Мотор пневмогидравлический, поршневой, кривошипно-кулисный, роторный, реверсируемый

 

Мотор может быть использован для преобразования энергии избыточного давления газообразных или жидких сред в механическую энергию вращения. Мотор содержит корпус с кольцевой рабочей камерой, поршни, попарно закрепленные на дисках, помещенные в кольцевую рабочую камеру и делящие ее на межпоршневые камеры. В корпусе мотора выполнены по две пары впуско-выпускных окон, к каждому из которых присоединены трубопроводы, идущие от переключающего устройства, способного изменять в трубах направление потока рабочего тела. Обеспечивается возможность эффективной работы от постороннего источника давления. 9 ил.

Область применения.

Мотор относится к устройствам, способным преобразовывать энергию избыточного давления газообразных или жидких сред в механическую энергию вращения. Может найти применение там, где необходимо или желательно получать механическую энергию вращения с использованием избыточного давления газов или жидкостей.

Уровень техники.

Существует множество схем машин и моторов, работающих с использованием избыточного давления текучих сред: шестеренчатые, пластинчатые, шиберные, роторно-лопастные и др. Смотри, например, лопастной гидроцилиндр с обгонными муфтами RU 2009301 в E 02 F 9/02; гидравлический привод RU 2018586 в E 02 F 9/22; пневмомотор рычажный а.с. СССР 237172 в F 01 С 1/06. Всем этим схемам присущи те или иные недостатки (наличие возвратно-поступательных движений, трудности герметизации между соприкасающимися элементами статора и ротора, невозможность реверсирования вращения и др.).

Ближайшим прототипом предлагаемой схемы пневмогидравлического мотора следует принять схему двигателя внутреннего сгорания по заявке N 97103344/06 от 06.03.97г. Эта схема содержит корпус с кольцевой рабочей камерой, поршни, попарно закрепленные на диаметрально противоположных сторонах дисков, помещенные в кольцевую рабочую камеру и делящие ее на межпоршневые камеры. На ступицах дисков закреплены сдвоенные кривошипы, несущие по два ведущих пальца. Ведущие пальцы входят во взаимодействие с пазами многопазовой кулисы.

Сущность изобретения.

Задачей настоящего изобретения является создание реверсивного мотора, способного работать с использованием избыточного давления газов или жидкостей и свободного от многих недостатков, присущих ранее предложенным схемам.

В соответствии с поставленной задачей предлагается конструкция мотора, имеющего следующие существенные признаки: - наличие в статоре кольцевой рабочей камеры; - наличие поршней, попарно закрепленных на диаметрально противоположных сторонах дисков, помещенных в кольцевую рабочую камеру и делящих ее на межпоршневые камеры; - наличие сдвоенных кривошипов, соединенных с поршневыми дисками и несущих по два ведущих пальца, установленных в диаметрально противоположных концах кривошипов; - наличие многопазовой кулисы, взаимодействующей своими пазами с ведущими пальцами сдвоенных кривошипов; - характер взаимодействия ведущих пальцев кривошипов с пазами многопазовой кулисы, когда вхождение в зацепление с пазом кулисы одного из пальцев кривошипа сопровождается одновременным выходом из зацепления с другим пазом кулисы другого пальца кривошипа.

Число пазов кулисы должно соответствовать формуле: Z = Mn + (m + 1) где Z - число пазов кулисы; N - число пар поршней и, соответственно, число сдвоенных кривошипов; m - целое положительное число, соответствующее количеству секторов, расположенных между двумя пазами кулисы, находящимися в зацеплении с ведущими пальцами сдвоенных кривошипов.

Пазы кулисы могут быть:
- прямые, направленные по радиусу;
- прямые направленные по хорде;
- криволинейные;
- сочетающие прямолинейные и криволинейные участки.

Кроме того, наружный диаметр кулисы должен быть таким, чтобы хорда, соединяющая точки пересечения осевых линий двух пазов кулисы с ее наружным диаметром, с шагом, соответствующим числу секторов между этими пазами (m + 1), была равна расстоянию между осями ведущих пальцев на сдвоенных кривошипах (см. размер L на фиг. 4). Только при этих условиях возможен вход в зацепление с пазом кулисы одного из пальцев кривошипа и одновременный выход из зацепления другого пальца того же кривошипа.

К существенным признакам также относится наличие двух пар впуско-выпускных окон, выполненных в корпусе статора.

Из всей совокупности существенных признаков отличительным признаком является наличие двух пар впуско-выпускных окон, выполненных в корпусе мотора.

Таким образом, воплощение в конструкции мотора всех существенных признаков позволит создать поршневой, роторный, реверсируемый мотор; свободный от многих недостатков, присущих ранее предложенным схемам.

Перечень фигур.

На фиг. 1 представлен общий вид мотора с разрезом, проходящим через оси вращения кривошипно-поршневой группы и кулисы. На фиг. 2 изображен разрез В-В фиг. 1, проходящий через кольцевую рабочую камеру с находящимися в ней поршнями, диск и центральный вал. На фиг. 3 изображен разрез Д-Д фиг. 1, проходящий через корпус мотора и ведущие пальцы сдвоенных кривошипов, с видом на кривошипы. Фиг. 4 представляет собой тот же разрез, что и на фиг. 3, но с видом на кулису по стрелкам Г-Г. На фиг. 5 приведено сечение А-А фиг. 1, проходящее через приливы в корпусе мотора, с расположенными в них двумя парами впуско-выпускных окон, ступицу корпуса и центральный вал. На фиг. 6 изображен вид по стрелке Б на фиг. 1 со стороны расположения подводящих трубопроводов и условно изображенного переключающего устройства. На фиг. 7, 8 и 9 представлен вид по стрелке К на кулису. На этих фигурах изображены варианты выполнения пазов кулисы.

Описание конструкции.

Мотор состоит из составного корпуса 1 (см. фиг. 1), имеющего кольцевую рабочую камеру. В нее помещены поршни 2, попарно закрепленные на диаметрально противоположных сторонах дисков 3, на ступицах которых закреплены сдвоенные кривошипы 4. В диаметрально противоположные концы кривошипов на подшипниках качения установлены по два ведущих пальца 5, которые входят в зацепление с пазами многопазовой кулисы 6. Причем, в зацеплении с пазом кулисы всегда находится только один ведущий палец каждого кривошипа. Пазы кулисы могут быть прямолинейными и направленными по радиусу, прямолинейными и направленными по хорде, криволинейными и иметь форму, сочетающую прямолинейные и криволинейные участки. Кривошипно-поршневая группа в целом имеет неограниченную свободу вращения относительно корпуса, а каждая кривошипно-поршневая пара в группе может поворачиваться относительно других пар на некоторый угол, величина которого зависит от выбранного количества кривошипно-поршневых пар и количества пазов на кулисе. Оси вращения кривошипно-поршневых пар и кулисы параллельны между собой и имеют межосевое расстояние С, зависящее от выбора величины радиуса кривошипа R. Диаметр кулисы так же зависит от выбора величины радиуса кривошипа R. Для впуска в межпоршневые камеры рабочего газа или жидкости от источника давления и выпуска их в выпускной коллектор в корпусе двигателя выполнены впуско-выпускные окна (см. фиг. 5). В каждое из окон впадает подводящий трубопровод 7 (см. фиг. 1 и фиг. 6). На этих же фигурах условно изображено переключающее устройство 8 для реверсирования потока жидкости или газа. К переключающему устройству 8 присоединены трубопровод 9, идущий от источника давления, и трубопровод 10, ведущий к выходному коллектору.

Описание работы.

Характер взаимодействия кривошипов с кулисой позволяет совместное вращение в любом направлении. Направление вращения при работе мотора определяется тем, в какую из пар диаметрально противоположных окон подается поток рабочего тела от источника давления через трубопроводы 7. На фиг.2 изображено одно из характерных положений поршней в кольцевой рабочей камере, когда две межпоршневые камеры I и IV из шести имеют наименьший объем и не сообщаются с впуско-выпускными окнами ("следы" окон нанесены штрих-пунктирными линиями). Межпоршневые камеры II и V сообщаются с одной парой впускно-выпускных окон, а межпоршневые камеры III и VI с другой парой. Для работы мотора достаточно в одну пару окон подать поток рабочего тела от источника давления, соединить при этом другую пару окон с выпускным коллектором. Для движения по часовой стрелке, например, следует подать давление в правое верхнее окно и левое нижнее на фиг. 2. Тогда в межпоршневых камерах II и V появится давление и на ограничивающих эти камеры поршнях возникнут одинаковые по величине, но противоположно направленные силы, передаваемые через диски, кривошипы и ведущие пальцы на стенки пазов кулисы. А так как эти одинаковые силы действуют на стенки пазов кулисы на разных радиусах от ее центра (см. r и R на фиг. 4), то на кулисе появится крутящий момент и она начнет вращаться по часовой стрелке. При вращении межпоршневые камеры II и V заместятся камерами I и IV и т.д.

Для реверсирования вращения мотора необходимо и достаточно изменить направление потока рабочего тела, то есть с источником давления соединить другую пару окон, а эту пару соединить с выпускным коллектором.

Формула изобретения

Мотор пневмогидравлический, поршневой, кривошипно-кулисный, роторный, реверсируемый, содержащий корпус с кольцевой рабочей камерой, поршни, попарно закрепленные на диаметрально противоположных сторонах дисков, помещенные в кольцевую рабочую камеру и делящие ее на межпоршневые камеры, соединенные с дисками сдвоенные кривошипы, имеющие по два ведущих пальца, установленных в противоположных концах кривошипа и имеющих возможность поочередного входа в зацепление с пазом кулисы одного ведущего пальца с одновременным выходом из зацепления с другим пазом кулисы другого ведущего пальца этого кривошипа так, чтобы одновременно только по одному пальцу каждого кривошипа находилось в зацеплении с пазами многопазовой кулисы, пазы которой прямолинейны и направлены по радиусу, либо прямолинейны и направлены по хорде, либо криволинейны, либо сочетают в себя прямолинейные и криволинейные участки, отличающийся тем, что в корпусе мотора выполнены две пары впуско-выпускных окон, в каждое из которых впадает подводящий трубопровод, соединенный с переключающим устройством, способным диаметрально противоположные впуско-выпускные окна попарно соединять с источником давления, либо с выпускным коллектором.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9