RU139028U1

RU139028U1 - ROTARY HYDRAULIC MACHINE

Info

Publication number: RU139028U1
Application number: RU2013150575/06U
Authority: RU
Inventors: Глеб Юрьевич Волков; Дмитрий Алексеевич Курасов
Priority date: 2013-11-13
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2014-04-10

Abstract

Роторная гидромашина, содержащая корпус, кривошип, расположенный по центральной оси корпуса, на котором установлено солнечное колесо с двумя венцами, имеющими внешние зубья, два неподвижных эпициклических колеса с внутренними зубьями, оси которых смещены относительно центральной оси корпуса в противоположных направлениях на расстояние, равное эксцентриситету кривошипа, две пары плавающих сателлитов, взаимодействующих с солнечным и эпициклическими колесами, три плоских кольца, жестко связанных с корпусом, впускные и выпускные каналы, выполненные в элементах корпуса, отличающаяся тем, что венцы солнечного колеса жестко закреплены на втулке, охватывающей эксцентричную шейку кривошипа, а диаметр малой концентричной цапфы кривошипа меньше диаметра его эксцентричной шейки не менее чем на удвоенную величину эксцентриситета.A rotary hydraulic machine comprising a housing, a crank located on the central axis of the housing, on which a sun wheel with two crowns having external teeth is mounted, two fixed epicyclic wheels with internal teeth, the axes of which are offset from the central axis of the housing in opposite directions by a distance equal to the eccentricity a crank, two pairs of floating satellites interacting with the solar and epicyclic wheels, three flat rings rigidly connected to the body, inlet and outlet channels, made in the elements of the housing, characterized in that the crowns of the sun wheel are rigidly mounted on a sleeve covering the eccentric neck of the crank, and the diameter of the small concentric pin of the crank is less than the diameter of its eccentric neck by at least twice the amount of eccentricity.

Description

Полезная модель относится к гидромашинам объемного вытеснения с вращающимися рабочими органами. Она может использоваться в насосах и двигателях.The utility model relates to volumetric displacement hydraulic machines with rotating working bodies. It can be used in pumps and motors.

В настоящее время для нагнетания и напорного перемещения вязких жидкостей, обладающих смазывающими свойствами, широко применяют шестеренные насосы с внутренним или внешним зацеплением круглых зубчатых колес, имеющих неподвижные оси (Башта Т.М. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем. - М.: Машиностроение, 1974. - 606 с. - стр. 311). Эти насосы просты по конструкции, однако, их недостатком является относительно малый полезный объем, который ограничен пространством между впадинами зубьев и корпусом. Подобные шестеренные насосы эффективны только при достаточно больших скоростях вращения ротора и только для жидкостей.Currently, for pumping and pressure transfer of viscous fluids with lubricating properties, gear pumps with internal or external gearing of circular gears with fixed axes are widely used (TM Bashta. Volumetric pumps and hydraulic hydraulic motors. - M.: Mechanical engineering, 1974.- 606 p. - p. 311). These pumps are simple in design, however, their disadvantage is the relatively small usable volume, which is limited by the space between the tooth cavities and the housing. Such gear pumps are effective only at sufficiently high rotor speeds and only for liquids.

Известны планетарные шестеренные гидромашины с плавающими сателлитами (RU 2116513, МПК F04C 2/08, опубл. 1998, а также RU 2137943, SU 484710, SU 1403993, WO 0166948, US 6230823, DE 3542913 и др.). Такие гидромашины содержат некруглые центральные колеса для внутреннего и внешнего зацепления, расположенные соосно, сопряженные с ними плавающие сателлиты и торцовые крышки с каналами подвода и отвода рабочей среды. В подобных гидромашинах рабочий объем определяется пространством между сателлитами, который больше объема, заключенного между зубьями. Недостатком таких гидромашин является сложность изготовления некруглых зубчатых колес.Known planetary gear hydraulic machines with floating satellites (RU 2116513, IPC F04C 2/08, publ. 1998, as well as RU 2137943, SU 484710, SU 1403993, WO 0166948, US 6230823, DE 3542913, etc.). Such hydraulic machines contain non-circular central wheels for internal and external engagement, located coaxially, floating satellites mating with them and end caps with channels for supplying and discharging the working medium. In such hydraulic machines, the working volume is determined by the space between the satellites, which is larger than the volume enclosed between the teeth. The disadvantage of such hydraulic machines is the difficulty of manufacturing non-circular gears.

Известны планетарные гидромашины с плавающими сателлитами, одно из солнечных колес которых выполнено круглым. Так, например, гидромашина (SU 861734, МПК F04C 2/08, опубл. 1981, а также DE 288340, DE 19621051) имеет круглое солнечное колесо с внешними зубьями и некруглое солнечное колесо с внутренними зубьями. В гидромашине (WO 02052125, МПК F01C 1/10, опубл. 1981, а также WO 0166948) солнечное колесо с внутренними зубьями выполнено круглым, а солнечное колесо с внешними зубьями - некруглым. Общим недостатком таких гидромашин является наличие некруглых колес, вызывающее технологические сложности.Known planetary hydraulic machines with floating satellites, one of the sun wheels of which is made round. So, for example, a hydraulic machine (SU 861734, IPC F04C 2/08, publ. 1981, as well as DE 288340, DE 19621051) has a circular sun wheel with external teeth and a non-circular sun wheel with internal teeth. In a hydraulic machine (WO 02052125, IPC F01C 1/10, publ. 1981, and also WO 0166948), the sun wheel with internal teeth is round and the sun wheel with external teeth is non-circular. A common drawback of such hydraulic machines is the presence of non-circular wheels, causing technological difficulties.

Известна роторная гидромашина (GB 1158638, МПК F1C 1/12, опубл. 1969 - fig. 1-3), содержащая неподвижное круглое эпициклическое колесо с внутренними зубьями, круглое солнечное колесо с внешними зубьями, шарнирно закрепленное на вращающемся эксцентрике, ось вращения которого относительно корпуса смещена относительно оси эпициклического колеса на расстояние, равное эксцентриситету эксцентрика, два плавающих сателлита, взаимодействующих с эпициклическим и солнечным колесами, торцовые крышки и каналы подвода и отвода рабочей среды, выполненные в торцовой крышке и эпициклическом колесе. В проекции на торцовую плоскость центры сателлитов в исходном положении механизма расположены на одной прямой с совпадающими в этом положении центрами эпициклического и солнечного колес. Достоинство данной гидромашины - большой полезный объем рабочих полостей и высокая технологичность ее основных деталей.Known rotary hydraulic machine (GB 1158638, IPC F1C 1/12, publ. 1969 - fig. 1-3) containing a stationary circular epicyclic wheel with internal teeth, a circular sun wheel with external teeth, pivotally mounted on a rotating cam, the axis of rotation of which is relatively the housing is offset relative to the axis of the epicyclic wheel by a distance equal to the eccentricity of the eccentric, two floating satellites interacting with the epicyclic and solar wheels, end caps and channels for supplying and discharging the working medium, made in the ends th lid and epicyclic wheel. In the projection onto the end plane, the satellite centers in the initial position of the mechanism are located on one straight line with the centers of the epicyclic and sun wheels coinciding in this position. The advantage of this hydraulic machine is its large useful volume of working cavities and the high adaptability of its main parts.

Главный недостаток этой гидромашины заключается в том, что в определенных положениях солнечного колеса, сателлиты не могут «самостоятельно» выйти из «мертвого» положения. Для устранения указанного недостатка требуется дополнительная внешняя система, синхронизирующая вращения кривошипа с вращением солнечных шестерен вокруг собственной оси.The main disadvantage of this hydraulic machine is that in certain positions of the sun wheel, satellites cannot "independently" get out of the "dead" position. To eliminate this drawback, an additional external system is required that synchronizes the rotation of the crank with the rotation of the sun gears around its own axis.

Наиболее близкой по технической сущности предлагаемой конструции является гидромашина (GB 1158638 МПК F1C 1/12, опубл. 1969 - fig. 5), которая содержит корпус, два неподвижных эпициклических колеса с внутренними зубьями, оси которых смещены относительно центральной оси корпуса в противоположных направлениях, кривошип, расположенный по центральной оси корпуса, на котором установлены два солнечных колеса с внешними зубьями, две пары плавающих сателлитов, взаимодействующих с солнечными и эпициклическими колесами. Для герметизации рабочих полостей с торцов гидромашины и между полостями установлены три кольца, жестко связанные с корпусом, а на кривошипе закреплены три концентричных (относительно неподвижной оси кривошипа) диска, диаметр которых превышает диаметр солнечного колеса. Недостатки данной конструкции:The closest in technical essence of the proposed design is a hydraulic machine (GB 1158638 IPC F1C 1/12, publ. 1969 - fig. 5), which contains a housing, two fixed epicyclic wheels with internal teeth, the axes of which are offset from the central axis of the housing in opposite directions, a crank located on the central axis of the housing, on which two sun wheels with external teeth are mounted, two pairs of floating satellites interacting with the sun and epicyclic wheels. To seal the working cavities from the ends of the hydraulic machine and between the cavities, three rings are mounted rigidly connected to the housing, and three concentric (relative to the fixed axis of the crank) discs are fixed on the crank, the diameter of which exceeds the diameter of the sun wheel. The disadvantages of this design:

1) она не вполне работоспособна. Для обеспечения синхронного вращения солнечных колес на эксцентричной шейке кривошипа эти колеса должны быть жестко связаны между собой. На fig. 5 GB 1158638 такая связь отсутствует;1) it is not fully functional. To ensure synchronous rotation of the solar wheels on the eccentric neck of the crank, these wheels must be rigidly interconnected. On fig. 5 GB 1158638 no such connection;

2) конструкция уплотнений по торцам, является ненадежной т.к. технологически сложно обеспечить точное сопряжение подвижных звеньев с корпусом по трем поверхностям (двум торцовым и одной цилиндрической) с каждой стороны устройства. Еще более ненадежным элементом конструкции является эксцентричный диск, расположенный в центральной части кривошипа. Если он плавающий, то работает в условия неблагоприятных углов передачи давления, если жестко закреплен на кривошипе, то необходимая связь двух солнечных колес неосуществима.2) the design of the seals at the ends is unreliable since it is technologically difficult to ensure the exact coupling of the moving links with the housing along three surfaces (two end and one cylindrical) on each side of the device. An even more unreliable structural element is an eccentric disk located in the central part of the crank. If it is floating, it works in conditions of unfavorable pressure transmission angles, if it is rigidly fixed to the crank, then the necessary connection between the two sun wheels is not feasible.

Техническая задача полезной модели состоит в снижении трудоемкости изготовления и повышении надежности роторной гидромашины.The technical task of the utility model is to reduce the complexity of manufacturing and increase the reliability of a rotary hydraulic machine.

Техническим результатом является создание конструкции роторной гидромашины, не содержащей ненадежных и нетехнологичных элементов, обеспечивающей при этом гарантированное преодоление сателлитами «мертвых» точек и качественное уплотнение рабочих полостей.The technical result is the creation of the design of a rotary hydraulic machine that does not contain unreliable and low-tech elements, while ensuring guaranteed overcoming by satellites of “dead” points and high-quality sealing of working cavities.

Технический результат достигается за счет того, что в роторной гидромашине, содержащей корпус, кривошип, расположенный по центральной оси корпуса, на котором установлено солнечное колесо с двумя венцами, имеющими внешние зубья, два неподвижных эпициклических колеса с внутренними зубьями, оси которых смещены относительно центральной оси корпуса в противоположных направлениях на расстояние, равное эксцентриситету кривошипа, две пары плавающих сателлитов, взаимодействующих с солнечным и эпициклическими колесами, три плоских кольца, жестко связанных с корпусом, впускные и выпускные каналы, выполненные в элементах корпуса, венцы солнечного колеса жестко закреплены на втулке, охватывающей эксцентричную шейку кривошипа, а диаметр малой концентричной цапфы кривошипа меньше диаметра его эксцентричной шейки не менее чем на удвоенную величину эксцентриситета.The technical result is achieved due to the fact that in a rotary hydraulic machine containing a housing, a crank located on the central axis of the housing, on which a sun wheel with two crowns having external teeth is mounted, two stationary epicyclic wheels with internal teeth whose axes are offset relative to the central axis hulls in opposite directions by a distance equal to the eccentricity of the crank, two pairs of floating satellites interacting with the solar and epicyclic wheels, three flat rings, connected to the housing, inlet and outlet passages formed in the housing elements, the sun gear rims is rigidly secured to the sleeve embracing the neck of the eccentric crank, and a small diameter concentric crank pins less than the diameter of its neck eccentric to not less than twice the amount of eccentricity.

Благодаря тому, что два венца солнечного колеса жестко связаны между собой втулкой, при прохождении одним из венцов «мертвого положения» другой венец продолжает вращать это колесо. Таким образом, в отличие от приведенной на рисунке прототипа, предлагаемая конструкция с кинематической точки зрения работоспособна. Уменьшенный на указанную величину диаметр малой концентрической цапфы кривошипа необходим для осуществления сборки устройства. В предлагаемой конструкции уплотнение рабочих полостей происходит по плоским торцам неподвижных колец, что обеспечивает надежное уплотнение и технологично.Due to the fact that the two crowns of the solar wheel are rigidly interconnected by a sleeve, when one of the crowns passes the “dead position”, the other crown continues to rotate this wheel. Thus, in contrast to the prototype shown in the figure, the proposed design is operable from a kinematic point of view. The diameter of the small concentric pin of the crank, reduced by the indicated value, is necessary for assembling the device. In the proposed design, the sealing of the working cavities occurs along the flat ends of the fixed rings, which ensures reliable sealing and is technologically advanced.

Примеры реализации изобретения иллюстрируются чертежами.Examples of the invention are illustrated by drawings.

На фигуре 1 показана конструкция роторной гидромашины в осевом разрезе, на фигуре 2 - ее осевой разрез по Б-Б.The figure 1 shows the design of the rotary hydraulic machine in an axial section, in figure 2 - its axial section along BB.

Роторная гидромашина содержит кривошип 2, установленный в корпусе 1 на подшипниках качения 3, 4. Концентрические цапфы кривошипа 2 имеют разные диаметры, причем диаметр малой концентричной цапфы 11 меньше диаметра эксцентричной шейки кривошипа 2 не менее чем на удвоенную величину эксцентриситета e, а диаметр большей цапфы 10 превышает диаметр эксцентричной шейки кривошипа. Выпадение кривошипа 2 из корпуса 1 предотвращает гайка 12. На эксцентричную шейку кривошипа 2 надето солнечное колесо, состоящее из двух венцов 5, имеющих внешние зубья, жестко связанных втулкой 9. На корпусе 1 неподвижно закреплены два эпициклических колеса 6 с внутренними зубьями. Оси колес 6 смещены относительно центральной оси корпуса 1 в противоположных направлениях на расстояние, равное эксцентриситету е кривошипа 2. С солнечным и эпициклическими колесами взаимодействуют две пары плавающих сателлитов 7. Рабочие полости гидромашины ограничены тремя плоскими кольцами 8, жестко связанными с корпусом 1. Впускные и выпускные каналы, выполненные в элементах корпуса, например в боковых кольцах 8, на рисунках не показаны.The rotary hydraulic machine contains a crank 2 mounted in a housing 1 on rolling bearings 3, 4. The concentric trunnions of the crank 2 have different diameters, and the diameter of the small concentric trunnion 11 is less than the diameter of the eccentric neck of the crank 2 by at least twice the eccentricity e, and the diameter of the larger trunnion 10 exceeds the diameter of the eccentric neck of the crank. The nut 12 prevents the loss of the crank 2 from the housing 1. A sun wheel is worn on the eccentric neck of the crank 2, consisting of two crowns 5 having external teeth rigidly connected by a sleeve 9. Two epicyclic wheels 6 with internal teeth are fixedly mounted on the housing 1. The axles of the wheels 6 are offset relative to the central axis of the housing 1 in opposite directions by a distance equal to the eccentricity e of the crank 2. Two pairs of floating satellites interact with the solar and epicyclic wheels 7. The working cavities of the hydraulic machine are limited by three flat rings 8 rigidly connected to the housing 1. Inlet and exhaust channels made in the elements of the housing, for example in the side rings 8, are not shown in the figures.

В режиме насоса роторная гидромашина работает следующим образом. При вращении кривошипа 2 с посаженным на его эксцентричной шейке солнечным колесом плавающие сателлиты 7, взаимодействующие с венцами 5 солнечного колеса, обкатываются по внутренним венцам неподвижного эпициклического колеса 6. В результате движения звеньев объемы рабочих полостей, заключенных между торцовыми плоскостями колец 8 и поверхностями всех зубчатых колес, циклически изменяются. При этом в полостях, объем которых увеличивается, происходит всасывание, а в полостях, объем которых уменьшается - нагнетание. При работе гидромашины в режиме гидро- или пневмодвигателя рабочая среда через каналы, выполненные в элементах корпуса, подается под давлением, а движение снимается с вала кривошипа 2.In pump mode, the rotary hydraulic machine operates as follows. When the crank 2 rotates with the sun wheel mounted on its eccentric neck, floating satellites 7 interacting with the sun wheel rims 5 run around the inner rims of the stationary epicyclic wheel 6. As a result of the links moving, the volumes of working cavities enclosed between the end planes of rings 8 and the surfaces of all gear wheels are cyclically changed. In this case, in the cavities, the volume of which increases, absorption occurs, and in the cavities, the volume of which decreases - injection. When the hydraulic machine is in the hydraulic or air motor mode, the working medium is supplied under pressure through the channels made in the housing elements, and the movement is removed from the crank shaft 2.

Представляется перспективным использование гидромашины в насосах для перекачки нефти и мазута, в насосах-дозаторах для различных жидкостей, в насосах и двигателях гидроприводов, в пневмодвигателях, в вакуумных насосах низкого вакуума.It seems promising to use a hydraulic machine in pumps for pumping oil and fuel oil, in metering pumps for various liquids, in pumps and hydraulic drives, in air motors, in low vacuum pumps.

Claims

A rotary hydraulic machine comprising a housing, a crank located on the central axis of the housing, on which a sun wheel with two crowns having external teeth is mounted, two fixed epicyclic wheels with internal teeth, the axes of which are offset from the central axis of the housing in opposite directions by a distance equal to the eccentricity a crank, two pairs of floating satellites interacting with the solar and epicyclic wheels, three flat rings rigidly connected to the body, inlet and outlet channels, made in the elements of the housing, characterized in that the crowns of the sun wheel are rigidly mounted on a sleeve covering the eccentric neck of the crank, and the diameter of the small concentric pin of the crank is less than the diameter of its eccentric neck by at least twice the amount of eccentricity.