Пневмодвигатель двухстороннего действия. Кпд пневмодвигатель
пневмодвигатель - патент РФ 2244834 -
Пневмодвигатель может быть использован, преимущественно, в качестве силовой установки для транспортных средств с экологически чистым выхлопом. Пневмодвигатель выполнен в виде поршневой расширительной машины и содержит однорядный блок цилиндров с головкой, поршни, кинематически связанные с выходным валом, распределительный механизм с вращающимся цилиндрическим золотником, установленным в расточке головки и сообщающим камеры расширения цилиндров с впускными каналами, выполненными в головке и подключенными к источнику сжатого воздуха, выпускной трубопровод. В теле золотника выполнены глухие дозирующие камеры с радиальными каналами, которые периодически поочередно сообщаются с впускными каналами и с впускными окнами, выполненными в головке со стороны камеры расширения соосно впускным каналам, а в стенке цилиндров в зоне нижней мертвой точки выполнены выпускные окна, соединенные с выпускным трубопроводом. Изобретение обеспечивает надежность и простоту. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Рисунки к патенту РФ 2244834
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано, преимущественно, в качестве силовой установки для транспортных средств с экологически чистым выхлопом.
Из уровня техники известен пневмодвигатель, выполненный в виде поршневой расширительной машины, содержащий однорядный блок цилиндров с головкой, впускными и выпускными каналами, поршни, кинематически связанные с выходным валом, золотниковый механизм распределения, который сообщает цилиндры с впускными каналами, подключенными к источнику сжатого воздуха, и выпускными каналами (SU 1548475 A1, F 01 B 23/02, 1990; SU 1629570 A1, F 01 B 23/02, 1991). Золотниковый механизм распределения выполнен в виде концентрических золотников с осевым перемещением, что усложняет конструкцию пневмодвигателя.
Известна также поршневая расширительная машина, содержащая однорядный блок цилиндров с головкой, поршни, кинематически связанные с выходным валом, распределительный механизм с вращающимся золотником, сообщающим камеры расширения цилиндров с впускными каналами, которые связаны с источником рабочего тела (SU 989120 А, F 01 B 1/02, 1983). Основным недостатком данного решения является использование в качестве источника рабочего тела тепловой трубы, пар из зоны испарения которой при внешнем подводе тепла поступает в охлаждаемые камеры расширения цилиндров, что сложно и не надежно в работе и конструктивно малопригодно для реального использования, например, на транспортном средстве.
Изобретение направлено на создание простой и надежной в работе конструкции пневмодвигателя, пригодно для использования в качестве силовой установки для транспортного средства.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в пневмодвигателе, выполненном в виде поршневой расширительной машины, содержащий однорядный блок цилиндров с головкой, поршни, кинематически связанные с выходным валом, распределительный механизм с вращающимся золотником, сообщающим камеры расширения цилиндров с впускными каналами, выполненными в головке цилиндра и подключенными к источнику сжатого воздуха, выпускной трубопровод, согласно изобретению в теле установленного в расточке головки цилиндров вращающегося цилиндрического золотника выполнены глухие дозирующие камеры с радиальными каналами, которые периодически поочередно сообщаются с впускными каналами и с впускными окнами, выполненными в головке цилиндра со стороны камеры расширения соосно впускным каналам, при этом в стенке цилиндров в зоне нижней мертвой точки выполнены выпускные окна, соединенные с выпускным трубопроводом.
При этом глухие дозирующие каналы золотника выполнены Г-образными с возможностью изменения объема и снабжены дополнительными осевыми каналами, в которых установлены на резьбе с возможностью осевого перемещения регулировочные пробки.
Кроме того, камеры расширения цилиндров дополнительно снабжены системой внешнего подвода тепла.
Предпочтительно, чтобы во впускных каналах и впускных окнах головки цилиндров со стороны золотника были установлены подпружиненные уплотнительные втулки из самосмазывающегося материала с добавками бисульфидо-молибдена, торцевые, прилегающие к золотнику поверхности которых выполнены сопряженными с цилиндрической поверхностью расточки головки цилиндров под золотник.
Выполнение вращающегося золотника распределительного механизма с глухой дозирующей камерой изменяемого - регулируемого объема в сочетании с размещением выпускных окон в стенке цилиндров внешнего подвода тепла к камере расширения при простоте конструктивного решения снижает потери в окружающую среду, приближает процесс расширения рабочего тела к изотермическому, что повышает экономичность, эффективность и надежность работы пневмодвигателя и делает его пригодным для использования в качестве силовой установки, в том числе и на транспортном средстве.
На чертеже представлен общий вид пневмодвигателя.
Пневмодвигатель выполнен в виде поршневой расширительной машины и содержит однорядный блок цилиндров 1 с головкой 2, поршни 3, кинематически связанные с выходным валом 4, и вращающийся золотник 5 цилиндрической формы распределительного механизма, установленный в цилиндрической расточке головки 2, в теле которого выполнены глухие дозирующие камеры (число которых соответствует числу цилиндров) Г-образной формы с радиальными каналами 6 и осевыми каналами 7, в которых установлены на резьбе с возможностью осевого перемещения регулировочные пробки 8.
В головке 2 соосно выполнены впускные каналы 9, подключенные посредством впускного трубопровода к источнику сжатого воздуха (на чертеже не показано), и со стороны камеры 10 расширения цилиндров 1 впускные окна 11, соосно которым со стороны золотника 5 оппозитно установлены уплотнительные втулки 12 и 13 (соответственно) из самосмазывающегося материала (например, чугуна, тегракса или бронзы с добавками бусульфидо-молибдена) с перепускными каналами 14, торцевые прилегающие к золотнику 5 поверхности которых выполнены цилиндрическими - сопряженными с цилиндрической поверхностью расточки головки 2 и подпружинены для герметичности к золотнику 5 пружинами 15.
В стенке 16 цилиндров 1 в зоне нижней мертвой точки выполнены выпускные окна 17, соединенные с выпускным трубопроводом 18. Блок цилиндров 1 снабжен рубашкой 19 для подвода тепла в камеру 10 расширения. Герметичность золотника 5 и втулок 12, 13 относительно головки 2 обеспечивается уплотнительными элементами 20. Золотник 5 кинематически связан с выходным валом передачей 21.
Пневмодвигатель работает следующим образом.
Когда поршень 3 находится вблизи нижней мертвой точки (на чертеже - справа), открывается выпускное окно 17 в стенке 16 цилиндра 1, и отработавший воздух под собственным давлением через выпускной трубопровод 18 выбрасывается в атмосферу, при этом радиальный канал 6 дозирующей камеры золотника 5 данного цилиндра 1 сообщается через перепускной канал 14 втулки 12 с соответствующим впускным каналом 9 и подключается к источнику сжатого воздуха, а порция сжатого воздуха заполняет дозирующую камеру.
При движении поршня 3 вверх от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке происходит предварительное сжатие оставшейся в цилиндре 1 части отработавшего воздуха, при этом радиальный канал 6 заполненной сжатым воздухом дозирующей камеры вращающегося золотника 5 отходит от впускного канала 9 и герметизируется в поверхности цилиндрической расточки головки 2 оппозитными уплотнительными втулками 12 и 13 и уплотнительными элементами 20.
Когда поршень 3 проходит верхнюю мертвую точку (на чертеже - слева), радиальный канал 6 вращающегося золотника 5 совмещается с перепускным каналом 14 втулки 13, при этом порция сжатого воздуха из дозирующей камеры золотника 5 через впускные окна 11 поступает в камеру 10 расширения цилиндра 1 и соединяется с предварительно сжатой частью отработавшего воздуха. Давление в камере 10 расширения возрастает, в результате этого поршень 3 начинает двигаться вниз к нижней мертвой точке, передавая давление воздуха коленчатому валу 22, который создает на выходном валу 4 крутящий момент.
При движении поршня 3 от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке воздух в процессе расширения дополнительно подогревается теплом, подводимым от внешнего источника через рубашку 19, и совершает внешнюю полезную механическую работу с высоким эффективным КПД. Режимами работы пневмодвигателя можно управлять, регулируя расход - порции сжатого воздуха путем изменения объема дозирующей камеры посредством перемещения регулирующей пробки 8 в осевом канале 7.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Пневмодвигатель, выполненный в виде поршневой расширительной машины, содержащий однорядный блок цилиндров с головкой, поршни, кинематически связанные с выходным валом, распределительный механизм с вращающимся золотником, сообщающим камеры расширения цилиндров с впускными каналами, выполненными в головке цилиндра и подключенными к источнику сжатого воздуха, выпускной трубопровод, отличающийся тем, что в теле установленного в расточке головки цилиндров вращающегося цилиндрического золотника выполнены глухие дозирующие камеры с радиальными каналами, которые периодически поочередно сообщаются с впускными каналами и с впускными окнами, выполненными в головке цилиндра со стороны камер расширения соосно с впускными каналами, при этом в стенке цилиндров в зоне нижней мертвой точки выполнены выпускные окна, соединенные с выпускным трубопроводом.
2. Пневмодвигатель по п.1, отличающийся тем, что глухие дозирующие каналы золотника выполнены Г-образными с возможностью изменения объема и снабжены дополнительными осевыми каналами, в которых установлены на резьбе с возможностью осевого перемещения регулировочные пробки.
3. Пневмодвигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что камеры расширения цилиндров дополнительно снабжены системой внешнего подвода тепла.
4. Пневмодвигатель по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что во впускных каналах и впускных окнах головки цилиндров со стороны золотника установлены подпружиненные уплотнительные втулки из самосмазывающегося материала с добавками бисульфидомолибдена, торцевые прилегающие к золотнику поверхности которых выполнены сопряженными с цилиндрической поверхностью расточки головки цилиндров под золотник.
Пневмодвигатель турбинный - Энциклопедия по машиностроению XXL
В шахтном пневмоприводе в качестве компрессоров в основном используются поршневые и центробежные машины (турбокомпрессоры), а в качестве пневмодвигателя — объемные (поршневые, шестеренные, пластинчатые, винтовые) и турбинные машины. [c.250]
На рис. 15.10 показан разрез турбинного пневмодвигателя, встроенного в рабочее колесо осевого вентилятора местного проветривания. На ободе ротора 1 вентилятора насажены рабочие лопатки 2 турбины. Сжатый воздух, подводимый к суживающему соплу 3, расширяется и выходит из него с большой скоростью. Струя воздуха, воздействуя на рабочие лопатки, вызывает вращение ротора 1. [c.263]| Рис. 15.10. Вентилятор с турбинным пневмодвигателем |  |
У турбинных пневмодвигателей вентиляторов местного проветривания ВП-3, ВП-4, ВП-5 регулирование может также осу- [c.265]
В пневмоприводе горных машин используются поршневые и центробежные компрессоры (турбокомпрессоры), объемные (поршневые, шестеренные, пластинчатые) и турбинные пневмодвигатели. [c.260]
Как видно из рисунка, значения к. п. д. изменяются в широких пределах. При ориентировочных расчетах можно принимать для объемных пневмодвигателей = 0,3 0,55 и турбинных Цд = [c.266]
| Рис. 174. Значения адиабатного к. п.д. пневмодвигателей в зависимости от скорости вращения 1 2 — поршневого мощностью 3,7 и 7,4 кет соответственно . 3 — шестеренного прямозубого 4 — то же, косозубого 5 — то же, шевронного б — пластинчатого 7, 8 — турбинного мощностью 0,44 и 13,6 кет |  |
На рис. 182 показан разрез турбинного пневмодвигателя, встроенного в рабочее колесо осевого вентилятора местного проветривания. На ободе ротора вентилятора 1 насажены рабочие лопатки [c.276]
Одним из самых важных качеств материалов, идущих на изготовление роторов таких высокооборотных машин, как насосы, компрессоры, вентиляторы, турбины, пневмодвигатели и т. п., является малый удельный вес. Как известно, максимально допустимую окружную скорость вращающегося диска можно определить по формуле [c.350]
Вибратор смазывается маслом турбинным 22 (ГОСТ 32—53). Масло должно быть чистым, без механических примесей, в противном случае может засориться или поломаться пневмодвигатель. Не следует применять густую смазку. [c.182]
Пневматические приводы вращательного движения часто называют пневмодвигателями. Различают объемные и турбинные пневмодвигатели. В объемных пневмодвигателях под действием силы давления сжатого воздуха на поршень или лопатки ротора, последний перемещается, вследствие чего изменяется объем рабочей полости. В турбинных двигателях кинетическая энергия сжатого воздуха непосредственно преобразуется в механическую. [c.229]
Турбинные пневмодвигатели применяют для вентиляторов, некоторых типов насосов и т. д. [c.229]
Пневматические ручные машины приводятся в действие пневмодвигателями, работающими от сжатого воздуха, поступающего по рукавам, подсоединенным к компрессорным станциям. В ручных пневматических машинах вращательного действия применяются в основном поршневые, турбинные и ротационные двигатели. [c.349]
Поворотные пневмодвигатели могут быть поршневыми или пластинчатыми. Пневмомоторы по конструктивным признакам разделяют на поршневые, мембранные, пластинчатые, винтовые и турбинные (см. табл. 2.1). [c.29]
Турбинные пневмодвигатели используют в машинах с длительными режимами работы и постоянной нагрузкой. К таким машинам относятся центробежные насосы и вентиляторы. [c.482]
Теоретическая величина момента на валу турбинного пневмодвигателя определяется по формуле [c.507]
Полный КПД турбинного пневмодвигателя меньше и учитывает, кроме того, потери энергии в сопле, влияние утечек воздуха, вентиляционные потери и преодоление механического трения. [c.508]
Максимальное значение КПД турбинных пневмодвигателей обычно не превышает 0,5. [c.508]
В некоторых случаях для увеличения мощности турбинного пневмодвигателя его оснащают несколькими соплами. Тоща мощность и расход воздуха возрастают пропорционально числу сопел. [c.508]
Рабочие процессы пневмопривода включают одномерные течения воздуха в трубопроводах, расширение воздуха в дросселях и работу воздуха в рабочих камерах пневмодвигателей или на решетках турбин. [c.296]
По способу приведения в движение инерционного элемента центробежные виб-ровоэбудители можно подразделить на приводимые от любого двигателя через передачу, которая может быть механической (зубчатая, цепная, ременная, гибкий вал), гидравлической (гидравлическая муфта), электрической (индукционная муфта) приводимые пепо"редственно встроенным в корпус или пристроенным к его торцу Двигателем, напрнмер электродвигателем, водяной, паровой, пневматической или газовой турбиной, ротационным гидро- или пневмодвигателем, бегущим электрическим полем и т. д. [c.235]
Пневматический инструмент оснащается различными двигателями поршневыми, турбинными и лопастными. Ротационные лопастные двигатели характеризуются компактностью, высокой удельной мощностью, конструктивной простотой, технологичностью при изготовлении, работоспособностью и безопасностью. Необходимая частота вращения для завинчивания деталей с резьбой от Мб до М3050-300 МИН . Пневмодвигатели имеют в десятки раз ббльшую частоту врашения, поэтому требуются двух- трехступенчатые пла- [c.384]
В горной промышленности турбинные пневмодвигатели используются для привода машин и механизмов со стабильной нагрузкой и высокой уголовой скоростью (переносные насосы, вентиляторы местного проветривания, светильники и т.п.). Все перечисленные машины характеризуются сравнительно небольшой мощностью, что позволяет ограничиться применением только активных пневмотурбин с подводом сжатого воздуха лишь к части совокупности лопаток, образующих рабочее колесо (парциальный подвод). В этом случае воздух подводится к рабочему колесу через сужающееся сопло с косым срезом на выходе из-за установки его под углом к плоскости ротора. Угол наклона оси сопла к плоскости лопаточного колеса турбины принимают равным 12. [c.504]
Схема проточной части турбинного пневмодвигателя и треугольники скоростей на входе и выходе решетки лопастей его рабочего колеса приведены на рис. 23.9. Движение потока воздуха характеризуется абсолютной v, относительной w и переносной и скоростями. Здесь первые индексы 1 и 2 у скоростей v и w относятся соответственно к входу потока в решетку лопастей и выходу из нее, вторые индексы Owl определяют оптимальный и заоптимальный режимы работы двигателя. Угол подвода струи к рабочему колесу обозначен а, входной угол решетки лопастей —р, а ее выходной угол —рг. [c.505]
НЫМИ способами (приводом от коленчатого вала через муфту свободного хода, от электро-, серво- или пневмодвигателей и т. д.). Американской фирмой Са1егр111аг проведены работы по созданию и отработке конструкций устройств, обеспечивающих ускорение раскрутки ротора ТК за счет подвода сжатого воздуха на лопатки компрессора. Известны способы подачи воздуха или газа в камеру сгорания для увеличения энергии газа. Большое развитие получили у нас в стране и за рубежом устройства, предусматривающие ускорение разгона турбокомпрессора за счет соплового регулирования турбины. [c.259]
mash-xxl.info
Пневмодвигатель с электромагнитным поршнем
Изобретение относится к двигателестроению. Пневмодвигатель содержит многоступенчатый редуктор. На каждом из валов редуктора установлены, по крайней мере, один рычаг и более. Пневмодвигатель включает выполненные по числу рычагов гофрированные пневмоцилиндры с толкателями, клапанами подачи сжатого газа и выхода отработанного газа, регулятор распределения давления по ступеням. Толкатель каждого из пневмоцилиндров кинематически связан с соответствующим рычагом. Источник сжатого газа соединен со ступенями редуктора через центробежный регулятор распределения давления. В качестве источника сжатого газа используется пневматически связанная комбинация ресивера, выполненного с гофрированной оболочкой, и обеспечивающая постоянное давление на выходе при изменении его объема, а также свободнопоршневого газогенератора. Газогенератор включается и выключается за счет концевых переключателей, установленных на ресивере, и состоит из корпуса с размещенным в нем поршнем и катушки стартера с витками, расположенными коаксиально с корпусом. Поршень содержит конденсатор и, по крайней мере, одну катушку самоиндукции с кольцевым магнитопроводом. Газогенератор обеспечивает генерацию рабочего газа за счет сжигания различных видов органического топлива. Изобретение направлено на повышение эффективности пневмодвигателя. 2 ил.
Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению и может быть предназначено для привода транспортных средств, генераторов, машин и механизмов, и других нужд хозяйственной и научной деятельности человека.
Известен пневмодвигатель, (Патент на полезную модель РФ №52927, МПК F01B 1/06, опубликован 27.04.2006) содержащий многоступенчатый редуктор, установленный на каждой из ступеней редуктора, по меньшей мере, один рычаг, выполненные по числу рычагов пневмоцилиндры с толкателями, клапанами подачи сжатого газа и выхода отработанного газа, регулятор распределения давления по ступеням, причем толкатель каждого из пневмоцилиндров, кинематически связан с соответствующим рычагом, а источник сжатого газа сообщен со ступенями редуктора через регулятор распределения давления.
Недостатками известного пневмодвигателя является низкая эффективность работы двигателя, из-за низкого КПД системы, если учитывать в ее составе систему заправки источника сжатого воздуха, а также малого времени его автономной работы, ограниченного объемом источника сжатого воздуха, а также того, что для возобновления работы двигателя источник сжатого воздуха должен быть заменен или заправлен, что при использовании двигателя в транспортных средствах, требует создания разветвленной сети пневмозаправочных станций.
Технической результатом, на получение которого направлено изобретение, является повышение эффективности работы двигателя, путем повышения КПД двигателя и времени его автономной работы.
Технический результат заявленного изобретения достигается за счет повышения КПД отдельных его узлов входящих в состав двигателя. КПД двигателя внешнего сгорания системы Игошина состоит из КПД отдельных узлов системы.
η'общ.=η'дη'гη'р
где
η'д
- КПД пневмодвигателя
η'г
- КПД газогенератора
η'р
- КПД ресивера
Достоинством пневмодвигателя является то, что в каждом гофрированном пневмоцилиндре сжатый газ полностью отдает свою потенциальную энергию от максимума до практического нуля КПД доходит до 96%.
При этом свободнопоршневой газогенератор состоит из цилиндрического корпуса, с размещенным в нем электромагнитным поршнем, отличающимся увеличенной силой втягивания его в цилиндрическую катушку стартера, катушки электромагнитного стартера с витками управления им, расположенными коаксиально с корпусом. В корпусе выполнены входные и выходные отверстия, при этом корпус выполнен с фланцами на торцах, на которых установлены головки цилиндров со свечами зажигания и тлеющими спиралями для обеспечения полноты сгорания топлива, а также установлены инжекторы подачи топлива, при этом на корпусе установлен виток управления зажиганием, а поршень выполнен электромагнитным, т.е. содержит конденсатор и, по крайне мере одну внутреннюю катушку самоиндукции, с кольцевым магнитопроводом, и с Т-образными компрессионными спиралями, а во входных и выходных отверстиях корпуса установлены клапаны с запорной пружиной, причем к выходным отверстиям подсоединена трубка отвода сжатого газа в ресивер, а корпус установлен в защитном кожухе, на котором размещен воздушный фильтр. Увеличение силы втягивания электромагнитного поршня в цилиндрическую катушку стартера происходит за счет взаимодействия сил притяжения между цилиндрической катушкой стартера и цилиндрической катушкой поршня, что способствует снижению величины пускового тока стартера, а, следовательно, приводит к уменьшению расхода электроэнергии для запуска газогенератора и увеличению КПД двигателя и времени автономной работы двигателя без замены аккумулятора. В качестве топлива для газогенератора могут использоваться любые виды органического топлива, как в жидком, так и в газообразном состоянии, при соответствующей замене инжекторов, рассчитанных на используемый вид топлива. Особенностью газогенератора является то, что вся энергия горения органического топлива полностью трансформируется в потенциальную энергию сжатого газа и это доводит его КПД до 98%.
Ресивер, отличительной особенностью которого является способность накапливать максимальное количество сжатого газа при минимальном изменении заданного давления, включает в себя цилиндрический корпус с закрепленной внутри него направляющей осью, размещенный на направляющей оси кожух, образованный, выполненной с возможностью перемещения вдоль направляющей оси, гофрированной оболочкой, и связанными с ней подвижной торцевой оболочкой и неподвижной торцевой оболочкой со штуцером входа и выхода газа, и уплотнительный элемент, размещенный в месте сопряжения подвижной торцевой оболочки и направляющей оси. Ресивер обеспечивает также автоматическое включение и выключение газогенератора при минимальном и максимальном заполнении ресивера за счет концевых переключателей.
Ресивер окружен мощной теплоизоляцией (на чертеже не изображено), что обеспечивает сохранение потенциальной энергии сжатого газа на 98%
Из ресивера газ через регулируемый клапан направляется на пневмоцилиндры, связанные с редуктором посредством рычагов и муфт, которые преобразуют потенциальную энергию газа в кинетическую энергию вращения вала отбора мощности двигателя.
Таким образом, общий КПД установки будет соответствовать:
η'общ.=η'дη'гη'р=96*98*98=92%
Согласно изобретению пневмодвигатель, содержащий многоступенчатый редуктор, на каждом из валов редуктора установлены, по крайней мере, один рычаг и более, выполненные по числу рычагов гофрированные пневмоцилиндры с толкателями, клапанами подачи сжатого газа и выхода отработанного газа, регулятор распределения давления по ступеням, причем толкатель каждого из пневмоцилиндров кинематически связан с соответствующим рычагом, а источник сжатого газа соединен со ступенями редуктора через центробежный регулятор распределения давления, отличается тем, что в качестве источника сжатого газа используется пневматически связанная комбинация ресивера, выполненного с гофрированной оболочкой, и обеспечивающая постоянное давление на выходе при изменении его объема, а также свободнопоршневого газогенератора, который включается и выключается за счет концевых переключателей, установленных на ресивере, и состоит из корпуса с размещенным в нем поршнем, содержащим конденсатор и, по крайней мере, одну катушку самоиндукции с кольцевым магнитопроводом, и катушки стартера с витками, расположенными коаксиально с корпусом, обеспечивая генерацию рабочего газа за счет сжигания различных видов органического топлива.
На фиг.1 изображена схема двигателя.
На фиг.2 изображена схема электромагнитного поршня газогенератора.
Газогенератор, показанный на фиг.1 содержит:
1. Устройство запуска газогенератора в составе аккумулятора и ключа зажигания.
2. Поршень.
3. Цилиндр.
4. Воздушный фильтр.
5. Свеча зажигания с инжектором.
6. Амортизатор.
7. Клапан входа воздуха.
8. Клапан выхода сжатого газа.
9. Электромагнитная катушка.
10. Кольцевой магнитопровод.
11. Катушка управления зажиганием.
12. Фильтр.
13. Гофрированная оболочка ресивера.
14. Механический клапан подачи сжатого газа в пневмодвигатель.
15. Центробежный распределитель сжатого газа.
16. Поворотная односторонняя муфта сцепления.
17. Гофрированный пневматический цилиндр.
18. Трехступенчатый редуктор.
19. Вал отбора мощности.
20. Рычаг.
Резервуар с топливом не входит в состав двигателя и подключается к инжекторам 5.
Электромагнитный поршень, показанный на фиг.2 содержит: 2.1. - корпус поршня, 2.2. - две Т-образные компрессионные спирали, 2.3 - конденсатор, 2.4. - два кольцевых (цилиндрических) магнитопровода, 2.5. - две катушки самоиндукции, 2.6. - две головки поршня.
Устройство работает следующим образом. При повороте ключа в устройстве запуска газогенератора, поршень 2 начинает движение внутри цилиндра 3 слева направо до правой мертвой точки. При достижении крайнего правого положения происходит подача топлива, например, бензина, и его воспламенение. После этого поршень 2 начинает двигаться к левой мертвой точке. Газ, находящийся в цилиндре 3, начинает выходить через клапан 8 в ресивер 13. При достижении крайнего левого положения происходит подача топлива и его воспламенение. После этого поршень 2 движется к правой мертвой точки, после чего цикл повторяется.
При колебательном движении поршня, газ заполняет ресивер 13, при этом его гофрированная оболочка начинает расширяться и двигаться в крайнее левое положение. При достижении крайнего левого положения срабатывает концевой переключатель и компрессор выключается. При использовании сжатого газа из ресивера в пневмодвигателе, его гофрированная оболочка сжимается и занимает крайнее правое положение, при этом срабатывает второй концевой переключатель и компрессор включается, при этом вновь начинается заполнение ресивера газом из газогенератора.
Из ресивера сжатый газ поступает через механический расходный клапан 14 на центробежный распределительный клапан 15 и далее через поворотный клапан в гофрированный цилиндр 17. Расширяясь в цилиндре, сжатый газ приводит в движение рычаг 20 и тот через поворотную муфту сцепления 16 вращает вал 19 редуктора 18.
Поскольку в качестве топлива может использоваться топливо различных видов, в том числе и самый распространенный - бензин, автономность пневмодвигателя существенно возрастает.
Таким образом, достигается технический результат изобретения.
Пневмодвигатель, содержащий многоступенчатый редуктор, на каждом из валов редуктора установлены, по крайней мере, один рычаг и более, выполненные по числу рычагов гофрированные пневмоцилиндры с толкателями, клапанами подачи сжатого газа и выхода отработанного газа, регулятор распределения давления по ступеням, причем толкатель каждого из пневмоцилиндров кинематически связан с соответствующим рычагом, а источник сжатого газа соединен со ступенями редуктора через центробежный регулятор распределения давления, отличающийся тем, что в качестве источника сжатого газа используется пневматически связанная комбинация ресивера, выполненного с гофрированной оболочкой, и обеспечивающая постоянное давление на выходе при изменении его объема, а также свободнопоршневого газогенератора, который включается и выключается за счет концевых переключателей, установленных на ресивере, и состоит из корпуса с размещенным в нем поршнем, содержащим конденсатор и, по крайней мере, одну катушку самоиндукции с кольцевым магнитопроводом, и катушки стартера с витками, расположенными коаксиально с корпусом, обеспечивая генерацию рабочего газа за счет сжигания различных видов органического топлива.
www.findpatent.ru
поршневой пневмодвигатель - патент РФ 2097576
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Поршневой пневмодвигатель, содержащий цилиндр, в стенках которого выполнены выпускные окна, поршень, впускной штуцер, а также механизм газорапределения, отличающийся тем, что механизм газораспределения выполнен в виде нормально открытого клапана, который снабжен закрепленным на пружине запорным элементом. 2. Пневмодвигатель по п. 1, отличающийся тем, что в седле клапана выполнены направляющие в виде цилиндрических штифтов. 3. Пневмодвигатель по п. 1, отличающийся тем, что запорный элемент снабжен штоком и жестко связан с ним и одетой на шток пружиной.www.freepatent.ru
Реверсивный пневмодвигатель
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в пневмоприводах, 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
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)ю F 04 С 18/344, 9/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 4759709/29 (22) 29,11,89 (46) 30,08.92. Бюл. N. 32 (71) Научно-исследовательский институт автоматических систем (72) Ю,А.Акопджанян, Ю,Г.Алейников и Л,Д.Волоцкой (56) Патент США N. 3398644, кл, 418 — 269, 1968. (54) РЕВЕРСИВНЫЙ ПНЕВМОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в пневмоприводах, 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
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 гидропневмодвигатель 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 статвра и имеющий продольные пазы, в которых установлены разделительные пластины, золотниковый распределитель. В нем с целью уменьшения расхода рабочего тела из-за наличия утечек
„,!Ж „, 1758288 А1.меньшей мере четыре вкладыша, и дифференциальный эолотниковый 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. 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, 1758288
10
40
45 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 пбд 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 пневмодвигателя 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, соосно 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 пневмодвигатель; на фиг.2 — вид А на фиг.1; на фиг.3 — разрез Б-Б на фиг.1: на фиг.4— разрез  — 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 дроссе ь 12, В корпусе 1 пневмодвигателя в качес ве 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 больаого 25 и малого 26 диаметров, и радиальным каналом 27 соединен с каналом питания 11 через корпус распределителя 20 и штуцер 28, Со стороны подпоршневой полости большого диаметра 25 к корпусу 20 распределителя установлены крышка 29 с выполненным в ней внутренним радиальн ым каналом 30 и управляющий электромагнитнит 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 пери1758288, 5
30
40
50 э5 метру которых выполнены тангенциальные перепускные каналы.
Реверсивный пневмодвигатель работает следующим образом.
Рабочее тело — газ — из магистрали питания через входной штуцер 28, канал питания 11 поступает в напорную полость 36 золотникового распределителя 19. Часть газа через радиальные кэналы 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 подпоршневую полость большого диэметра 25 через канал 30 с атмосферой, тем самым создается разный уровень давлений в подпоршневых полостях 25 и 26, эа 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
10 с 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 дополнительного 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, Тангенциальные 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 давлению питания и вследствие разной величины торцевых площадей поршней золотника 23 происходит его перемещение вправо до упора (в сторону меньшего диаметра поршня), при этом происходит переключение соединения напорной полости 36 на входной канэл 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 рэдиальные отверстия
6 на наддув подпластиновых 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 статрре 2 устойчиво удерживаются центробежными силами, импеллер 7 дозирует поступление газа на наддув подпластинных 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 профилирова н ного импеллера с радиальными отверстиями дает возможность производить регулирование подачи газа в подпластинные 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 управляюще-распределительного узла в виде пакета коммуникационных плат и дифференциального золотникового распределителя с односторонним управлением от управляющего элемента сопло — заслонка к каналу питания {атмосфере) дает воэможность производить переключение подачи рабочего тела, изменяя направление вращения ротора (его реверс) и регулирование расхода рабочего тела, а, соответственно, 1758288
9 игх 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 йодвода 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, профили5 рованным импеллером, соосно установленным.в осевом канале ротора, конусными втулками, размещейными в корпусе в каналах выхлопа, и пакетом коммуникационных плат, которые закреплены на корпусе. в
10 последнем выполнены каналы дополнительного выхлопа. расположенные с возможностью сообщения с выходным каналом золотникового распределителя или с.àòмосферой, а золотниковый распредели15 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
20 образованием напорной и двух рабочих полостей размещен золотник и выполнено отверстие. сообщающее одну иэ рабочих полостей с атмосферой, а в конусных втулках по периметру выполнены тангенциаль25 ные перепускные каналы.
1758288 б-Б
Корректор Е.Папп
Редактор Э.Слиган
Заказ 2983 Тираж . Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Составитель А.Шпара
Техред М.Моргентал
В-В
50 N 22 В 2Ч
www.findpatent.ru
Пневмодвигатель двухстороннего действия
Пневмодвигатель предназначен для рулевых приводов летательных аппаратов или других систем управления с пневматическими исполнительными механизмами, использующими рабочее тело с высокой температурой. Пневмодвигатель состоит из пневмоцилиндра с дросселями для регулирования давления рабочего тела в его полостях, закрытого с двух сторон уплотняющими крышками с центральными отверстиями для перемещения в них штока поршня. Поршень выполнен в виде фланца на штоке, к каждой стороне которого шайбами в виде резьбовых втулок с юбками прижаты внутренние более широкие части резиновых манжет, выполненные в виде колец с V-образным сечением. При этом юбки резьбовых втулок, имея высоту, несколько меньшую ширины внутренней части манжеты, своими торцами упираются во фланец. Одновременно между фланцем и каждой втулкой с зазором установлены фторопластовые кольца с прямоугольным сечением, внутри которых размещены указанные выше манжеты. Каждое фторопластовое кольцо изнутри поджимается более узкой наружной частью манжеты к боковой стенке пневмоцилиндра. Технический результат - повышение КПД. пневмодвигателя. 1 ил.
Изобретение относится к области пневмодвигателей для силовых систем управления и может быть использовано при проектировании рулевых приводов летательных аппаратов или других систем управления с пневматическими исполнительными механизмами, использующими рабочее тело с высокой температурой.
В летательных аппаратах одноразового действия с ограниченным временем функционирования широко распространены газовые пневмоприводы, отличающиеся малыми габаритно-весовыми характеристиками источника рабочего тела и пневмодвигателя. При этом наиболее эффективны конструкции пневмодвигателей, работающие на рабочем теле с высокими параметрами по температуре и давлению.Пневмодвигатели двухстороннего действия состоят из пневмоцилиндра с расположенным внутри него поршнем, разделяющим объем пневмоцилиндра на две полости. Перемещение поршня осуществляется под действием рабочего тела высокого давления (воздуха, газа), поступающего в соответствии с командой управления в одну из полостей пневмоцилиндра.Для предотвращения перетекания рабочего тела из нагнетаемой полости в полость сброса, из которой поршнем вытесняется отработанное рабочее тело, на поршне устанавливается уплотнительное устройство.Роль уплотнительного устройства выполняют резиновые манжеты различной конструкции, которые должны, с одной стороны, в процессе требуемого времени работы качественно обеспечивать герметизацию полостей пневмоцилиндра относительно друг друга, а с другой стороны - обеспечивать низкую силу трения поршня о стенки пневмоцилиндра, величина которой снижает коэффициент полезного действия.При использовании в качестве рабочего тела сжатого воздуха или холодного газа вышеуказанным условиям удовлетворяют пневмодвигатели [1] с уплотнительным устройством, выполненным в виде двух соосных колец круглого сечения с разными диаметрами, соединенных между собой перемычкой, и размещенным в кольцевой канавке по периметру поршня [2]. Имея малую радиальную жесткость, рассматриваемое уплотнение легко принимает размеры как уплотняемого диаметра пневмоцилиндра, так и посадочного диаметра в канавке на поршне, создавая при этом незначительное трение при его движении. Однако применить рассмотренную конструкцию при работе на горячем газе не представляется возможным.При работе пневмодвигателя обе стороны манжеты попеременно контактируют с горячим газом с температурой до 400
С, что приводит к ее быстрому нагреву и разрушению.К тому же непосредственный контакт манжеты с разогретыми от горячего газа стенками пневмоцилиндра дополнительно ускоряет процесс разрушения манжеты ввиду механического воздействия горячей стенки на материал манжеты при перемещении поршня. Разрушение манжеты приводит к перетеканию газа из нагнетаемой полости пневмоцилиндра в сбросную, что приводит к отказу в работе пневмодвигателя на 6...7 секунде.Известен пневмодвигатель двухстороннего действия, применяемый в схеме автоматизированного пневмопривода, работающего на горячем газе [3], и принятый авторами за прототип.В указанном пневмодвигателе имеются дроссели для регулирования давления в полостях пневмоцилиндра, в крышке и дне которого имеются отверстия для установки в них штока поршня. Для увеличения времени работы пневмодвигателя на горячем газе на его поршне установлены две резиновые манжеты рассмотренной выше конструкции. При этом поршень выполнен в виде съемного фланца, который совместно с установленными с двух его сторон шайбами прижат гайкой к уступу на штоке поршня. На торцевых поверхностях шайб и фланца имеются канавки для размещения манжет, которые устанавливаются между фланцем и каждой шайбой. Пневмодвигатель функционирует следующим образом. При подаче в соответствии с сигналом управления газа высокой температуры в одну из полостей пневмодвигателя давление газа воздействует на шайбу поршня, перемещая его в сторону опорожняющейся полости. При этом так как горячий газ воздействует на каждую манжету только со стороны своей полости, а другая сторона прижата к фланцу поршня, отбирающего часть тепла от манжет, то процесс прогрева манжеты до момента начала ее разрушения увеличивается по времени до 17...18 секунд.В случае применения рабочего тела с более низкой температурой (например, с температурой в рабочих полостях 200...250С) время работы пневмодвигателя возрастает до 120С.Однако при необходимости дополнительного увеличения времени функционирования пневмодвигателя применить рассмотренную конструкцию не представляется возможным.Задачей предлагаемого изобретения является существенное (не менее чем в 2 раза) увеличение времени работы пневмодвигателя на горячем газе с температурой до 400С при повышении его КПД.Для решения поставленной задачи авторами предложен пневмодвигатель двухстороннего действия, состоящий из пневмоцилиндра с дросселями для регулирования давления рабочего тела в его полостях, закрытого с двух сторон уплотняющими крышками, в центральных отверстиях которых установлен шток с поршнем. Поршень выполнен в виде фланца, к каждой стороне которого шайбами прижаты резиновые манжеты. Новым по сравнению с прототипом является то, что каждая манжета выполнена в виде кольца с V-образным сечением с более широкой внутренней частью, которой зажата между фланцем и шайбой. Каждая шайба выполнена в виде резьбовой втулки с юбкой, на которую надета манжета, а торец юбки, имеющей высоту, несколько меньшую ширины внутренней части кольца с V-образным сечением, упирается во фланец. Одновременно между фланцем и каждой втулкой с зазором установлены фторопластовые кольца с прямоугольным сечением. Внутри колец размещены указанные выше манжеты, поджимающие более узкой верхней частью V-образного сечения фторопластовые кольца к боковой стенке пневмоцилиндра. При этом каждое фторопластовое кольцо имеет поперечный разрез под углом, лежащим в пределах 30-60 к торцевой поверхности кольца, а внешний диаметр кольца равен внутреннему диаметру пневмоцилиндра, который в свою очередь превышает диаметры фланца поршня и резьбовых втулок, равные друг другу.Предложенное техническое решение поясняется графическим чертежом. На чертеже представлена конструктивная схема предлагаемого пневмодвигателя, где объединяющей деталью является пневмоцилиндр 1, который с двух сторон при помощи разрезных колец 4 закрыт крышками 3, уплотняющими зазоры по пневмоцилиндру и центральным отверстиям в крышках. В отверстиях крышек установлен шток 2, в средней части которого выполнен фланец "Ф". По обе стороны от фланца на утолщениях штока выполнена резьба, на которой закручены резьбовые втулки 5 до упора торцами своих юбок во фланец. Кольцевые резиновые манжеты 7 нижними частями V-образного сечения зажаты между резьбовыми втулками и фланцем. Верхние части сечения манжет будучи уже нижних резьбовыми втулками не зажаты и имеют возможность деформироваться в радиальном направлении. Благодаря этому они поджимают к стенкам пневмоцилиндра разрезные фторопластовые кольца 6, которые установлены между фланцем и резьбовыми втулками с зазором 0,01-0,04 мм. Дроссели "Д" служат для управления давлением в полостях пневмоцилиндра в соответствии с поступающей командой.Применение манжеты c V-образным сечением позволило разделить функциональное предназначение верхней и нижней частей ее сечения. Нижняя ее часть, более широкая, предназначена для плотного зажатия манжеты между втулкой и фланцем, что не дает возможности горячему газу протекать по внутреннему диаметру манжеты. Верхняя часть сечения манжеты более узкая, имеет возможность деформироваться в радиальном направлении и за счет упругих сил резины поджимает фторопластовое кольцо к стенке цилиндра, не допуская перетекания газа по цилиндру.Поперечный разрез фторопластовых колец при наличии зазора 0,01-0,04 мм между их торцами и фланцем обеспечивает подвижность фторопластовых колец в радиальном направлении, что гарантирует плотное их прижатие манжетой к стенке цилиндра при исключении затирания и заклинивания движущегося поршня.При этом разрез, выполненный во фторопластовых кольцах под углом в 30-60 к торцу колец, позволяет закрывать образовавшийся зазор в кольцах под действием давления газа в надутой полости и практически исключить перетекание по разрезу газа.Для исключения трения металлических деталей поршня о стенки пневмоцилиндра диаметры фланца и втулок выполнены на 0,15-0,2 мм меньше внутреннего диаметра пневмоцилиндра. Таким образом при движении поршня только поджатые манжетами кольца контактируют с поверхностью пневмоцилиндра. Будучи выполненными из фторопласта указанные кольца создают существенно меньшую силу трения, чем резиновые манжеты в прототипе, повышая КПД пневмопривода.Пневмодвигатель работает следующим образом. С повышением в соответствии с командой управления давления горячего газа в одной из полостей пневмоцилиндра возрастает сила, действующая на поршень со стороны указанной полости, и поршень начинает перемещаться в сторону другой полости, из которой им вытесняется через дроссель этой полости отработанный горячий газ. При смене полярности управляющего сигнала полости меняются ролями и поршень начинает перемещаться в противоположную сторону. В процессе функционирования пневмопривода горячий газ воздействует непосредственно на торцы фторопластовых колец, материал которых имеет температуру разрушения, примерно в 2 раза превышающую предельную для резины. Кроме того, фторопластовое кольцо защищает резиновую манжету от контакта с горячей стенкой пневмоцилиндра. Тем не менее горячий газ через кольцевой зазор между стенкой цилиндра 1 и резьбовой втулкой 5, а затем через зазор между торцом фторопластового кольца и резьбовой втулкой 5 (величиной 0,01...0,04 мм) попадает в объем, в котором располагается резиновая манжета. Давление газа в указанном объеме, воздействуя на верхнюю часть V-образного сечения манжеты, дополнительно поджимает фторопластовое кольцо к стенке пневмоцилиндра, предотвращая перетекание газа по поршню. При этом вследствие малой площади зазоров, соединяющих полости пневмоцилиндра с объемом, в котором расположена манжета, в последнем создается застойная зона, препятствующая попаданию в нее новых порций горячего газа с высокой температурой. Перечисленные конструктивные особенности создают температурный режим работы манжеты более благоприятным, чем в прототипе, что увеличивает время работы предлагаемого авторами пневмопривода до 35-36 секунд.Источники информации1. В.П. Алексеев "К вопросу повышения технико-экономических характеристик силовых пневмоприводов" в сб. "Пневматические приводы и системы управления", "Наука", М., 1971 г., с.220, рис.2 - аналог.2. В.П. Алексеев "К вопросу повышения технико-экономических характеристик силовых пневмоприводов" в сб. "Пневматические приводы и системы управления", "Наука", М., 1971 г., с.220, рис.1 - аналог.3. С.В. Костин, Б.Н. Петров, Н.С. Гамынин "Рулевые приводы", "МАШИНОСТРОЕНИЕ", М., 1973 г., с.102, рис.2.5 - прототип.Формула изобретения
Пневмодвигатель двухстороннего действия, состоящий из пневмоцилиндра с дросселями для регулирования, давления рабочего тела в его полостях, закрытого с двух сторон уплотняющими крышками, в которых имеются центральные отверстия для перемещения в них штока с поршнем, выполненным в виде фланца, к обеим сторонам которого шайбами прижаты резиновые манжеты, отличающийся тем, что в нем каждая манжета выполнена в виде кольца с V-образным сечением с более широкой внутренней частью, которой зажата между фланцем и шайбой, выполненной в виде резьбовой втулки с юбкой, на которую надета манжета, причем торец юбки, имеющей высоту несколько меньше ширины внутренней части кольца с V-образным сечением, упирается во фланец, одновременно между фланцем и каждой втулкой с зазором установлены фторопластовые кольца с прямоугольным сечением, внутри которых размещены указанные выше манжеты, поджимающие своей более узкой наружней частью фторопластовые кольца к боковой стенке пневмоцилиндра, при этом фторопластовые кольца имеют поперечный разрез под углом к их торцевой поверхности, лежащим в пределах 30-60, а внешний диаметр фторопластовых колец равен внутреннему диаметру пневмоцилиндра, который превышает диаметры фланца и резьбовых втулок, равные друг другу.РИСУНКИ
Рисунок 1www.findpatent.ru
