CN101328852A - 一种柴油发动机的涡轮式气起动装置 - Google Patents
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Abstract
一种柴油发动机的涡轮式气起动装置，它是以压缩空气做气源动力，主要结构由壳体、进气道、涡轮驱动机构、行星减速器、单向器、消声器组成整体结构，涡轮式气起动采用壳体、涡轮轴、涡轮转子、内叶轮、外叶轮结构，空气气体经内叶轮、涡轮转子、外叶轮改变冲击气流方向，给涡轮转子施加同方向力矩，带动涡轮转子转动，同时带动行星减速器转动，由单向器自动离合传递带动柴油发动机起动，消声器可有效消除气起动噪音，起动力矩大，起动迅速、高效、安全、稳定、可靠，低噪音，免润滑，起动速度比现有技术可提100％，5－6秒即可起动，是十分理想的适用煤矿井下恶劣环境作业的胶轮车柴油发动机的气起动装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种柴油发动机的涡轮式气起动装置，属煤矿井下辅助运输设备一无轨胶轮车零部件的设计与制造的技术领域。
背景技术
在现代化的大、中型煤矿中，普遍使用着无轨胶轮车，做为井下辅助运输设备，无轨胶轮车大都采用柴油发动机做动力，由于煤矿井下环境恶劣，给柴油发动机的起动带来一定难度，柴油发动机本身需要一种安全、高效、能适应恶劣环境作业的起动装置。
柴油发动机起动方式主要为两种，一是容积式气起动，二是电起动；容积式气起动，常采用叶片式、活塞式和齿轮式，叶片式叶片磨损大、噪音高、寿命短；活塞式和齿轮式摩擦系数高、起动慢、效率低；电起动，由于在煤矿井下恶劣环境作业，易进水、漏电，存在严重的安全隐患。
发明内容
发明目的
本发明的目的就是针对背景技术的不足，在煤矿井下无轨胶轮车的柴油发动机上，设计一种涡轮式气起动装置，采用涡轮式驱动、行星减速、单向、消声等技术，使柴油发动机的起动迅速、高效、低噪音、免润滑，以大幅度提高柴油发动机的起动速度和适应煤矿井下的恶劣环境作业。
技术方案
本发明主要结构由：连接壳体、单向器、行星减速器、涡轮驱动机构、消声器组成；在壳体1的内部为单向器2，单向器2安装在驱动轴6上，驱动轴6左部固定在壳体1的轴承26内、右部与行星减速器3联接，壳体1通过驱动轴6、螺栓11与行星减速器3固定联接；行星减速器3通过太阳轮51与涡轮驱动机构4的轴齿轮63联接，涡轮驱动机构4通过双头螺柱12与消声器5联接，并由螺母13固定；行星减速器3与涡轮驱动机构4之间由卡箍14固定，涡轮驱动机构4的壳体与外叶轮24之间由卡箍15固定；涡轮驱动机构4的进气道10联接无轨胶轮车的空气压缩机；壳体1上的连接孔9与无轨胶轮车的柴油发动机联接；壳体1与行星减速器3之间设有密封圈16；行星减速器3与涡轮驱动机构4之间设有密封圈19；涡轮驱动机构4的壳体与外叶轮24之间设有密封圈20；行星减速器3与壳体1之间为滑块腔7，滑块腔7内设有滑套25及其上的密封圈17、导向环18，滑块腔7联通壳体1上的气孔36，滑套25与行星减速器3之间设有密封圈21；壳体1内的单向器2与行星减速器3之间设有止块27，壳体1与单向器2之间由大弹簧30定位，单向器2内由牙盘转套37、小弹簧38控制气动离合，单向器2上的启动齿轮39与柴油发动机上的飞轮啮合联接。
所述的连接壳体1的中间位置为连接板31，连接板31上设有三个连接孔9，在壳体1的左端部设有12个螺孔33，在壳体1的中间为单向器腔32，在壳体1的右部设有轴承孔34，在壳体1的左侧部设有三个进气孔35、36。
所述的行星减速器3，在驱动轴6的右中部装有轴承46，在轴承46上装有行星齿圈42，在驱动轴6的右部装有行星架22，在行星架22的前部联接太阳轮51，在太阳轮51上均布三个行星齿轮44，行星齿轮44装在行星轴43上，中间为轴承45，行星轴43固定在行星架22上，行星齿轮44围绕太阳轮51啮合联接，行星齿轮44外部同时与行星齿圈42啮合联接；在行星齿圈42、行星齿轮44、太阳轮51的外部为固定盘47，并由螺钉48固定在行星轴43上；在行星齿圈42的左外部装有滑套25及其上的密封圈17、导向环18，滑套25与行星齿圈42之间设有密封圈21；行星齿圈42中部设有连接板50，并通过其上的连接孔52与壳体1固定；在轴承46左部装有油封49。
所述的涡轮驱动机构4，在涡轮壳体55的上部为进气道10，在涡轮壳体55的中间为涡轮轴8，在涡轮轴8的左部为轴齿轮63，在涡轮轴8与涡轮壳体55之间装有轴承59、60，并定位，在涡轮轴8右中部装有活塞环56，活塞环56与涡轮壳体55之间由密封圈57、58密封；在涡轮壳体55内右部依次装有内叶轮28、涡轮转子29、外叶轮24，并由螺母23固定在涡轮轴8上；外叶轮24与涡轮壳体55之间由卡箍15固定；进气道10与无轨胶轮车的空气压缩机联接；涡轮轴8的左端部为轴齿轮63，轴齿轮63与行星减速器3的太阳轮51对应联接；外叶轮24的右部设有连接孔75，并通过双头螺柱12联接消声器5；在轴承59、60与涡轮壳体55之间由密封圈61、62密封，在进气道10的两侧设有连接孔53。
所述的涡轮转子29为圆盘式斜齿结构，在涡轮转子29的中间为孔65，左端为锥形面64，锥形面64外侧设有三个气孔40，在外圆部设有40个圆周齿66，并均布，在左端部设有42个端面外齿67、30个端面内齿68，并均布，圆周齿66、端面外齿67、端面内齿68齿形方向相同，均为逆时针方向，其斜度角均为19.5°。
所述的内叶轮28为圆盘式斜齿结构，内叶轮28的中间为孔71，外圆部设有29个圆周斜齿69，左端部设有12个减重孔70，圆周斜齿69的齿形方向为逆时针方向，其斜度角均为19.5°。
所述的外叶轮24为圆盘式端面斜齿状，在外叶轮24的中间为孔72，其外部设有环形槽41，在右端面设有三个螺孔75，在左端面设有22个端面外齿73、26个端面内齿74，并均布，端面外齿73与端面内齿74的齿形斜面方向相反，端面外齿73的齿形方向为逆时针方向，端面内齿74的齿形方向为顺时针方向，其斜度角均为19.5°。
所述的消声器5，在消声器壳体80的上、中、下位置设有三个双头螺柱12，并由螺母13固定，在壳体80的上部设有短套85、长套84，在长套84、短套85之间为挡风板81，挡风板81上部联接上滤风罩82、下部联接下滤风罩83，消声器壳体80的上部为上盖86、下部为下盖87、左部为左盖90，上滤风罩82、下滤风罩83上设有数个消音孔。
所述的单向器2，外部为单向器壳体91，在单向器壳体91的内左部设有挡圈79、牙盘转套37，牙盘转套37左部联接启动齿轮39、右部联接花键套98，在花键套98外部设有定位小弹簧38、平垫96、距离套95，在距离套95上部为橡胶圈77，在花键套98右外部设有衬套93、止块94、挡圈78；启动齿轮39固定在轴承99上并联接柴油发动机，单向器壳体91内部为驱动轴孔76，牙盘转套37、小弹簧38、花键套98完成自动离合功能。
有益效果
本发明与背景技术相比具有明显的先进性，它是针对煤矿井下无轨胶轮车的柴油发动机的起动弊端，利用胶轮车上的空气压缩机做气源动力，在柴油发动机上设计安装一种涡轮式气起动装置，涡轮式气起动装置由壳体、进气道、涡轮驱动机构、行星减速器、单向器、消声器组成整体结构，涡轮驱动机构采用壳体、涡轮轴、涡轮转子、内叶轮、外叶轮结构，使进气道进来的空气气体经内叶轮改变冲击气流方向，利用气流给涡轮转子施加同方向力矩，带动涡轮轴转动，涡轮轴同时带动行星减速器的太阳轮及行星齿轮转动，太阳轮通过行星齿轮减速，在11.4∶1的速比下，由行星减速器带动驱动轴转动，通过单向器离合传递带动柴油发动机起动，小孔扩散型消声器可有效消除涡轮式气起动噪音，涡轮式气起动采用牙盘转套自动离合，安全、稳定、可靠，起动力矩大、起动迅速、高效、低噪音、免润滑，起动速度比现有技术可提高100％，5-6秒即可起动，是十分理想的适应煤矿井下恶劣环境作业的胶轮车柴油发动机的气起动装置，此装置也可用于其他柴油发动机的起动。
附图说明
图1为整体结构主视图
图2为连接壳体主视图
图3为图2的A-A剖面图
图4为连接壳体侧视图
图5为行星减速器结构图
图6为涡轮驱动机构主视图
图7为图6的B-B剖面图
图8为涡轮转子主视图
图9为涡轮转子侧视图
图10为内叶轮主视图
图11为内叶轮侧视图
图12为外叶轮主视图
图13为外叶轮侧视图
图14为消声器主视图
图15为图14的C-C剖面图
图16为单向器结构图
图中所示，附图标记清单如下：
1、壳体，2、单向器，3、行星减速器，4、涡轮驱动机构，5、消声器，6、驱动轴，7、滑块腔，8、涡轮轴，9、连接孔，10、进气道，11、螺栓，12、双头螺柱，13、螺母，14、卡箍，15、卡箍，16、密封圈，17、密封圈，18、导向环，19、密封圈，20、密封圈，21密封圈，22、行星架，23、螺母，24、外叶轮，25、滑套，26、轴承，27、止块，28、内叶轮，29、涡轮转子，30、大弹簧，31、连接板，32、单向器腔，33、螺孔，34、轴孔，35、进气孔，36、进气孔，37、牙盘转套，38、小弹簧，39、启动齿轮，40、气孔，41、环形槽，42、行星齿圈，43、行星轴，44、行星齿轮，45、轴承，46、轴承，47、固定盘，48、螺钉，49、油封，50、连接板，51、太阳轮，52、连接孔，53、连接孔，55、涡轮壳体，56、活塞环，57、密封圈，58、密封圈，59、轴承，60、轴承，61、密封圈，62、密封圈，63、轴齿轮，64、锥形面，65、孔，66、圆周齿，67、端面外齿，68、端面内齿，69、圆周斜齿，70、减重孔，71、孔，72、孔，73、端面外齿，74、端面内齿，75、螺孔，76、驱动轴孔，77、橡胶圈，78、挡圈，79、挡圈，80、消声器壳体，81、挡风板，82、上滤风罩，83、下滤风罩，84、长套，85、短套，86、上盖，87、下盖，90、左盖，91、单向器壳体，93、衬套，94、止块，95、距离套，96、平垫，98、花键套，99、滑动轴承。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步说明：
图1所示，为整体结构图，主要由涡轮驱动机构4、消声器5、行星减速器3、单向器2、连接壳体1组成，空气压缩机产生的空气气体，其压强值为700KPa分成两股气流，一股由气孔36进入滑块腔7，一股由气道10进入涡轮驱动机构4，经内叶轮28、涡轮转子29、外叶轮24上的斜齿分流，使涡轮转子29在涡轮轴8上转动，并带动行星减速器3的太阳轮51转动，太阳轮51带动行星齿轮44转动并减速，减速速比为11.4∶1，减速后动力传递给驱动轴6，驱动轴6联接滑套25、单向器2，通过牙盘转套37自动离合，推动启动齿轮39伸出并转动，启动齿轮39与柴油发动机的飞轮联接，从而使柴油发动机起动；涡轮驱动机构4的外叶轮24联接消声器5，气起动噪音得以消除。
涡轮驱动机构4的涡轮转子29、内叶轮28、外叶轮24的联接关系、气流方向、转动原理是：
气流经内叶轮28的圆周斜齿69均匀分流，获得数股与轴线平面成一定角度的冲击气流，气流进入涡轮转子29的圆周斜齿66，涡轮转子形成力矩，气流经外叶轮24的端面外齿73改变方向，进入涡轮转子29的端面外齿67，给涡轮转子施加力矩；气流经外叶轮24的端面内齿74改变方向，进入涡轮转子29的端面内齿68，经涡轮转子29施加同方向力矩，带动涡轮转子转动。
进气道10进入的空气气体的压强值为700kpa。
各部安装位置，联接关系要正确，并进行调试。
图2、3、4所示，为连接壳体2结构图，要强度好，要用合金结构钢制作。
图5所示，为行星减速器3结构图，行星架22、行星齿圈42、太阳轮51、行星齿轮44、行星轴43、轴承45、46要安装牢固，位置正确，转动灵活，其传动速比为11.4∶1，并带动驱动轴6转动，其齿轮规格均为模数0.8。
图6、7所示，为涡轮驱动机构4结构图，涡轮壳体55要强度好，其内安装的涡轮转子29、内叶轮28、外叶轮24要位置正确，其各自的斜齿槽要方向正确，配合适当，以保证涡轮气流的流动方向和速度，从而保证涡轮转子29的起动力矩，涡轮轴8上的轴齿轮63和行星减速器3上的太阳轮51为结合联接。
图8、9所示，为涡轮转子29结构图，涡轮转子29为圆盘形，圆周上布满气槽式圆周齿66，侧端面布满二排斜气槽式端面外齿67、端面内齿68，其斜度角为19.5°，以保证气流畅通。
图10、11所示，为内叶轮28结构图，内叶轮28为圆盘形，一侧有减重孔70，圆周上均布29个圆周斜齿69，其方向为顺时针，斜度角为19.5°。
图12、13所示，为外叶轮24结构图，外叶轮24为圆盘形，一侧端面设有端面外齿73、端面内齿74，端面内齿74与端面外齿73斜角方向相同，斜度角均为19.5°。
图14、15所示，为消声器5结构图，在消声器壳体80内设有上滤风罩82、下滤风罩83，其上设有数个消音小孔，以消除气流噪音。
图16所示，为单向器2结构图，单向器壳体91装在连接壳体1内，中间为驱动轴孔76，其内的花键套98与牙盘转套37为螺旋花键联接，并由小弹簧38、距离套95、平垫96定位，牙盘转套37联接启动齿轮39，在气动作用下，牙盘转套37自动离合，并驱动启动齿轮39转动，启动齿轮39联接并带动柴油发动机转动。
Claims (9)
1、一种柴油发动机的涡轮式气起动装置，其特征在于：主要结构由：连接壳体、单向器、行星减速器、涡轮驱动机构、消声器组成；在壳体1的内部为单向器(2)，单向器(2)安装在驱动轴(6)上，驱动轴(6)左部固定在壳体(1)的轴承(26)内、右部与行星减速器(3)联接，壳体(1)通过驱动轴(6)、螺栓(11)与行星减速器(3)固定联接；行星减速器(3)通过太阳轮(51)与涡轮驱动机构(4)的轴齿轮(63)联接，涡轮驱动机构(4)通过双头螺柱(12)与消声器(5)联接，并由螺母(13)固定；行星减速器(3)与涡轮驱动机构(4)之间由卡箍(14)固定，涡轮驱动机构(4)的壳体与外叶轮(24)之间由卡箍(15)固定；涡轮驱动机构(4)的进气道(10)联接无轨胶轮车的空气压缩机；壳体(1)上的连接孔(9)与无轨胶轮车的柴油发动机联接；壳体(1)与行星减速器(3)之间设有密封圈(16)；行星减速器(3)与涡轮驱动机构(4)之间设有密封圈(19)；涡轮驱动机构(4)的壳体与外叶轮(24)之间设有密封圈(20)；行星减速器(3)与壳体(1)之间为滑块腔(7)，滑块腔(7)内设有滑套(25)及其上的密封圈(17)、导向环(18)，滑块腔(7)联通壳体(1)上的气孔(36)，滑套(25)与行星减速器(3)之间设有密封圈(21)；壳体(1)内的单向器(2)与行星减速器(3)之间设有止块(27)，壳体(1)与单向器(2)之间由大弹簧(30)定位，单向器(2)内由牙盘转套(37)、小弹簧(38)控制气动离合，单向器(2)上的启动齿轮(39)与柴油发动机上的飞轮啮合联接。
2、根据权利要求1所述的一种柴油发动机的涡轮式气起动装置，其特征在于：所述的连接壳体(1)的中间位置为连接板(31)，连接板(31)上设有三个连接孔(9)，在壳体(1)的左端部设有(12)个螺孔(33)，在壳体(1)的中间为单向器腔(32)，在壳体(1)的右部设有轴承孔(34)，在壳体(1)的左侧部设有三个进气孔(35、36)。
3、根据权利要求1所述的一种柴油发动机的涡轮式气起动装置，其特征在于：所述的行星减速器(3)，在驱动轴(6)的右中部装有轴承(46)，在轴承(46)上装有行星齿圈(42)，在驱动轴(6)的右部装有行星架(22)，在行星架(22)的前部联接太阳轮(51)，在太阳轮(51)上均布三个行星齿轮(44)，行星齿轮(44)装在行星轴(43)上，中间为轴承(45)，行星轴(43)固定在行星架(22)上，行星齿轮(44)围绕太阳轮(51)啮合联接，行星齿轮(44)外部同时与行星齿圈(42)啮合联接；在行星齿圈(42)、行星齿轮(44)、太阳轮(51)的外部为固定盘(47)，并由螺钉(48)固定在行星轴(43)上；在行星齿圈(42)的左外部装有滑套(25)及其上的密封圈(17)、导向环(18)，滑套(25)与行星齿圈(42)之间设有密封圈(21)；行星齿圈(42)中部设有连接板(50)，并通过其上的连接孔(52)与壳体(1)固定；在轴承(46)左部装有油封(49)。
4、根据权利要求1所述的一种柴油发动机的涡轮式气起动装置，其特征在于：所述的涡轮驱动机构(4)，在涡轮壳体(55)的上部为进气道(10)，在涡轮壳体(55)的中间为涡轮轴(8)，在涡轮轴(8)的左部为轴齿轮(63)，在涡轮轴(8)与涡轮壳体(55)之间装有轴承(59、60)，并定位，在涡轮轴(8)右中部装有活塞环(56)，活塞环(56)与涡轮壳体(55)之间由密封圈(57、58)密封；在涡轮壳体(55)内右部依次装有内叶轮(28)、涡轮转子(29)、外叶轮(24)，并由螺母(23)固定在涡轮轴(8)上；外叶轮(24)与涡轮壳体(55)之间由卡箍(15)固定；进气道(10)与无轨胶轮车的空气压缩机联接；涡轮轴(8)的左端部为轴齿轮(63)，轴齿轮(63)与行星减速器(3)的太阳轮(51)对应联接；外叶轮(24)的右部设有连接孔(75)，并通过双头螺柱(12)联接消声器(5)；在轴承(59、60)与涡轮壳体(55)之间由密封圈(61、62)密封，在进气道(10)的两侧设有连接孔(53)。
5、根据权利要求1所述的一种柴油发动机的涡轮式气起动装置，其特征在于：所述的涡轮转子(29)为圆盘式斜齿结构，在涡轮转子(29)的中间为孔(65)，左端为锥形面(64)，锥形面(64)外侧设有三个气孔(40)，在外圆部设有40个圆周齿(66)，并均布，在左端部设有42个端面外齿(67)、30个端面内齿(68)，并均布，圆周齿(66)、端面外齿(67)、端面内齿(68)齿形方向相同，均为逆时针方向，其斜度角均为19.5°。
6、根据权利要求1所述的一种柴油发动机的涡轮式气起动装置，其特征在于：所述的内叶轮(28)为圆盘式斜齿结构，内叶轮(28)的中间为孔(71)，其外圆部设有29个圆周斜齿(69)，左端部设有12个减重孔(70)，圆周斜齿(69)的齿形方向为逆时针方向，其斜度角均为19.5°。
7、根据权利要求1所述的一种柴油发动机的涡轮式气起动装置，其特征在于：所述的外叶轮(24)为圆盘式端面斜齿状，在外叶轮(24)的中间为孔(72)，其外部设有环形槽(41)，在右端面设有三个螺孔(75)，在左端面设有22个端面外齿(73)、26个端面内齿(74)，并均布，端面外齿(73)与端面内齿(74)的齿形方向相反，端面外齿(73)的齿形方向为逆时针方向，端面内齿(74)的齿形方向为顺时针方向，其斜度角均为19.5°。
8、根据权利要求1所述的一种柴油发动机的涡轮式气起动装置，其特征在于：所述的消声器(5)，在消声器壳体(80)的上、中、下位置设有三个双头螺柱(12)，并由螺母(13)固定，在壳体(80)的上部设有短套(85)、长套(84)，在长套(84)、短套(85)之间为挡风板(81)，挡风板(81)上部联接上滤风罩(82)、下部联接下滤风罩(83)，消声器壳体(80)的上部为上盖(86)、下部为下盖(87)、左部为左盖(90)，上滤风罩(82)、下滤风罩(83)上设有数个消音孔。
9、根据权利要求1所述的一种柴油发动机的涡轮式气起动装置，其特征在于：所述的单向器(2)，外部为单向器壳体(91)，在单向器壳体(91)的内左部设有挡圈(79)、牙盘转套(37)，牙盘转套(37)左部联接启动齿轮(39)、右部联接花键套(98)，在花键套(98)外部设有定位小弹簧(38)、平垫(96)、距离套(95)，在距离套(95)上部为橡胶圈(77)，在花键套(98)右外部设有衬套(93)、止块(94)、挡圈(78)；启动齿轮(39)固定在轴承(99)上并联接柴油发动机，单向器壳体(91)内部为驱动轴孔(76)，牙盘转套(37)、小弹簧(38)、花键套(98)完成自动离合功能。
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| CN102261296A (zh) * | 2010-05-31 | 2011-11-30 | 三一重型装备有限公司 | 一种柴油机气启动保护装置及包括该装置的气启动柴油机 |
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| CN109113909A (zh) * | 2017-06-22 | 2019-01-01 | 襄阳联航动力技术有限公司 | 一种内燃机气动起动系统 |
| CN111119485A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-08 | 温州燧人智能科技有限公司 | 一种无需电机驱动的喷浆机 |
-
2008
- 2008-07-25 CN CN200810055485A patent/CN100585164C/zh active Active
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