стопор лопасти (140) выполнен выпуклым в верхней части лопасти (145) для предотвращения контакта лопасти с корпусом (106) во время вращения двигателя. Чтобы уменьшить износ лопасти, вызванный контактом лопасти (145) и корпуса (106) во время вращения двигателя, упорный подшипник (160) закреплен на верхних концах лопастного ролика (130) и на роторе (110), чтобы ограничить движение стопора лопасти (140) и предотвратить перемещение лопасти (145) наружу. Таким образом, стопор лопасти (140) может вращаться только по определенной траектории.

Кроме того, двигатель (100) дополнительно содержит крышку (150) с направляющими пазами лопасти (135). Крышка (150) состоит из верхней крышки (150а) и нижней крышки (150b), которые отделены друг от друга, и лопасти являются подвижными в направляющих пазах (135). В этом случае крышка (150) также выполнена с возможностью предотвращения утечки воздуха во время работы двигателя.

Предпочтительно, другой вал может быть установлен со стороны выпускного отверстия (104) нагнетенного воздуха, и внутренние зубчатые колеса могут быть расположены таким образом, что два вала могут быть соединены зубчатыми колесами или ремнями.

Лопастной пневмодвигатель (100) в соответствии с настоящим изобретением представляет собой устройство, в котором сила вращения обеспечена от силы движения нагнетаемого воздуха высокого давления. Двигатель (100) включает корпус (106) с впускным отверстием (102) для подачи нагнетаемого воздуха и выпускным отверстием (104) для выпуска нагнетенного воздуха.

Ротор (110) для установки лопастей может быть выполнен в корпусе (106) выпуклым (например, имеющим цилиндрическую форму или куполообразную форму). То есть ротор (110) выполнен так, что центральный вал, который проходит через ротор (110), вращается внутри корпуса (106), а внешняя периферийная поверхность ротора (110) выполнена выступающей вдоль продольного направления центрального вала в направлении цилиндра. Кроме того, для повышения выходной мощности двигателя на внешней периферийной поверхности ротора (110) предпочтительно выполнены пазы.

Как показано на фиг. 4, в настоящем изобретении лопастные ролики (130) расположены так, что уменьшается износ, вызванный контактом между лопастями (145) и корпусом (106) во время вращения двигателя.

В этом случае канавка для установки ролика (130) лопасти расположена на концевой части наружной стороны лопасти (145) в продольном направлении, то есть в направлении вверх-вниз. Лопастной ролик (130) может иметь различную форму, такую как цилиндрическая форма или форма многоугольной призмы, например, форму квадратной колонны.

Кроме того, как показано на фиг. 6, стопоры лопасти (140) выступают на верхнем конце и на нижнем конце лопасти (145) на внутренней стороне лопасти (145), и движения стопоров лопасти (140) ограничены упорными подшипниками (160), которые соответственно установлены в верхней части и в нижней части ротора (110), тем самым предотвращая перемещение лопасти (145) наружу.

То есть, если лопастной пневмодвигатель (100) согласно настоящему изобретению используется в среде высокого давления, лопасть (145) перемещается наружу благодаря центробежной силе, так как скорость вращения лопасти (145) увеличивается. Если расстояние, на которое перемещается лопасть (145), превышает определенное расстояние, внешний конец лопасти (145) будет контактировать с внутренней стенкой корпуса (106), что приведет к износу или поломке.

Следовательно, как показано на фиг. 7, в верхней части ротора (110) предусмотрен упорный подшипник (160) для предотвращения перемещения стопора лопасти (140) наружу, тем самым обеспечивая вращение стопора лопасти (140) только по определенной траектории и предотвращая перемещение лопасти (145) наружу и ее контакт с внутренней стенкой корпуса (106).

В этом случае стопор лопасти (140) выполнен в виде подшипника, чтобы минимизировать износ, вызванный контактом с упорным подшипником (160).

Кроме того, как показано на фиг. 6, пазы (145а) выполнены в направлении вверх-вниз на обеих боковых поверхностях, на наружной концевой части лопасти (145). Пазы (145а) выполнены с возможностью эффективного предотвращения втягивания лопасти (145) внутрь из-за давления воздуха в процессе вращения лопастного пневмодвигателя (100).

В частности, в процессе приведения в действие лопастного пневмодвигателя (100), например, лопасть (145) будет стремиться втягиваться внутрь из-за высокого давления воздуха, вызванного высокоскоростным вращением лопасти (145). Если лопасть (145) втянута внутрь, воздух может просочиться через зазор между концевой частью лопасти (145) и внутренней стенкой корпуса (106), тем самым уменьшая выходную мощность.

Следовательно, пазы (145а) выполнены в направлении вверх-вниз на наружной концевой части лопасти (145). В этом случае сила, предотвращающая втягивание лопасти (145) внутрь, может генерироваться в ответ на давление воздуха, действующее на паз (145а), тем самым, в конечном счете, предотвращая уменьшение выходной мощности лопастного пневмодвигателя (100) согласно настоящему изобретению.

Кроме того, в другом варианте осуществления лопастного пневмодвигателя (100) согласно настоящему изобретению, как показано на фиг. 9, упорный подшипник (160) может быть непосредственно соединен с внешней стороной стопора лопасти (140), и внутренняя канавка (170), имеющая такую же форму, как упорный подшипник в предшествующем варианте осуществления, выполнена на внутренней стороне корпуса (106) для предотвращения перемещения лопасти (145) наружу и ее контакта с внутренней стенкой корпуса (106).

Внутренняя часть корпуса (106) может иметь овальную форму, и впускное отверстие (102) для воздуха и выпускное отверстие (104) для воздуха могут быть расположены в двух сторонах корпуса (106).

В настоящем изобретение, когда внутреннее кольцо (120) вставлено, во время первоначального движения стопор лопасти (140) выталкивается внутренним кольцом (120), так что лопасть (145) может двигаться наружу, и становится возможна первоначальная активация.

Другими словами, внутреннее кольцо (120) имеет эксцентрическую форму. Во время первоначального привода, давление на стопоры лопастей (140) направлено наружу, так что лопасть (145) в вытянутом изнутри состоянии может выступать наружу, и достигается успешное приведение в движение лопастного пневмодвигателя (100) в соответствии с настоящим изобретением.

Настоящее изобретение не ограничено предпочтительными вариантами осуществления с вышеупомянутыми признаками, и специалисты в данной области техники могут внести изменения в настоящее изобретение, не выходя за рамки прилагаемой формулы изобретения. Следовательно, различные изменения, внесенные в эти варианты осуществления, будут попадать в объем защиты настоящего изобретения.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Настоящее изобретение относится к лопастному пневмодвигателю, в частности, к двигателю сжатого воздуха лопастного типа, в котором уменьшен износ лопасти, а также повышена выходная мощность двигателя, когда двигатель используется под высоким давлением.

Изобретение относится к пневматическому двигателю лопастного типа с уменьшенным износом лопасти при работе на высоком давлении. Пневмодвигатель (100) содержит корпус с впускным и выпускным отверстиями (102, 104), ротор, с возможностью вращения закрепленный в корпусе, лопасти, вставленные в ротор. Пневмодвигатель (100) дополнительно содержит стопоры лопастей, выполненные выступающими за верхнюю и нижнюю части внутренней стороны лопасти, внутреннее кольцо, сопряженное с верхней центральной частью ротора для выталкивания стопоров наружу для инициирования движения, и упорные подшипники, установленные в верхней и нижней части ротора для предотвращения перемещения стопоров наружу. По меньшей мере на одной, верхней или нижней, части ротора дополнительно установлена крышка, на которой выполнены направляющие пазы для направления лопастей. Изобретение позволяет увеличить выходную мощность двигателя. 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Лопастной пневмодвигатель, содержащий корпус (106) с впускным отверстием (102) для подачи нагнетаемого воздуха и выпускным отверстием (104) для выпуска нагнетенного воздуха, ротор (110), с возможностью вращения закрепленный в корпусе (106), совокупность лопастей (145), вставленных в ротор (110),

характеризующийся тем, что он дополнительно содержит стопоры (140) лопастей, выполненные выступающими за верхнюю часть и нижнюю часть внутренней стороны лопасти (145) соответственно, внутреннее кольцо (120), сопряженное с верхней центральной частью ротора (110) для выталкивания стопоров (140) лопастей наружу для инициирования движения, и упорные подшипники (160), установленные в верхней части и нижней части ротора (110) соответственно, для предотвращения перемещения стопоров (140) лопастей наружу,

при этом по меньшей мере на одной, верхней или нижней, части ротора (110) дополнительно установлена крышка (150), на которой выполнены направляющие пазы (135) для направления лопастей (145).

2. Лопастной пневмодвигатель по п. 1, в котором на внешней концевой части лопасти (145) в продольном направлении выполнена канавка, в которую вставлен ролик лопасти (130).

3. Лопастной пневмодвигатель по п. 1, в котором с внешней стороны стопора лопасти (140) вставлен упорный подшипник (160), а в корпусе выполнен внутренний паз (170) для предотвращения перемещения упорного подшипника (160) наружу.

4. Лопастной пневмодвигатель по п. 1, в котором на обеих боковых поверхностях наружной концевой части лопасти (145) в направлении вверх-вниз выполнены пазы (145а).