RU2104902C1

RU2104902C1 - Hydraulic blade drive for turnable shaft

Info

Publication number: RU2104902C1
Application number: RU96108685A
Authority: RU
Inventors: Л.Ф. Огарков; Н.А. Шиманский
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт судового машиностроения"
Priority date: 1996-04-23
Filing date: 1996-04-23
Publication date: 1998-02-20

Abstract

FIELD: shipbuilding. SUBSTANCE: hydraulic blade drive includes housing consisting of rigidly interconnected lower and upper parts; lower part is secured to ship's hull; drive is also provided with turnable rotor mounted in housing and rigidly connected with rudder stock. Inner surface of housing and rotor is ball-shaped. Rotor has circular torous cavity bounded by ball-shaped surface of housing where movable blades are mounted. Movable blades are rigidly connected with rotor by means of semicircular keys. Blades are engageable with ball-shaped surface of housing by means of seals. Provision is also made for fixed blades engageable with torous surface of rotor by means of seal and connected with housing by means of self-aligning device which is made in form of cylindrical holders with longitudinal slots where cylindrical retainers having flats are mounted; they are secured on housing. EFFECT: enhanced reliability. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области судостроения, в частности, к гидравлическим приводам, применяемым в рулевых машинах для поворота баллера руля. The invention relates to the field of shipbuilding, in particular, to hydraulic drives used in steering machines to rotate the steering wheel.

Известны гидравлические лопастные приводы, содержащие корпус, ротор, подвижные и неподвижные лопасти, а также уплотнения лопастей, ротора и корпуса [1]. Known hydraulic blade drives containing a housing, a rotor, movable and fixed blades, as well as seals of the blades, rotor and housing [1].

Однако, известные лопастные приводы имеют сложные прямоугольной формы уплотнения подвижных и неподвижных лопастей, что не позволяет получить высокий объемный КПД, а также не обеспечивают самоустановки поворотного вала при изменении положения его оси под действием внешних усилий. However, the known blade drives have a complex rectangular shape of the seal of the movable and fixed blades, which does not allow to obtain high volumetric efficiency, and also do not provide self-installation of the rotary shaft when changing the position of its axis under the action of external forces.

Известен гидравлический лопастной привод поворотного вала, содержащий корпус, выполненный из верхней и нижней частей, жестко связанных между собой, поворотный ротор, установленный в корпусе и жестко связанный с баллером руля, подвижные лопасти, соединенные с ротором, и неподвижные лопасти, соединенные с корпусом, при этом внутренние поверхности корпуса и ротора выполнены шарообразными, а подвижные и неподвижные лопасти герметично расположены в кольцевой полости [2]. Known hydraulic rotary drive rotary shaft drive, comprising a housing made of upper and lower parts, rigidly interconnected, a rotary rotor mounted in the housing and rigidly connected with the rudder balloon, movable blades connected to the rotor, and fixed blades connected to the housing, while the inner surface of the housing and the rotor are made spherical, and the movable and fixed blades are hermetically located in the annular cavity [2].

Это техническое решение принято за прототип. This technical solution is taken as a prototype.

К недостаткам этого привода следует отнести сравнительно большие массогабаритные характеристики и недостаточно высокий объемный КПД, что обусловлено тем, что торообразная кольцевая полость выполнена в корпусе, а лопасти в местах контакта корпуса с ротором имеют острые трудноуплотняемые угловые формы. The disadvantages of this drive include relatively large weight and size characteristics and insufficiently high volumetric efficiency, which is due to the fact that the toroidal annular cavity is made in the housing, and the blades in the places of contact of the housing with the rotor have sharp, difficult to seal angular shapes.

Изобретение направлено на снижение массогабаритных характеристик привода и повышение его объемного КПД. The invention is directed to reducing the overall dimensions of the drive and increasing its volumetric efficiency.

Это достигается тем, что в гидравлическом лопастном приводе поворотного вала, преимущественно баллера руля, содержащем корпус, выполненный из верхней и нижней частей, жестко связанных между собой, поворотный ротор, установленный в корпусе и жестко связанный с баллером руля, подвижные лопасти, соединенные с ротором, и неподвижные лопасти, соединенные с корпусом, при этом внутренние поверхности корпуса и ротора выполнены шарообразными, а подвижные и неподвижные лопасти герметично расположены в кольцевой полости, кольцевая полость выполнена торообразной в роторе и ограничена шарообразной поверхностью корпуса. При этом подвижные лопасти, контактирующие с шарообразной поверхностью корпуса посредством уплотнений, жестко соединены о ротором полукольцевыми шпонками, а неподвижные лопасти, контактирующие с торообразной поверхностью ротора посредством уплотнений, соединены с корпусом приспособлением для самоустановки. Приспособление для самоустановки неподвижных лопастей представляет собой цилиндрические держатели с продольными пазами, в которых установлены цилиндрические фиксаторы с лысками, закрепленные на корпусе. This is achieved by the fact that in the hydraulic blade drive of the rotary shaft, mainly of the rudder balloon, comprising a housing made of upper and lower parts rigidly interconnected, a rotary rotor installed in the housing and rigidly connected to the rudder balloon, movable blades connected to the rotor and fixed blades connected to the housing, while the inner surfaces of the housing and rotor are spherical, and the movable and fixed blades are hermetically located in the annular cavity, the annular cavity is made on a toroidal in the rotor and limited by the spherical surface of the housing. In this case, the movable blades in contact with the spherical surface of the housing by means of seals are rigidly connected to the rotor by half-ring dowels, and the fixed blades in contact with the toroidal surface of the rotor by means of seals are connected to the housing by a self-alignment device. The device for self-installation of fixed blades is a cylindrical holders with longitudinal grooves in which cylindrical clamps with flats are mounted on the body.

Заявляемая совокупность существенных признаков, ограничительных и отличительных, обеспечивает снижение массо-габаритных характеристик привода и повышение его объемного КПД. The inventive combination of essential features, restrictive and distinctive, reduces the mass-dimensional characteristics of the drive and increase its volumetric efficiency.

Изобретение неизвестно из уровня техники, оно является новым, имеет изобретательский уровень и подложит правовой охране. The invention is not known from the prior art, it is new, has an inventive step and is subject to legal protection.

На фиг. 1 изображен гидравлический лопастной привод поворотного вала (вид в плане, в разрезе), на фиг. 2 - то же (разрез А-А). In FIG. 1 shows a hydraulic blade drive of a rotary shaft (plan view, sectional view), FIG. 2 - the same (section AA).

Гидравлический лопастной привод содержит корпус 1, выполненный из верхней и нижней частей, жестко связанных между собой, при этом нижняя часть крепится к корпусу судна (не показано) и поворотный ротор 2, установленный в корпусе и жестко связанный с баллером 3 руля. Внутренняя поверхность корпуса и ротора выполнены шарообразными. В кольцевой полости, выполненной торообразной в роторе и ограниченной шарообразной поверхностью корпуса, установлены подвижные лопасти 4, жестко соединенные с ротором полукольцевыми шпонками 5 и контактирующие с шарообразной поверхностью корпуса посредством уплотнений 6; неподвижные лопасти 7, контактирующие с торообразной поверхностью ротора посредством уплотнений 8 и соединенные с корпусом приспособлением для самоустановки. Это приспособление для самоустановки неподвижных лопастей представляет собой цилиндрические держатели 9 с продольными пазами 10, в которых установлены цилиндрические фиксаторы 11 с лысками 12, закрепленные на корпусе. Лопасти 4 и 7 разделяют кольцевую полость на рабочие камеры 13, 14 и 15, 16. Верхняя и нижняя части ротора, контактирующие с шарообразной поверхностью корпуса, снабжены кольцевыми уплотнениями 17 и 18. С каждой стороны неподвижных лопастей 7 в корпусе выполнены каналы 19, 20 и 21, 22 для подвода и отвода рабочей жидкости от источника питания (не показан). The hydraulic blade drive contains a housing 1 made of upper and lower parts rigidly connected to each other, while the lower part is attached to the hull of the vessel (not shown) and a rotary rotor 2 mounted in the hull and rigidly connected to the rudder balloon 3. The inner surface of the housing and the rotor are made spherical. In the annular cavity, made toroidal in the rotor and bounded by a spherical surface of the casing, movable blades 4 are mounted rigidly connected to the rotor by half-ring dowels 5 and in contact with the spherical surface of the casing by means of seals 6; fixed blades 7 in contact with the toroidal surface of the rotor by means of seals 8 and connected to the housing by a device for self-installation. This device for the self-installation of fixed blades is a cylindrical holders 9 with longitudinal grooves 10, in which are mounted cylindrical clamps 11 with flats 12, mounted on the housing. The blades 4 and 7 divide the annular cavity into the working chambers 13, 14 and 15, 16. The upper and lower parts of the rotor in contact with the spherical surface of the housing are provided with ring seals 17 and 18. On each side of the stationary blades 7 in the housing are channels 19, 20 and 21, 22 for supplying and discharging a working fluid from a power source (not shown).

Гидравлический лопастной привод поворотного вала работает следующим образом. The hydraulic blade drive of the rotary shaft operates as follows.

При подаче рабочей жидкости под давлением от источника питания (не показан) в каналы 19 и 21 и, следовательно, в рабочие камеры 13 и 15 лопасти 4 с ротором 2 и баллером 3 руля поворачиваются по часовой стрелке. В это время из рабочих камер 14 и 16 через каналы 20 и 22 рабочая жидкость вытесняется. When applying the working fluid under pressure from a power source (not shown) to the channels 19 and 21 and, therefore, to the working chambers 13 and 15, the blades 4 with the rotor 2 and the rudder 3 of the steering wheel turn clockwise. At this time, from the working chambers 14 and 16, through the channels 20 and 22, the working fluid is displaced.

При подаче рабочей жидкости в камеры 14 и 16 и вытеснении ее из камер 13 и 15 ротор 2, а вместе с ним и баллер 3 руля поворачиваются против часовой стрелки. When applying the working fluid to the chambers 14 and 16 and displacing it from the chambers 13 and 15, the rotor 2, and with it the rudder 3, rotate counterclockwise.

Деформации и перемещения баллера 3, связанные с изменением положения его оси, под действием внешних усилий, передающиеся на ротор 2, компенсируются за счет того, что внутренняя поверхность корпуса 1 привода и соответствующие ей поверхности ротора 2, выполнены шарообразными, а неподвижные лопасти 7 кинематически развязаны от корпуса 1 и имеют возможность самоустанавливаться совместно с ротором 2. Самоустановка неподвижных лопастей 7 обеспечивается тем, что они при изменении положения оси ротора 2 могут поворачиваться на цилиндрических держателях 9 и вместе с последними перемещаться по лыскам 12 цилиндрических фиксаторов 11, закрепленных на корпусе 1. The deformations and movements of the balloon 3, associated with a change in the position of its axis, under the influence of external forces, transmitted to the rotor 2, are compensated by the fact that the inner surface of the housing 1 of the drive and the corresponding surface of the rotor 2 are spherical, and the stationary blades 7 are kinematically unbound from the housing 1 and have the ability to self-install together with the rotor 2. Self-installation of the fixed blades 7 is ensured by the fact that they, when changing the position of the axis of the rotor 2, can rotate on cylindrical holding bodies 9 and together with the latter move along the flats 12 of the cylindrical clamps 11, mounted on the housing 1.

Предварительная оценка промышленной применимости изобретения показывает, что его использование позволит снизить массогабаритные характеристики привода на 10 - 15% и повысить его объемный КПД на 5 - 8% за счет того, что кольцевая полость, разделяемая подвижными и неподвижными лопастями на рабочие камеры, выполнена торообразной в роторе и ограничена шарообразной поверхностью корпуса, а лопасти в местах контакта корпуса с ротором имеют тупые, значительно легче уплотняемые формы. A preliminary assessment of the industrial applicability of the invention shows that its use will reduce the weight and size characteristics of the drive by 10-15% and increase its volumetric efficiency by 5-8% due to the fact that the annular cavity separated by movable and fixed blades on the working chambers is toroidal in the rotor and is limited by the spherical surface of the housing, and the blades at the points of contact of the housing with the rotor have blunt, much more easily sealed forms.

Claims

1. Hydraulic blade drive of a rotary shaft, mainly of a rudder balloon, comprising a housing made of upper and lower parts rigidly connected to each other, a rotary rotor mounted in the housing and rigidly connected to the rudder balloon, movable blades connected to the rotor, and fixed blades connected to the housing, while the inner surfaces of the housing and the rotor are spherical, and the movable and stationary blades are hermetically located in the annular cavity, characterized in that the annular cavity is made t spherical in the rotor and limited by the spherical surface of the casing, while the movable blades in contact with the spherical surface of the casing by means of seals are rigidly connected to the rotor by half-rings, and the fixed blades in contact with the toroidal surface of the rotor by means of seals are connected to the casing by means of a self-installation device.

2. The drive according to claim 1, characterized in that the device for self-installation of fixed blades is a cylindrical holders with longitudinal grooves, in which are mounted cylindrical clamps with flats mounted on the housing.