Подаватель роторный
Владельцы патента RU 2630627:
Рыжков Александр Семенович (RU)
Изобретение предназначено для подачи шариков, воздействующих на рабочие органы исполнительных механизмов. Подаватель роторный состоит из корпуса, имеющего сквозные каналы для прохода шариков, роторного колеса, жестко закрепленного на рабочем валу и имеющего вид цилиндра с расположенными на внешней образующей продольными канавками, равно распределенными по длине окружности с шагом, обеспечивающим достаточную толщину перемычек между канавками. Стенки канавок образуют рабочие камеры в местах пересечения со сквозными каналами. Корпус выполнен в виде полого цилиндра с расположенными по внешнему контуру прямоугольными выступами. В боковых стенках выступов выполнены сквозные каналы для прохода шариков. Продольные канавки цилиндра роторного колеса имеют эллипсоидный профиль глубиной, равной половине диаметра шариков. Изобретение направлено на обеспечение поштучной подачи шариков для совершения работы и отвода отработавших шариков из нерабочих камер. 2 ил.
По функциональности использования косвенными аналогами предлагаемого подавателя являются используемые в гидравлических приводах гидронасосы, создающие высокое давление рабочей жидкости, которая, воздействуя на рабочие органы исполнительных механизмов, совершает механическую работу [Башта Т.М. «Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем», М., «Машиностроение», 1974 г., с. 107, гл. V].
Известно, что применение жидкостей и масел в качестве рабочей среды требует высокую степень герметичности рабочих камер. Что достигается высокой степенью чистоты обработки рабочих поверхностей, деталей этих машин и механизмов и применением разного рода уплотнений и уплотнительных устройств, что существенно повышает стоимость их изготовления, обслуживания и ремонта. Необходимость фильтрации и охлаждения рабочей жидкости также сказывается на удорожании изготовления, эксплуатации, обслуживания и ремонта. Чувствительность к перепадам температуры окружающей среды отрицательно сказывается на работе гидравлических механизмов.
Перед автором стояла задача создать механизм для поштучной подачи (по трубопроводным магистралям) шариков, обладающих механической энергией в рабочие камеры исполнительных механизмов, имеющих в своих корпусах и крышках большое количество впускных отверстий, для воздействия на их рабочие органы с целью передвижения (поворота) для совершения работы.
Из уровня техники известен механизм подъема и опускания автомобильного дверного стекла, включающий в себя установленное в корпусе роторное колесо, имеющее на своей внешней образующей рабочие камеры, имеющие вид сферических углублений (лунок) с диаметрами сфер, равными диаметрам применяемых шариков, трубчатые направляющие каналы и эластичный элемент, состоящий из плотно нанизанных на гибкий сердечник (проволоку) шариков (US 4656780 А, 14.04.1987, E05F 11/38).
В известном механизме эластичный элемент одним концом прикреплен к стеклу, а шарики эластичного элемента в месте сопряжения с роторным колесом находятся в его лунках. При вращении роторного колеса стенки его лунок, воздействуя на шарики в них находящиеся, сдвигают эластичный элемент и происходит подъем или опускание стекла.
Недостатком, с точки зрения решения поставленной задачи, является наличие эластичного элемента. Для успешного решения поставленной задачи необходимо наличие свободных шариков.
Из уровня техники известен механизм механической передачи, использующий шарики в качестве рабочих тел. Механизм включает в себя корпус, внутри которого в одной плоскости на некотором расстоянии друг от друга установлены два одинаковых роторных колеса, имеющие на своей внешней образующей равномерно распределенные по всей окружности с шагом 1.5 диаметра применяемых шариков пазы полукруглого профиля с радиусом, равным радиусу применяемых шариков. Глубина пазов равна 1/2 диаметра применяемых шариков. Роторные колеса жестко посажены на валы, которые вставлены в отверстия корпуса. Один из них является приводным, и на нем установлено ведущее колесо. Полости корпуса, в которых располагаются роторные колеса, соединены двухрядным каналом в поперечном сечении, имеющем профиль в виде цифры 8 с взаимным пересечением нижней и верхней окружностей. Диаметры окружностей равны и соответствуют диаметру применяемых шариков. Канал имеет две параллельные ветви, находящиеся на разных сторонах роторных колес. Этот же канал охватывает снаружи оба роторных колеса. Причем в месте сопряжения с роторным колесом профиль в виде цифры 8 в нижнем ряду имеет паз шириной, соответствующей толщине роторного колеса. Роторное колесо входит внутрь канала на глубину 1/2 диаметра применяемых шариков. В канал в шахматном порядке, через один в каждый ряд, плотно уложены шарики. В местах сопряжения с роторными колесами шарики нижнего ряда находятся в пазах роторных колес. Двухрядное устройство канала для шариков призвано снизить потери на трение из-за возможности шариков прокатываться, а не скользить по поверхности канала (US 5488881 А, 06.02.1996, F16C 1/28, (fig 2)). Взято за прототип.
В известном механизме ведущее роторное колесо, проворачиваясь от воздействия привода на вал, на который оно жестко установлено, выталкивает крайний шарик, находящийся в нижнем ряду канала в ее пазе в одну из параллельных ветвей двухрядного канала, который, воздействуя на находящийся перед ним шарик, передает импульс движения на ведомое колесо, заставляя его и вал, на котором оно жестко установлено, вращаться.
Недостатками механизма являются низкая производительность, маленькая развиваемая мощность и низкий к.п.д.
Предлагаемый подаватель предназначен для подачи шариков, придав им механическую энергию, в рабочие камеры исполнительных механизмов для совершения работы посредством воздействия на их рабочие органы и удаления отработавших шариков из нерабочих камер исполнительных механизмов и состоит из корпуса, имеющего сквозные каналы для прохода шариков, роторного колеса, жестко закрепленного на рабочем валу и имеющего вид цилиндра с расположенными на внешней образующей продольными канавками, равно распределенными по длине окружности, с шагом, обеспечивающим достаточную толщину перемычек между канавками, стенки которых образуют рабочие камеры в местах пересечения со сквозными каналами корпуса и при вращении колеса воздействуют на шарики, поступающие от одного конца сквозных каналов корпуса, и выталкивают шарики в трубопроводные магистрали, присоединенные к исполнительным механизмам, через другие концы каналов корпуса передав шарикам механическую энергию вращающегося роторного колеса, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде полого цилиндра с расположенными по внешнему контуру прямоугольными выступами, в боковых стенках которых выполнены сквозные каналы для прохода шариков, а продольные канавки цилиндра роторного колеса имеют эллипсоидный профиль глубиной, равной половине диаметра шариков.
На Фиг 1. показан продольный разрез подавателя. Подаватель состоит из четырех основных частей: корпуса 1, роторного колеса 2, вала 3, основания 4. Преимущественно корпус 1 жестко связан с основанием 4 с возможностью легкого демонтажа.
Корпус 1 имеет вид полого цилиндра с расположенными по внешнему контуру прямоугольными выступами с осями, находящимися под углом в 120° относительно друг друга. В боковых стенках выступов сделаны сквозные отверстия (каналы) для прохода шариков. Диаметр отверстий соответствует максимальному диаметру применяемых шариков. Отверстия выполнены таким образом, чтобы линия пересечения с внутренним отверстием корпуса располагалась преимущественно на середине диаметров отверстий. На обоих концах отверстий организованы места (резьбы, места для крепления патрубков и т.д.) для присоединения трубопроводных магистралей подвода и отвода шариков. Корпус также имеет организованные места для его установки на основание 4. В предлагаемой конструкции используется цельный корпус. В случае массового производства возможно целесообразней будет применять корпусы, состоящие из 2-х и более частей. Линии разъема этих частей могут располагаться как вдоль, так и поперек продольной оси роторного колеса.
Роторное колесо 2 имеет вид полого цилиндра с расположенными на внешней поверхности сплошными продольными канавками, имеющими эллипсоидный профиль глубиной, преимущественно равной половине максимального диаметра применяемых шариков. Стенки канавок образуют рабочие камеры в местах пересечения со сквозными каналами корпуса 1. Канавки располагаются равно распределенными по длине окружности с шагом, обеспечивающим достаточную толщину перемычек между канавками. На поверхности отверстия колеса организованы посадочные места (шпоночные пазы, шлицевые пазы) для установки колеса на вал 3. Роторное колесо может быть цельным (выполненным заодно с валом 3) и иметь вид цилиндра переменного диаметра.
Вал 3 имеет как минимум на одном из концов организованные посадочные места установки соединительных муфт для соединения с приводом (механическим, электромеханическим или др.), создающим крутящий момент. Вал устанавливается в подшипниковых узлах основания 4.
Основание 4 имеет преимущественно П-образный вид. На концах стоек организованы места для установки подшипниковых узлов, в которые устанавливается вал 3. На основании также находятся опоры для установки на них корпуса 1.
Корпус 1, роторное колесо 2, вал 3, основание 4 изготавливаются из прочных и износостойких материалов (различные стали, сплавы, металлы, композитные материалы и др.).
На Фиг. 2 изображен поперечный разрез подавателя.
Осуществление изобретения
Для нормальной работы предлагаемый подаватель должен иметь реверсивный привод, создающий крутящий момент. Подводящие и отводящие магистрали присоединены к каналам корпуса 1, каждая строго со своей стороны прямоугольного выступа. Привод вращает вал 3, который передает вращение роторному колесу 2, жестко на нем установленному. Шарики, проходящие по каналам корпуса 1 в месте пересечения каналов с внутренним отверстием корпуса, попадают в канавки роторного колеса 2. Вращающееся роторное колесо задними стенками канавок воздействует на находящиеся в них шарики и выталкивает (придав механическую энергию) их в трубопроводные магистрали, присоединенные к соответствующему исполнительному механизму для совершения работы. Поскольку воздействие на шарики происходит по касательной линии, это приводит к значительному возрастанию передаваемого приводом усилия (эффект призматического клина) и передаваемой шарикам механической энергии. Шарики, находящиеся в каналах роторного колеса, одновременно воздействуют на рабочий орган исполнительного механизма, с которым подаватель соединен трубопроводными магистралями. Таким образом, общее количество механической энергии, одновременно передаваемой подавателем, складывается из механических энергий шариков, находящихся в каналах роторного колеса. Отвод шариков из нерабочих камер исполнительных механизмов происходит переключением привода подавателя в реверсивный режим.
Таким образом, обеспечивается технический результат применения данного изобретения, а именно:
- придание, используемым в качестве рабочих тел, шарикам механической энергии для воздействия на рабочие органы исполнительных механизмов с целью совершения работы;
- поштучная подача в рабочие камеры (по соединительным трубопроводным магистралям) исполнительных механизмов, шариков, обладающих механической энергией для совершения работы;
- поштучный отвод отработавших шариков из нерабочих камер исполнительных механизмов, препятствующих нормальной работе этих механизмов.
Подаватель роторный, предназначенный для подачи шариков, придав им механическую энергию, в рабочие камеры исполнительных механизмов для совершения работы посредством воздействия на их рабочие органы и удаления отработавших шариков из нерабочих камер исполнительных механизмов и состоящий из корпуса, имеющего сквозные каналы для прохода шариков, роторного колеса, жестко закрепленного на рабочем валу и имеющего вид цилиндра с расположенными на внешней образующей продольными канавками, равно распределенными по длине окружности с шагом, обеспечивающим достаточную толщину перемычек между канавками, стенки которых образуют рабочие камеры в местах пересечения со сквозными каналами корпуса и при вращении колеса воздействуют на шарики, поступающие от одного конца сквозных каналов корпуса, и выталкивают шарики в трубопроводные магистрали, присоединенные к исполнительным механизмам, через другие концы каналов корпуса, передав шарикам механическую энергию вращающегося роторного колеса, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде полого цилиндра с расположенными по внешнему контуру прямоугольными выступами, в боковых стенках которых выполнены сквозные каналы для прохода шариков, а продольные канавки цилиндра роторного колеса имеют эллипсоидный профиль глубиной, равной половине диаметра шариков.
