Реверсивный пневмодвигатель Советский патент 1992 года по МПК F04C18/344 F04C9/00 

Изобретение относится к исполнительным механизмам и может быть использовано в пневмоприводах различных устройств и в системах автоматики, преимущественно в машиностроении, химии и энергетике,

Известен пластинчатый гидропневмод- вигатель вращательного (роторного) типа, содержащий корпус с каналами подвода рабочего тела и выхлопа его из рабочей камеры, установленного в корпусе статора с отверстиями входа и выхода рабочего тела, ротор с подшипниками, установленный эксцентрично оси статора и имеющий продоль- ные пазы, в которых установлены разделительные пластины, золотниковый распределитель. В нем с целью уменьшения расхода рабочего тела из-за наличия утечек

через торцовые зазоры между статором и ротором в корпусе неподвижно установлены торцовые вкладыши. Золотниковый распределитель выполнен по схеме прямого действия.

Недостатком этого пластинчатого гидропневмопривода является низкая эффективность в управляемом режиме: небольшие значения КПД и приемистости вследствие значительных утечек рабочего тела через зазоры и потребность в наличии пневморегулятора для управления золотниковым распределителем.

Наиболее близким к предлагаемому является реверсивный пневмодвигатель вращательного типа, содержащий корпус с каналами подвода и выхлопа рабочего тела,

VI

СЛ 00

го

00 00

установленный в нем статор с входными и выходными отверстиями и размещенный с эксцентриситетом относительно продольной оси статора ротор с радиальными пазами и расположенными в них разделительными пластинами с образованием в статоре рабочих камер, торцовые крышки, неподвижно установленные в корпусе с зазором относительно ротора и золотниковый распределитель, при этом в роторе выполнены радиальные каналы подвода рабочей среды под пластины и сообщенный с ними осевой канал, в котором установлен дроссель.

Недостатком этого пневмопривода является низкий КПД вследствие наличия больших утечек рабочего тела через зазоры между торцевыми крышками и ротором, большой износ пластин из-за нерегулируемой подачи рабочего тела в подпластинные полости в соответствии со скоростью вращения ротора, высокий уровень шума работы, а также сложность конструкции ввиду наличия дополнительного устройства для обеспечения реверса подачи рабочего тела и, как следствие этих факторов, низкая приемистость двигателя.

Цель изобретения - повышение эффективности пкевмодвигателя путем повышения КПД и снижения уровня шума.

Поставленная цель достигается тем, что в конструкцию известного реверсивного пневмодвигателя, содержащего корпус, статор, ротор с пластинами, торцовые крышки, золотниковый распределитель прямого действия введены по меньшей мере четыре вкладыша, попарно размещенные в зазорах между торцовыми крышками и ротором, профилированный импеллер, со- осно установленный в осевом канале ротора, конусные втулки, размещенные в корпусе в каналах выхлопа, и пакет коммутационных плат, закрепленных на корпусе, в последнем выполнены каналы дополнительного выхлопа, расположенные с возможностью сообщения с выходным каналом золотникового распределителя или с атмосферой, а золотниковый распределитель выполнен дифференциальным с односторонним управлением и имеет электромагнитное реле с управляющим элементом типа сопло - заслонка, установленное на его корпусе, при этом в последнем с образованием напорной и двух рабочих полостей размещен золотник и выполнено отверстие, сообщающее одну из рабочих полостей с атмосферой, а в конусных втулках по периметру выполнены тангенциальные перепускные каналы

На фиг.1 изображен реверсивный пнев- модвигатель; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1; на фиг.5,6 - профилированный импеллер.

Реверсивный пневмодвигатель содержит составной корпус 1, установленный в нем статор 2, эксцентрично продольной оси которого в подшипниковых опорах корпуса

1 расположен ротор 3, имеющий продольные пазы с установленными в них разделительными пластинами 4 и внутренний осевой канал 5, сообщающийся с помощью радиальных отверстий 6 с подпластинными

полостями. На вал ротора 3 со стороны задней опоры установлен профилированный импеллер 7, в котором выполнены радиальные отверстия 8, соединяющие через полость и отверстие 9, в пакете из

коммутационных плат 10, магистраль питания 11 с осевым каналом 5 в роторе 3 через дроссель 12, В корпусе 1 пневмодвигателя в качестве уплотнительного узла установлены неподвижные торцовые вкладыши 13, а

на роторе 3 - незакрепленные вкладыши 14, вращающиеся совместно с ротором 3. Кроме того, в корпусе 1 и статоре 2 выполнены отверстия входа (при смене направления вращения -дополнительного выхода) 15, 16

и основного выхода 17 и 18 рабочего тела. Внутренние каналы подвода (дополнительного выхода) 15 и 16 рабочего тела, выполненные в корпусе 1, соединены каналами коммутационных плат 10 с соответствующими отверстиями золотникового распределителя 19, корпус 20 которого с помощью скоб 21 вместе с пакетом коммуникационных плат 10 соединен к задней стенке корпуса 1. Золотниковый распределитель 19

имеет корпус 20, установленную в н ем полую втулку-обойму 22, в которую помещен дифференциальный цилиндрический золотник 23, имеющий сквозной осевой канал 24, соединяющий подпоршневые полости большого 25 и малого 26 диаметров, и радиальным каналом 27 соединен с каналом питания 11 через корпус распределителя 20 и ш lyuep 28, Со стороны подпоршневой полости большого диаметра 25 к корпусу 20

распределителя установлены крышка 29 с выполненным в ней внутренним радиальным каналом 30 и управляющий электромагнит 31, имеющий якорь-заслонку 32, установленную над выходом из радиального канала 30. Кроме того, в корпусе 20 распределителя 19 имеются отверстия 33 и 34 дополнительного выхлопа рабочего тела в атмосферу. В корпусе двигателя 1 боковые отверстия 18 основного выхлопа рабочего

тела содержат конусные втулки 35, по периметру которых выполнены тангенциальные перепускные каналы.

Реверсивный пневмодвигатель работает следующим образом.

Рабочее тело - газ - из магистрали пи- тания через входной штуцер 28, канал питания 11 поступает в напорную полость 36 золотникового распределителя 19. Часть газа через радиальные каналы 27 и 24 в золотнике 23 поступает в подпоршневые полости большого 25 и малого 26 диаметров. При отсутствии сигнала управления на электромагнитном реле 31 якорь-заслонка 32 в нейтральном положении соединяет подпор- шневую полость большого диаметра 25 че- рез канал 30 с атмосферой, тем самым создается разный уровень давлений а под- поршневых полостях 25 и 26, за счет чего золотник 23 находится в крайнем левом положении (поршень большого диаметра на упоре) и соединяет напорную полость 36 через соединительные каналы во втулке 22, корпусе 20 и в коммуникационных платах 10с одним из каналов подвода, например 16, газа к рабочей камере пневмодвигателя и, соответственно, соединяет противоположный канала 15 через соединительные каналы в коммутационных платах 10, корпусе 20 и втулке 22 с полостью дополнительного выхлопа 33 рабочего тела в атмосферу. Происходит вращение ротора 3, например, по часовой стрелке. Малая часть отработанного газа через отверстие в статоре 2 и канал 15 в корпусе 1 пневмодвигателя сбрасывается в атмосферу через полость допол- нительного выхлопа 33. Основная часть отработанного газа через отверстия 17 в статоре 2, боковые отверстия 18 и тангенциальные перепускные каналы в конусных втулках 35 сбрасывается в атмосферу. Тан- генциальные перепускные каналы конусных втулок 35 изменяют направление движения газа внутри канала 18 на закрученное течение у его торца, уменьшая уровень шума от выхлопа газа при работе пневмодвигателя. При подаче управляющего сигнала на электромагнитное реле 31 якорь-заслонка 32 перекрывает выход газа из канала 30, тем самым давление газа в подпоршневой полости 25 повышается до уровня равному дав- лению питания и вследствие разной величины торцевых площадей поршней золотника 23 происходит его перемещение вправо до упора (в сторону меньшего диаметра поршня), при этом происходит пере- ключение соединения напорной полости 36 на входной канал 15 и соответственно канал 16 соединяется с дополнительной выхлопной полостью 34 в распределителе 19. Происходит изменение направления вращения

ротора 3 на противоположное (против часовой стрелки).

Кроме того, от канала питания 11 часть газа постоянно поступает по радиальному каналу 9 и полость в коммуникационных платах 10 на импеллер 7, который в зависимости от скорости вращения ротора 3 дозирует требуемое количество через дроссель 12, осевой канал 5 и радиальные отверстия б на наддув подлластиновых, полостей. Давлением этого потока при нулевой скорости вращения ротора 3 обеспечивается замыкание пластин 4 с внутренней поверхностью статора 2 и создание условий гарантированного запуска пневмодвигателя с минимальными утечками рабочего газа. При скорости вращения ротора 3. начиная с которой пластины 4 на статоре 2 устойчиво удерживаются центробежными силами, импеллер 7 дозирует поступление газа на наддув под- пластинных полостей за счет создания отрицательного градиента давления на его каналах, что увеличивает гидравлическое сопротивление потоку через отверстия 8.

Применение вкладышей, одни из которых неподвижно закреплены в корпусе, а другие установлены без закрепления на роторе, позволяет существенно повысить качество уплотнительного узла и тем самым снизить утечки газа через торцевые зазоры, что в свою очередь повышает КПД пневмодвигателя. Установка на роторе профилированного импеллера с радиальными отверстиями дает возможность производить регулирование подачи газа в подпла- стинные полости в зависимости от скорости вращения ротора, максимальное значение подачи при нулевой скорости и минимальное значение при максимальной скорости вращения ротора, тем самым обеспечивая наличие гарантированного пускового момента и уменьшение трения и износа пластин о статор. Введение конусных втулок с выполненными по периметру тангенциальными перепускными каналами, позволяет за счет создания закрученной струи снизить уровень шума выхлопа газа при работе пневмодвигателя, Присоединение канала питания (дополнительного выхлопа) в корпусе пневмодвигателя с помощью управля- юще-распредеяительного узла в виде пакета коммуникационных плат и дифференциального золотникового распределите- ля с односторонним управлением от управляющего элемента сопло - заслонка к каналу питания (атмосфере) дает возможность производить переключение подачи рабочего тела, изменяя направление вращения ротора (его реверс) и регулирование расхода рабочего тела, а, соответственно,

мощности пневмодвигателя. Кроме того, наличие такого узла в предложенном исполнении позволило повысить динамические и энергомассовые характеристики реверсивного пневмодвигателя в целом.

Формула изобретения Реверсивный пневмодвигатель, содержащий корпус с каналами подвода и выхлопа рабочего тела, установленный в нем статор с входными и выходными отверстиями и размещенный с эксцентриситетом относительно продольной оси статора ротор с радиальными пазами и расположенными в них разделительными пластинами с образованием в статоре рабочих камер, торцевые крышки, неподвижно установленные в корпусе с зазором относительно ротора, и золотниковый распределитель, при этом в роторе выполнены радиальные каналы подвода рабочей среды под пластины и сообщенный с ними осевой канал, в котором установлен дроссель, отличающийся тем, что, С целью повышения эффективности пневмодвигателя путем повышения

КПД и снижения уровня шума, он снабжен по меньшей мере четырьмя вкладышами, попарно размещенными в зазорах между торцовыми крышками и ротором, профили- рованным импеллером, соосно установленным в осевом канале ротора, конусными втулками, размещенными в корпусе в каналах выхлопа, и пакетом коммуникационных плат, которые закреплены на корпусе, в последнем выполнены каналы дополнительного выхлопа, расположенные с возможностью сообщения с выходным каналом золотникового распределителя или с атмосферой, а золотниковый распредели- тель выполнен дифференциальным с односторонним управлением и имеет электромагнитное реле с управляющим элементом типа сопло - заслонка, установленное на его корпусе, при этом в последнем с образованием напорной и двух рабочих полостей размещен золотник и выполнено отверстие, сообщающее одну из рабочих полостей с атмосферой, а в конусных втулках по периметру выполнены тангенциаль- ные перепускные каналы.

Изобретение относится к двигателест- роению и может быть использовано в пнев- моприводах, системах автоматики. В устройстве решена задача повышения КПД и снижения уровня шума. Реверсивный пневмодвигатель содержит корпус со статором, эксцентрично размещенный в последнем ротор с разделительными пластинами, торцовые крышки, неподвижно установленные в корпусе с зазором относительно ротора, попарно размещенные в зазорах по меньшей мере четыре вкладыша, и дифференциальный золотниковый распределитель с электромагнитным управлением, при этом в роторе для подвода рабочей среды под разделительные пластины выполнены радиальные и осевой каналы, в последнем размещены импеллер и дроссель, в корпусе насоса выполнены впускные и выхлопные каналы, а в корпусе гидрораспределителя - рабочие полости, одна из которых сообщена с атмосферой, в полостях размещен золотник, перемещающийся под действием перепада давлений, при этом в выхлопных каналах установлены конусные втулки с тангенциальными перепускными каналами, изменяющими направление истекающего газа и снижающими шум от его выхлопа Эффективная площадь дросселя обеспечивает получение газоижированного пускового момента двигателя, а применение вкладышей приводит к снижению утечек. 6 ил. СО С

-е

U

Фиг.4

4иЭА

А а Q

т-т -г-ЬЬ- -

S3 , иAI

9ЬгЈ

M. ViL Фиг.З

-х

з к

..

..5

Фиг. 6

в-в

зо 20 гг я гч

яит