RU2241141C2 - Hydraulic machine - Google Patents
Hydraulic machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2241141C2 RU2241141C2 RU2003100057/06A RU2003100057A RU2241141C2 RU 2241141 C2 RU2241141 C2 RU 2241141C2 RU 2003100057/06 A RU2003100057/06 A RU 2003100057/06A RU 2003100057 A RU2003100057 A RU 2003100057A RU 2241141 C2 RU2241141 C2 RU 2241141C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- displacer
- rotor
- working chamber
- working
- cylindrical
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Reciprocating Pumps (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое техническое решение относится к гидравлическому машиностроению, а именно к гидромашинам, используемым в качестве насосов, гидравлических приводов и двигателей, а более конкретно к гидромашинам объемного вытеснения, в которых всасывание и вытеснение жидкости производится в результате перемещения в рабочей камере устройства рабочих органов-вытеснителей.The proposed technical solution relates to hydraulic engineering, namely, hydraulic machines used as pumps, hydraulic drives and motors, and more particularly to volumetric displacement hydraulic machines, in which liquid is sucked and displaced as a result of movement of working displacing bodies in the working chamber of the device.
Предлагаемая гидромашина обладает многими признаками однопоршневой гидромашины, в которой перемещение жидкости осуществляется путем вытеснения ее из неподвижной камеры вытеснителем-поршнем. Под рабочей камерой поршневой объемной гидромашины понимается ограниченное пространство, попеременно сообщающееся со входом и выходом жидкости. Рабочим органом поршневой гидромашины, непосредственно совершающим вытеснение жидкости из рабочей камеры, является вытеснитель-поршень. В поршневых машинах магистраль нагнетания всегда напрямую сообщена с магистралью всасывания через рабочую камеру, поэтому вход и выход в рабочую камеру всегда снабжены системой клапанов: всасывающим и нагнетательным, в основном нагруженными пружинами.The proposed hydraulic machine has many features of a single-piston hydraulic machine, in which the movement of fluid is carried out by displacing it from a stationary chamber by a displacer-piston. Under the working chamber of a piston volumetric hydraulic machine is meant limited space, alternately communicating with the inlet and outlet of the fluid. The working body of the piston hydraulic machine, directly performing the displacement of fluid from the working chamber, is a displacer-piston. In reciprocating machines, the discharge line is always directly connected to the suction line through the working chamber, therefore, the inlet and outlet of the working chamber are always equipped with a valve system: suction and discharge, mainly loaded with springs.
Сходство однопоршневой и предложенной гидромашин проявляется также и в том, что в одном из вариантов в рабочей камере предложенной гидромашины содержится один вытеснитель.The similarity of the single piston and the proposed hydraulic machines is also manifested in the fact that in one of the options in the working chamber of the proposed hydraulic machine contains one displacer.
Рабочая камера поршневой гидромашины попеременно работает то только на всасывание, то только на нагнетание, и клапаны при этом работают попеременно, то всасывающий, то нагнетательный [Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам. Минск: “Вышейшая школа”, 1985, с. 211].The working chamber of the piston hydraulic machine alternately works only for suction, then only for discharge, and the valves work alternately, then suction, then discharge [Reference manual for hydraulics, hydraulic machines and hydraulic drives. Minsk: “Higher School”, 1985, p. 211].
Все, описанное выше, относится и к предлагаемой гидромашине, отличия заключаются в следующем.Everything described above applies to the proposed hydraulic machine, the differences are as follows.
1. В поршневых гидромашинах одностороннего действия поршень-вытеснитель никогда не делит рабочую камеру на зоны всасывания и нагнетания. В предложенной гидромашине большую часть цикла вытеснитель делит рабочую полость на зоны всасывания и нагнетания, и только незначительный период цикла вытеснитель не является разделителем между полостями всасывания и нагнетания.1. In single-acting piston hydraulic machines, the displacer piston never divides the working chamber into suction and discharge zones. In the proposed hydraulic machine, for most of the cycle, the displacer divides the working cavity into suction and discharge zones, and only a small period of the displacer cycle is not a separator between the suction and discharge cavities.
2. Второе отличие предлагаемой гидромашины от однопоршневой машины одностороннего действия в том, что в цикле ее работы отсутствует период всасывания, т.к. всасывание жидкости происходит одновременно с нагнетанием, и график подачи жидкости предлагаемой машиной похож на график поршневой гидромашины двухстороннего действия.2. The second difference of the proposed hydraulic machine from a single-piston single-acting machine is that in the cycle of its operation there is no suction period, because the liquid is sucked in simultaneously with the injection, and the fluid supply schedule of the proposed machine is similar to the schedule of a double-acting piston hydraulic machine.
3. В поршневых машинах всасывающий и нагнетательный клапаны работают попеременно, в предложенной же гидромашине всасывающий и нагнетательный клапаны работают одновременно, синхронно.3. In reciprocating machines, the suction and discharge valves operate alternately; in the proposed hydraulic machine, the suction and discharge valves operate simultaneously, synchronously.
4. Вытеснитель в известных поршневых гидромашинах совершает возвратно-поступательное движение и для работы требует от обычных двигателей промежуточного кривошипно-шатунного механизма, предложенная же гидромашина работает непосредственно от обычных двигателей, сообщающих его рабочему органу вращательное движение.4. The displacer in the known reciprocating hydraulic machines makes a reciprocating motion and requires an intermediate crank mechanism for conventional engines, while the proposed hydraulic machine works directly from conventional engines, which communicate rotational motion to its working body.
Однако вращательное движение рабочего органа гидравлических машин является основным признаком роторных гидравлических машин, поэтому предлагаемая гидромашина обладает многими признаками роторной гидравлической машины, в которой вытеснение жидкости производится из рабочей камеры в результате вращательного движения рабочих органов-вытеснителей.However, the rotational movement of the working body of hydraulic machines is the main feature of rotary hydraulic machines, therefore, the proposed hydraulic machine has many features of a rotary hydraulic machine, in which the liquid is displaced from the working chamber as a result of the rotational movement of the working displacing bodies.
Рабочая камера роторной гидромашины ограничивается поверхностями составных элементов: статора, ротора и вытеснителя. По характеру движения рабочих органов - ротора и вытеснителя - движение вытеснителя роторной гидромашины роторно-вращательное. Роторные гидромашины, в отличие от поршневых гидромашин, характеризуются отсутствием всасывающих и напорных клапанов [Там же, с. 226].The working chamber of the rotary hydraulic machine is limited by the surfaces of the constituent elements: the stator, rotor and displacer. By the nature of the movement of the working bodies - the rotor and the displacer - the movement of the displacer of the rotary hydraulic machine is rotary-rotational. Rotary hydraulic machines, in contrast to piston hydraulic machines, are characterized by the absence of suction and pressure valves [Ibid., P. 226].
В роторных гидромашинах в процессе одного цикла работы никогда не возникает ситуация, когда магистраль всасывания жидкости напрямую через рабочую камеру сообщается с магистралью нагнетания. Это достигается множественностью вытеснителей. Между магистралями всасывания и нагнетания в камере устройства всегда находится тело одного или нескольких вытеснителей, разобщающих полости всасывания от полостей нагнетания.In rotary hydraulic machines, in the course of one operation cycle, a situation never arises when the liquid suction line communicates directly with the discharge line directly through the working chamber. This is achieved by a plurality of propellants. Between the suction and discharge lines in the device chamber there is always the body of one or more displacers, separating the suction cavity from the discharge cavities.
В отличие от роторных машин в предлагаемой гидромашине в рабочей камере может находиться только один вытеснитель, поэтому в предлагаемой гидромашине в течение одного цикла вытеснитель большую часть цикла является разграничителем между полостями всасывания и нагнетания в рабочей камере, но в течение того же цикла возникает ситуация, когда магистраль всасывания напрямую через рабочую камеру связана с магистралью нагнетания, поэтому устройство должно содержать всасывающие и нагнетательные клапаны. В поршневых гидромашинах, как уже указывалось, клапаны работают попеременно, в предложенном устройстве клапаны работают одновременно, синхронно.Unlike rotary machines, in the proposed hydraulic machine in the working chamber there can only be one displacer, therefore, in the proposed hydraulic machine during one cycle the displacer most of the cycle is a delimiter between the suction and discharge cavities in the working chamber, but during the same cycle a situation arises when the suction line is directly connected to the discharge line directly through the working chamber, therefore, the device must contain suction and discharge valves. In piston hydraulic machines, as already indicated, the valves operate alternately, in the proposed device, the valves operate simultaneously, synchronously.
Наиболее близким аналогом предложенному техническому решению по своему функциональному назначению и по большинству общих конструктивных признаков является роторная гидромашина по авт. свид. СССР №1707240 по кл. МПК F 04 С 2/00, принятая за прототип.The closest analogue to the proposed technical solution for its functional purpose and for most common design features is a rotary hydraulic machine according to ed. testimonial. USSR No. 1707240 by class IPC F 04
Известная гидромашина содержит корпус-статор с выполненной в нем цилиндрической рабочей камерой, в которой эксцентрично к ней и касательно к стенке рабочей камеры установлен цилиндрический ротор, жестко закрепленный на центральном приводном валу и образующий в рабочей камере серповидную полость, концы которой сообщены с всасывающим и нагнетающим патрубками, оснащенными всасывающим и нагнетательным клапанами, ротор, выполненный с продольным цилиндрическим пазом, в котором шарнирно, с возможностью качания относительно своей продольной оси и относительно ротора, установлен вытеснитель, выполненный в форме криволинейной призмы, образованной двумя пересекающимися цилиндрическими поверхностями, одна из которых - внешняя, описана из центра ротора радиусом, равным радиусу ротора, а вторая - внутренняя, описана из центра оси качания вытеснителя радиусом, превышающим максимальное расстояние от центра качания вытеснителя до цилиндрической стенки рабочей камеры, и равным радиусу паза в роторе, пересекающиеся цилиндрические поверхности образуют два ребра вытеснителя, одно из которых - рабочее ребро, постоянно взаимодействует с внутренней стенкой рабочей камеры посредством системы постоянного поджатия и крышки устройства, перекрывающие рабочую камеру с торцов.The known hydraulic machine comprises a stator housing with a cylindrical working chamber made in it, in which a cylindrical rotor is mounted eccentrically to it and tangentially to the wall of the working chamber, rigidly fixed to the central drive shaft and forming a crescent cavity in the working chamber, the ends of which are in communication with the suction and discharge nozzles equipped with suction and discharge valves, a rotor made with a longitudinal cylindrical groove in which it is articulated, with the possibility of swinging relative to its longitudinal the th axis and relative to the rotor, a displacer is installed, made in the form of a curved prism formed by two intersecting cylindrical surfaces, one of which is the outer one, described from the center of the rotor with a radius equal to the radius of the rotor, and the second inner one, described from the center of the swing axis of the displacer with a radius of exceeding the maximum distance from the center of oscillation of the displacer to the cylindrical wall of the working chamber, and equal to the radius of the groove in the rotor, intersecting cylindrical surfaces form two displacers ribs, one and where - the working edge constantly interacts with the inner wall of the working chamber through a system constant preload cap means and overlapping with the ends of the working chamber.
Очевидно, что предложенная гидромашина содержит ряд признаков как роторных, так и поршневых гидромашин, но по принципу воздействия на жидкость и по большинству конструктивных признаков и форме их исполнения она должна быть отнесена к роторным гидромашинам.It is obvious that the proposed hydraulic machine contains a number of features of both rotary and piston hydraulic machines, but according to the principle of action on the liquid and according to most design features and the form of their execution, it should be attributed to rotary hydraulic machines.
Сравнительный анализ признаков предложенной гидромашины и известных устройств показал, что:A comparative analysis of the features of the proposed hydraulic machines and known devices showed that:
статор с выполненной в нем цилиндрической камерой, в которой установлен цилиндрический ротор, присущ всем роторным гидромашинам;a stator with a cylindrical chamber made in it, in which a cylindrical rotor is installed, inherent in all rotary hydraulic machines;
ротор, установленный эксцентрично и касательно к стенке рабочей камеры, образующий в рабочей камере серповидную полость, концы которой сообщены с всасывающим и нагнетательным патрубками, известны из конструкций роторных пластинчатых гидромашин [Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам. Минск: “Вышейшая школа, 1985, с. 235].a rotor mounted eccentrically and tangentially to the wall of the working chamber, forming a crescent-shaped cavity in the working chamber, the ends of which are in communication with the suction and discharge nozzles, are known from the designs of rotary vane hydraulic machines [Reference manual for hydraulics, hydraulic machines and hydraulic drives. Minsk: “Higher School, 1985, p. 235].
Всасывающие и нагнетательные клапаны широко известны, используются в поршневых гидравлических машинах и в предложенном техническом решении применяются по своему прямому назначению.Suction and discharge valves are widely known, are used in piston hydraulic machines, and in the proposed technical solution they are used for their intended purpose.
Выполнение ротора с продольным цилиндрическим пазом, в котором шарнирно, с возможностью качания относительно своей продольной оси и относительно ротора установлен вытеснитель, выполненный в форме криволинейной призмы, образованной двумя пересекающимися цилиндрическими поверхностями, одна из которых - внешняя, описана из центра ротора радиусом, равным радиусу ротора, а вторая - внутренняя, описана из центра оси вытеснителя радиусом, превышающим максимальное расстояние от центра качания вытеснителя до цилиндрической стенки рабочей камеры, и при этом пересекающиеся цилиндрические поверхности образуют ребра, одно из которых - рабочее и постоянно взаимодействует с внутренней стенкой рабочей камеры - известно из прототипа.The implementation of the rotor with a longitudinal cylindrical groove, in which a displacer is installed pivotally relative to its longitudinal axis and relative to the rotor, made in the form of a curved prism formed by two intersecting cylindrical surfaces, one of which is external, described from the center of the rotor with a radius equal to the radius of the rotor, and the second is internal, is described from the center of the axis of the displacer with a radius exceeding the maximum distance from the center of swing of the displacer to the cylindrical wall of the working chamber ry, and wherein the intersecting cylindrical surfaces form ribs, one of which - the working and continuously communicates with the interior wall of the working chamber - known from the prior art.
Системы постоянного поджатия рабочего ребра вытеснителя к стенке рабочей камеры известны из конструкции роторных пластинчатых гидромашин - они работают под действием центробежных сил или специальных пружин, пластины своими внешними торцами прижимаются к внутренней поверхности статора - рабочей камеры и скользят по ней.The systems of constant preloading of the working displacement rib to the wall of the working chamber are known from the design of rotary vane hydraulic machines - they work under the action of centrifugal forces or special springs, the plates are pressed against the inner surface of the stator - working chamber by their outer ends and slide along it.
Однако применение известных систем поджатия в конструкции предлагаемой гидромашины нецелесообразно по следующим причинам.However, the use of known preload systems in the design of the proposed hydraulic machine is impractical for the following reasons.
- Центробежные силы могут работать только при условии очень больших скоростей вращения ротора, что существенно ограничивает возможности применения предлагаемой гидромашины, например, в качестве насоса-дозатора. В устройстве-прототипе из-за сложности траектории движения рабочего ребра-вытеснителя добиться сколько-нибудь большой скорости вращения и поджатия его к стенке рабочей камеры за счет центробежных сил практически невозможно. Действие центробежных сил в предлагаемой конструкции, где достигаются большие скорости вращения ротора, можно усилить, если сместить центр тяжести вытеснителя в сторону рабочего ребра. Этого легко добиться, облегчив его вторую половину, просверлив в ней одно или несколько продольных отверстий, но все равно, такая система мало работоспособна, давление в ней создать невозможно, она ненадежна, и при снижении оборотов ротора эта система вообще работать не будет.- Centrifugal forces can only work under the condition of very high rotor speeds, which significantly limits the possibilities of using the proposed hydraulic machine, for example, as a metering pump. In the prototype device, due to the complexity of the trajectory of the working displacer rib, it is practically impossible to achieve any high rotation speed and compress it to the wall of the working chamber due to centrifugal forces. The action of centrifugal forces in the proposed design, where high rotor speeds are achieved, can be strengthened by shifting the center of gravity of the displacer towards the working rib. This is easy to achieve by lightening the other half by drilling one or more longitudinal holes in it, but still, such a system is not very functional, it is impossible to create pressure in it, it is unreliable, and this system will not work at all when the rotor speed is reduced.
- Пружины также показали свою малую эффективность при испытании опытного образца предлагаемой гидромашины. Сильная пружина создавала значительное трение, что приводило к быстрому износу рабочего ребра вытеснителя и стенки рабочей камеры, даже специальные покрытия не давали результата. Слабая пружина, даже при незначительных скоростях вращения ротора, запаздывала “сработать”, и вытеснитель большую часть пути пролетал, не касаясь стенки рабочей камеры. При малых оборотах противодавление жидкости отжимало рабочее ребро вытеснителя от стенки камеры, нарушая герметичность между камерами подсоса и нагнетания. Этот негативный эффект можно снизить, если вращение ротора производить в сторону рабочего ребра вытеснителя, тогда вытесняемая жидкость будет давить на внутреннюю поверхность вытеснителя, способствуя поджатию рабочего ребра вытеснителя и стенке рабочей камеры, но для обеспечения стабильной и надежной работы предложенной гидромашины этого недостаточно.- The springs also showed their low efficiency when testing a prototype of the proposed hydraulic machine. A strong spring created significant friction, which led to rapid wear of the working edge of the displacer and the walls of the working chamber, even special coatings did not give a result. A weak spring, even at insignificant rotor speeds, was delayed to “work”, and the displacer flew most of the way without touching the wall of the working chamber. At low revolutions, the counter-pressure of the liquid pressed the working edge of the displacer from the chamber wall, violating the tightness between the chambers of suction and discharge. This negative effect can be reduced if the rotor is rotated toward the working edge of the displacer, then the displaced liquid will press on the inner surface of the displacer, contributing to the compression of the working edge of the displacer and the wall of the working chamber, but this is not enough to ensure the stable and reliable operation of the proposed hydraulic machine.
Известные системы поджатия рабочего ребра вытеснителя являются наиболее слабым звеном известных конструкций, снижают их эффективность и потребительскую ценность, т.к. ограничивают их возможности и диапазоны применения.Known systems for preloading the working edge of the displacer are the weakest link in known structures, reduce their effectiveness and consumer value, because limit their capabilities and ranges of application.
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание надежного гидравлического устройства с широкими возможностями технологического применения.The problem to which the claimed invention is directed, is the creation of a reliable hydraulic device with wide possibilities of technological application.
Т.о., технический результат, который должен быть получен при осуществлении заявленного изобретения - это создание сравнительно простого, надежного и работоспособного устройства с широкими технологическими возможностями, легко поддающегося регулировке и управлению.Thus, the technical result that should be obtained in the implementation of the claimed invention is the creation of a relatively simple, reliable and efficient device with wide technological capabilities that can be easily adjusted and controlled.
Технический результат достигается, когда в роторной гидравлической машине, работающей от приводного вала и содержащей корпус-статор с выполненной в нем цилиндрической рабочей камерой, в которой эксцентрично к ней и касательно к стенке рабочей камеры установлен цилиндрический ротор, жестко закрепленный на центральном приводном валу, и образующий в рабочей камере серповидную полость, концы которой сообщены с всасывающим и нагнетающим патрубками, оснащенными всасывающим и нагнетательным клапанами, ротор выполненный с продольным цилиндрическим пазом, в котором шарнирно, с возможностью качания относительно своей продольной оси и относительно ротора установлен вытеснитель, выполненный в форме криволинейной призмы, образованной двумя пересекающимися цилиндрическими поверхностями, одна из которых - внешняя, описана из центра ротора, радиусом, равным радиусу ротора, а вторая - внутренняя, описана из центра оси качания вытеснителя радиусом, превышающим максимальное расстояние от центра качания вытеснителя до цилиндрической стенки рабочей камеры и равным радиусу паза в роторе (в сборе ротор и вытеснитель образуют цилиндр), пересекающиеся цилиндрические поверхности вытеснителя образуют два ребра вытеснителя, одно из которых - рабочее ребро постоянно взаимодействует с внутренней стенкой рабочей камеры посредством системы постоянного поджатия, и крышки устройства, перекрывающие рабочую камеру с торцов, согласно изобретению рабочее ребро вытеснителя округлено и по центру этого округления выполнено продольное отверстие, в котором установлен цилиндрический штырь, а в корпусе собранного устройства, непосредственно под торцевыми крышками, выполнены полные кольцевые канавки, образованные за счет цилиндрических проточек в корпусе и торцах ротора, центр этих канавок совпадает с осью цилиндрической рабочей камеры в статоре, и в этих канавках размещены кольцевые шайбы с отверстиями, ответные по форме формам указанных канавок, с возможностью кругового скольжения в этих канавках, и шарнирно взаимодействующие с округленным рабочим ребром вытеснителя посредством шарнирной пары: штырь в центральном отверстии округления рабочих ребер вытеснителя и отверстие в кольцевых шайбах, а на внутренних плоскостях торцевых крышек устройства выполнены серповидные или эксцентрично-кольцевые выступы, заполняющие образующиеся пустые полости между кольцевыми шайбами и ротором и между торцами ротора и внутренними плоскостями крышек устройства.The technical result is achieved when in a rotary hydraulic machine operating from a drive shaft and comprising a stator housing with a cylindrical working chamber made in it, in which a cylindrical rotor is rigidly fixed to the central drive shaft eccentrically to it and tangent to the wall of the working chamber, and forming a crescent-shaped cavity in the working chamber, the ends of which are in communication with the suction and discharge nozzles equipped with suction and discharge valves, the rotor is made with a longitudinal cylinder a groove in which a displacer is mounted pivotally with the possibility of swinging relative to its longitudinal axis and relative to the rotor, made in the form of a curved prism formed by two intersecting cylindrical surfaces, one of which is external, is described from the center of the rotor, with a radius equal to the radius of the rotor, and the second is internal, described from the center of the axis of swing of the displacer with a radius exceeding the maximum distance from the center of swing of the displacer to the cylindrical wall of the working chamber and equal to the radius of the groove in the mouth a core (assembled rotor and displacer form a cylinder), intersecting cylindrical surfaces of the displacer form two displacer ribs, one of which is the working rib constantly interacts with the inner wall of the working chamber by means of a constant preload system, and device covers overlapping the working chamber from the ends, according to the invention the working edge of the displacer is rounded and a longitudinal hole is made in the center of this rounding, in which a cylindrical pin is installed, and directly in the housing of the assembled device Under the end caps, complete annular grooves are formed, formed by cylindrical grooves in the housing and the ends of the rotor, the center of these grooves coincides with the axis of the cylindrical working chamber in the stator, and ring washers with holes corresponding to the shape of these grooves are placed in these grooves, with the possibility of circular sliding in these grooves, and pivotally interacting with the rounded working edge of the displacer by means of a hinge pair: a pin in the central opening of the rounding of the working edges of the displacer and a hole in the ring washers, and on the inner planes of the end caps of the device are made crescent or eccentric-annular protrusions filling the resulting empty cavities between the ring washers and the rotor and between the ends of the rotor and the inner planes of the caps of the device.
Такое выполнение предложенного устройства позволяет обеспечить постоянство необходимого зазора (контакта) между рабочим ребром вытеснителя и цилиндрической поверхностью рабочей камеры, создающего необходимую герметичность пространств до и после вытеснителя, и в то же время снижающего трение между рабочим ребром вытеснителя и стенкой рабочей камеры до допустимого уровня. Одновременно с этим ликвидируется канал связи между полостями нагнетания и всасывания по линии контакта ротора и цилиндрической стенкой рабочей камеры в месте их касания.This embodiment of the proposed device allows to ensure the constancy of the necessary gap (contact) between the working edge of the displacer and the cylindrical surface of the working chamber, which creates the necessary tightness of the spaces before and after the displacer, and at the same time reduces friction between the working edge of the displacer and the wall of the working chamber to an acceptable level. At the same time, the communication channel between the discharge and suction cavities along the contact line of the rotor and the cylindrical wall of the working chamber at the point of contact is eliminated.
Сравнительный анализ признаков предложенного устройства и прототипа показал следующее.A comparative analysis of the features of the proposed device and prototype showed the following.
В статоре прототипа рабочая камера имеет сложную криволинейную конфигурацию, образованную тремя совмещенными цилиндрическими полостями, в то время как в предложенном устройстве рабочая камера имеет форму цилиндра. Статор с выполненной в нем цилиндрической рабочей камерой широко известен и присущ большинству роторных гидромашин.In the stator of the prototype, the working chamber has a complex curvilinear configuration formed by three combined cylindrical cavities, while in the proposed device, the working chamber has the shape of a cylinder. A stator with a cylindrical working chamber made in it is widely known and inherent in most rotary hydraulic machines.
Ротор и в прототипе, и в предложенной конструкции имеет форму цилиндра, но в прототипе он установлен по центру рабочей камеры и касается двух ее противоположных сторон, в предложенном же устройстве ротор размещен эксцентрично рабочей камере, касательно к ее стенке и образует в рабочей камере серповидную полость, концы которой сообщены с всасывающей и нагнетательной магистралями. Наличие серповидной камеры при эксцентричном размещении в ней ротора, концы которой сообщены с всасывающей и нагнетательной магистралью, также известны из конструкций роторных пластинчатых гидромашин [Там же, с. 235].The rotor in the prototype and in the proposed design has the shape of a cylinder, but in the prototype it is installed in the center of the working chamber and touches its two opposite sides, in the proposed device the rotor is eccentric to the working chamber, tangent to its wall and forms a crescent cavity in the working chamber , the ends of which are connected to the suction and discharge lines. The presence of a crescent-shaped chamber with an eccentric placement of a rotor in it, the ends of which are connected to the suction and discharge lines, are also known from the designs of rotary vane hydraulic machines [Ibid., P. 235].
В известном устройстве [Авторское свид. СССР №1707240 по МПК F 04 С 2/00] ротор оснащен четырьмя вытеснителями, что обеспечивает постоянство разделения полостей всасывания и нагнетания, в предложенном же устройстве ротор выполнен с одним или с двумя вытеснителями, и это является причиной того, что при одном вытеснителе в процессе каждого рабочего цикла возникает ситуация, когда нагнетающая магистраль через рабочую камеру оказывается напрямую связана с всасывающей магистралью. Это определяет необходимость оснащения предлагаемой гидромашины всасывающими и нагнетательными клапанами, как это делается в поршневых гидромашинах.In a known device [Author's certificate. USSR No. 1707240 according to IPC F 04
В самой предложенной конструкции заложена неравномерность скорости пробега рабочего ребра вытеснителей по цилиндрической поверхности рабочей камеры. Даже при равномерной скорости вращения ротора величина пути, пройденного за единицу времени в течение одного цикла, не является величиной постоянной. Это характерно для всех шиберных гидромашин с эксцентричным расположением ротора в рабочей камере устройства [Там же, с. 235].The very proposed design implies the uneven running speed of the working edge of the displacers along the cylindrical surface of the working chamber. Even with a uniform rotor speed, the magnitude of the path traveled per unit of time during one cycle is not constant. This is characteristic of all slide hydraulic machines with an eccentric location of the rotor in the working chamber of the device [Ibid., P. 235].
Еще одна особенность предложенной гидромашины в том, что при единственном вытеснителе в процессе каждого цикла возникает ситуация, когда вытеснитель полностью утоплен в теле ротора - “мертвая” зона, в которой ни вытеснитель не оказывает воздействие на жидкость, ни жидкость не оказывает сопротивления вращению ротора. При наличии всасывающих и нагнетательных клапанов и принудительном вращении приводного вала устройства наличие “мертвой” зоны существенного влияния на работу гидромашины не оказывает, только несколько искажается график подачи жидкости в течение одного цикла. Другое дело, когда предложенная гидромашина используется в режиме гидропривода или гидротормоза. В этом случае нет сил, способных вывести ротор устройства из нейтрального положения. Необходимо создать такое устройство, в котором имеются силы, способствующие выведению ротора устройства из “мертвой” зоны.Another feature of the proposed hydraulic machine is that with a single displacer during each cycle, a situation arises when the displacer is completely recessed in the rotor body — a “dead” zone in which neither the displacer affects the liquid nor the liquid does not resist the rotation of the rotor. In the presence of suction and discharge valves and forced rotation of the drive shaft of the device, the presence of a “dead” zone does not significantly affect the operation of the hydraulic machine, the schedule of fluid supply during one cycle is only slightly distorted. Another thing is when the proposed hydraulic machine is used in hydraulic drive or hydraulic brake mode. In this case, there are no forces capable of removing the rotor of the device from the neutral position. It is necessary to create a device in which there are forces that contribute to the removal of the rotor of the device from the "dead" zone.
Таким образом, основное отличие предложенного устройства от прототипа в том, что в предложенной гидромашине с одним вытеснителем рабочее ребро вытеснителя округлено, и по центру этого округления выполнено продольное отверстие, в котором установлен цилиндрический штырь, а в корпусе собранного устройства непосредственно под торцевыми крышками выполнены полные кольцевые канавки, образованные за счет цилиндрических проточек в корпусе и торцах ротора, центр этих канавок совпадает с осью цилиндрической рабочей камеры в статоре, и в этих канавках размещены кольцевые шайбы с отверстиями, ответные по форме формам канавок, с возможностью кругового скольжения в этих канавках, и шарнирно взаимодействующие с округленным рабочим ребром вытеснителя посредством шарнирной пары: штырь в центральном отверстии округления рабочих ребер вытеснителя и отверстие в кольцевых шайбах, а на внутренних плоскостях торцевых крышек устройства выполнены серповидные или эксцентрично-кольцевые выступы, заполняющие образующиеся пустые полости между кольцевыми шайбами и ротором и между торцами ротора и внутренними плоскостями крышек устройства.Thus, the main difference between the proposed device and the prototype is that in the proposed hydraulic machine with one displacer, the working edge of the displacer is rounded, and a longitudinal hole is made in the center of this rounding, in which a cylindrical pin is installed, and in the case of the assembled device directly under the end caps are made ring grooves formed by cylindrical grooves in the housing and rotor ends, the center of these grooves coincides with the axis of the cylindrical working chamber in the stator, and in these Avkas have annular washers with holes that are responsive to the shape of the grooves, with the possibility of circular sliding in these grooves, and pivotally interacting with the rounded working edge of the displacer by means of a hinge pair: a pin in the central hole for rounding the working edges of the displacer and a hole in the ring washers, and on the inner washers crescent or eccentric annular projections are made on the planes of the end caps of the device, filling the empty cavities between the ring washers and the rotor and between the ends of the po torus and the inner planes of the device covers.
В описанном виде предлагаемая гидромашина может использоваться в качестве насоса, гидравлического тормоза и т.п., т.е. в тех случаях, когда вращение ротору передается от приводного вала.In the described form, the proposed hydraulic machine can be used as a pump, hydraulic brake, etc., i.e. in cases where the rotation of the rotor is transmitted from the drive shaft.
В качестве гидравлического привода, работающего от энергии протекающей среды, в описанном виде устройство применено быть не может, т.к. обладает “мертвой” зоной - положением, когда вытеснитель полностью утоплен в роторе, образуя с ним сплошной цилиндр, при этом подаваемой под напором жидкости не на что воздействовать, и вращение приводного вала прекращается, и при использовании предлагаемого устройства с одним вытеснителем в качестве тормоза приводного вала усилие торможения в процессе одного цикла неравномерно, и в момент прохождения вытеснителем “мертвой” зоны усилие торможения отсутствует.As a hydraulic drive, powered by the energy of the flowing medium, the device cannot be used in the described form, because it has a “dead” zone - the position when the displacer is completely recessed in the rotor, forming a continuous cylinder with it, there is nothing to influence under the fluid supplied under pressure, and the drive shaft rotation stops, and when using the proposed device with one displacer as a drive brake shaft braking force during one cycle is uneven, and at the time of passage of the displacer “dead” zone, there is no braking force.
Поэтому при использовании предложенного устройства в качестве гидропривода или качественного гидротормоза необходимо иметь по меньшей мере два идентичных устройства, установленных соосно, и роторы которых жестко закреплены на общем приводном валу. Линия контакта роторов и стенок рабочей камеры обоих устройств в этом случае должны быть расположены на одной прямой, а проточки в роторе смещены на 90°. При этом, когда в одном из соосных устройств возникает “мертвая” ситуация, поток жидкости, воздействуя на вытеснитель второго устройства, прокручивает приводной вал и выводит ротор первого устройства из “мертвого” положения, и наоборот.Therefore, when using the proposed device as a hydraulic actuator or high-quality hydraulic brake, it is necessary to have at least two identical devices installed coaxially, and whose rotors are rigidly fixed to a common drive shaft. The contact line of the rotors and the walls of the working chamber of both devices in this case should be located on one straight line, and the grooves in the rotor are offset by 90 °. Moreover, when a “dead” situation occurs in one of the coaxial devices, the fluid flow, acting on the displacer of the second device, scrolls the drive shaft and brings the rotor of the first device out of the “dead” position, and vice versa.
Количество таких жестко насаженных на общий приводной вал однотипных устройств (роторов) может быть и больше двух, при этом величина угла смещения одного вытеснителя относительно другого смежного предпочтительно должна быть равна 360°/N, где N - число насаженных на общий приводной вал гидромашин (роторов). Такое устройство вполне работоспособно, но трудоемко, материалоемко и громоздко.The number of such devices (rotors) rigidly mounted on a common drive shaft can be more than two, while the displacement angle of one displacer relative to another adjacent should preferably be 360 ° / N, where N is the number of hydraulic machines (rotors) mounted on a common drive shaft ) Such a device is quite functional, but laborious, material intensive and cumbersome.
Более целесообразно для гидроприводов и качественных гидравлических тормозов иметь ротор с двумя диаметрально противоположно расположенными качающимися вытеснителями. В таком устройстве, когда один из вытеснителей попадает в “мертвую” зону, противоположный вытеснитель под воздействием жидкости продолжает свое движение и выводит первый вытеснитель из “мертвой” зоны. Однако в этом случае скользящие кольцевые шайбы с одним отверстием, шарнирно взаимодействующие с рабочим ребром вытеснителя, не могут обслуживать более одного вытеснителя одновременно. Это объясняется тем, что, как уже было сказано выше, в каждой точке касания стенки рабочей камеры, вытеснитель перемещается с разной скоростью. При обслуживании сразу двух противоположно установленных вытеснителей одной кольцевой шайбой устройство моментально заклинивает.It is more expedient for hydraulic drives and high-quality hydraulic brakes to have a rotor with two diametrically opposite swinging displacers. In such a device, when one of the displacers enters the “dead” zone, the opposite displacer continues to move under the influence of the liquid and removes the first displacer from the “dead” zone. However, in this case, sliding ring washers with one hole pivotally interacting with the working displacer rib cannot serve more than one displacer at a time. This is because, as already mentioned above, at each point of contact of the wall of the working chamber, the displacer moves at different speeds. When servicing two oppositely installed displacers at once with one ring washer, the device instantly jams.
Еще одной задачей предлагаемого изобретения является достижение технического результата, обеспечивающего одинаковое поджатие рабочих ребер обоих вытеснителей к цилиндрической поверхности рабочей камеры.Another objective of the invention is the achievement of a technical result that provides the same compression of the working ribs of both displacers to the cylindrical surface of the working chamber.
Эта цель в предлагаемом изобретении достигается за счет того, что в гидромашине, при установке двух диаметрально противоположно расположенных в роторе вытеснителей, кольцевые шайбы с отверстиями, скользящие в кольцевых канавках, на стороне, диаметрально противоположной расположению отверстий, взаимодействующих со штырями одного вытеснителя, выполнены с криволинейными прорезями для взаимодействия со штырями у рабочего ребра второго вытеснителя.This goal in the present invention is achieved due to the fact that in the hydraulic machine, when installing two diametrically oppositely located in the rotor displacers, ring washers with holes sliding in the annular grooves, on the side diametrically opposite to the location of the holes interacting with the pins of one displacer, are made with curved slots for interaction with the pins at the working edge of the second displacer.
Для устройств многоразового использования, длительной эксплуатации и непрерывного действия слабым местом становится линия касания двух цилиндрических поверхностей - ротора и цилиндрической рабочей камеры, тем более что качественно выполнить сборку устройства с соблюдением требований по герметичности и трению возможно только при особой точности изготовления и тщательности при сборке. Кроме того, очень затруднителен контроль за изменением величины зазора между ротором и стенкой рабочей камеры в процессе эксплуатации устройства в результате взаимного истирания.For reusable devices, long-term operation and continuous operation, the contact line of two cylindrical surfaces - the rotor and the cylindrical working chamber becomes a weak point, especially since it is possible to qualitatively assemble the device in compliance with tightness and friction requirements only with special manufacturing accuracy and thoroughness during assembly. In addition, it is very difficult to control the change in the gap between the rotor and the wall of the working chamber during operation of the device as a result of mutual abrasion.
Целесообразно, с целью повышения надежности, долговечности и устойчивости работы механизма, чтобы в предлагаемой гидромашине по линии касания ротора и стенки рабочей камеры, в стенке рабочей камеры был выполнен продольный паз и в нем размещена подпружиненная пластина из износостойкого, малофрикционного, упругожесткого материала, например фторопласта, с несколькими распределенными по длине пластины регулировочными винтами, головки которых вынесены на внешнюю поверхность корпуса устройства.It is advisable, in order to increase the reliability, durability and stability of the mechanism, so that in the proposed hydraulic machine along the line of contact of the rotor and the wall of the working chamber, a longitudinal groove is made in the wall of the working chamber and a spring-loaded plate of wear-resistant, low-friction, elastic-rigid material, for example fluoroplastic, is placed in it , with several adjusting screws distributed along the length of the plate, the heads of which are placed on the outer surface of the device casing.
Это позволит улучшить герметизацию между нагнетательной и всасывающей полостями рабочей камеры, уменьшит износ поверхности ротора в результате трения между взаимодействующими поверхностями и позволит регулировать зазор, не вскрывая устройства, даже в процессе его эксплуатации.This will improve the sealing between the discharge and suction cavities of the working chamber, reduce the wear of the rotor surface as a result of friction between the interacting surfaces and allow you to adjust the gap without opening the device, even during its operation.
Качественное разделение камер всасывания и нагнетания не только повышает работоспособность и надежность гидравлической машины, но и существенно расширяет области ее возможного применения. В принципе, такое устройство может быть использовано во всех традиционных областях применения поршневых и роторных гидромашин.High-quality separation of the suction and discharge chambers not only increases the working capacity and reliability of the hydraulic machine, but also significantly expands the areas of its possible application. In principle, such a device can be used in all traditional applications of reciprocating and rotary hydraulic machines.
По сравнению с поршневыми механизмами предложенная гидромашина обладает более высоким быстродействием, а по сравнению с обычными роторными гидромашинами она может работать с обычными маловязкими жидкостями, например водой и водными растворами, бензином и т.п.Compared with piston mechanisms, the proposed hydraulic machine has a higher speed, and compared with conventional rotary hydraulic machines, it can work with ordinary low-viscosity liquids, such as water and aqueous solutions, gasoline, etc.
С целью существенного повышения технологических возможностей предлагаемой гидромашины целесообразно, чтобы всасывающий и нагнетательный патрубки в ней были сообщены внешней магистралью, и на этой магистрали был установлен запорно-регулировочный орган в виде пробкового или шарового крана.In order to significantly increase the technological capabilities of the proposed hydraulic machine, it is advisable that the suction and discharge nozzles in it be communicated by an external line, and a shut-off and adjustment organ in the form of a cork or ball valve should be installed on this line.
Это позволит организовать замкнутый цикл перекачки жидкости. Меняя сопротивление движению жидкости по замкнутому кольцу, можно регулировать скорость вращения приводного вала. Установив на контуре циркуляции запорно-регулирующий орган, можно создать гидравлический тормоз, позволяющий ускорять, замедлять или полностью останавливать вращение приводного вала. При этом гидравлическое устройство приобретает свойства регулятора скорости вращения и гидравлического тормоза вращающихся валов самого различного назначения.This will allow you to organize a closed fluid pumping cycle. Changing the resistance to fluid movement in a closed ring, you can adjust the speed of rotation of the drive shaft. By installing a locking and regulating body on the circulation circuit, it is possible to create a hydraulic brake that allows accelerating, slowing down or completely stopping the rotation of the drive shaft. In this case, the hydraulic device acquires the properties of a speed controller and a hydraulic brake of rotating shafts for various purposes.
Еще одной задачей предлагаемого изобретения является достижение технического результата, обеспечивающего одинаковое поджатие рабочих ребер обоих вытеснителей к цилиндрической поверхности рабочей камеры.Another objective of the invention is the achievement of a technical result that provides the same compression of the working ribs of both displacers to the cylindrical surface of the working chamber.
Такое устройство вполне работоспособно. Однако, так как штырь в прорези помимо вращения совершает и возвратно-поступательное скольжение в криволинейной прорези, обе эти детали взаимно истираются. Это уменьшает степень поджатия рабочего ребра вытеснителя к стенке рабочей камеры и нарушает необходимую герметичность.Such a device is fully functional. However, since the pin in the slot, in addition to the rotation, also makes reciprocal sliding in the curved slot, both of these parts are mutually abrasive. This reduces the degree of preloading of the working edge of the displacer to the wall of the working chamber and violates the necessary tightness.
Поэтому имеет смысл устанавливать у каждого торца ротора над шайбой с отверстием и прорезью с возможностью проскальзывания относительно этой шайбы вторую шайбу с отверстием для взаимодействия со штырем у рабочего ребра второго вытеснителя.Therefore, it makes sense to install at each end of the rotor above the washer with a hole and a slot with the possibility of slipping relative to this washer a second washer with a hole for interaction with the pin at the working edge of the second displacer.
Такое исполнение технического устройства повышает надежность его работы, обеспечивая нормальный выход каждого вытеснителя, попавшего в “мертвую” зону.This embodiment of the technical device increases the reliability of its operation, ensuring the normal output of each displacer that has fallen into the “dead” zone.
Эти двойные кольца могут иметь различную конфигурацию в радиальном поперечном сечении.These double rings may have a different configuration in a radial cross section.
1. Нижнее кольцо с прорезью имеет форму лотка, в полости которого расположено плоское верхнее кольцо с отверстием.1. The lower ring with a slot has the shape of a tray, in the cavity of which there is a flat upper ring with a hole.
2. Нижнее кольцо с прорезью имеет Г-образную форму.2. The bottom ring with a slot is L-shaped.
3. Нижнее и верхнее кольца выполнены Г-образной формы.3. The lower and upper rings are L-shaped.
Сущность изобретения и все сказанное выше поясняется последующим описанием и приводимыми чертежами, где на:The invention and all of the above is illustrated by the following description and the accompanying drawings, where:
- фиг.1 приведен поперечный разрез предлагаемого устройства с системой постоянного поджатия рабочего ребра вытеснителя к цилиндрической стенке рабочей камеры типа ролик-канавка,- figure 1 shows a cross section of the proposed device with a system of constant preloading of the working edge of the displacer to the cylindrical wall of the working chamber of the roller-groove type,
- фиг.2 приведено то же с системой поджатия при помощи пружины,- figure 2 shows the same with the preload system using a spring,
- фиг.3 приведено то же с системой поджатия по предлагаемому техническому решению,- figure 3 shows the same with the preload system according to the proposed technical solution,
- фиг.4 показаны продольные разрезы устройства:- figure 4 shows a longitudinal section of the device:
4 “А” - по оси симметрии,4 “A” - along the axis of symmetry,
4 “Б” - по плоскости эксцентриситета,4 “B” - along the eccentricity plane,
- фиг.5 приведен поперечный разрез устройства с узлом регулируемого уплотнения места касания ротора и стенки статора,- figure 5 shows a cross section of a device with an adjustable seal assembly of the contact point of the rotor and the stator wall,
- фиг.6 и 7 приведены поперечные сечения устройства с проекциями фигурных выступов на внутренней плоскости торцевых крышек; серповидных - фиг.6 и эксцентрично-кольцевых фиг.7, совместно с проточками в статоре и в роторе, образующими кольцевые канавки,- Fig.6 and 7 shows the cross-section of the device with projections of curly protrusions on the inner plane of the end caps; sickle - Fig.6 and eccentric-ring Fig.7, together with the grooves in the stator and in the rotor, forming annular grooves,
- фиг.8 показано предлагаемое устройство в сборе, в аксонометрии,- Fig.8 shows the proposed device Assembly, in a perspective view,
- фиг.9-20 приведена подетальная раскладка всех основных элементов предложенного устройства,- Fig.9-20 shows a detailed layout of all the main elements of the proposed device,
- фиг.21 приведен вариант устройства, в котором всасывающий и нагнетательный патрубки закольцованы внешней магистралью, на которой установлено запорно-регулирующее устройство, вид сбоку,- Fig.21 shows a variant of the device in which the suction and discharge nozzles are looped by an external line, on which a locking and regulating device is installed, side view,
- фиг.22 приведено то же, вид сверху,- Fig.22 shows the same, top view,
- фиг.23 приведен вариант закольцованного устройства с предохранительным клапаном и байпасной линией,- Fig.23 shows a variant of a loopback device with a safety valve and a bypass line,
- фиг.24 показан вариант устройства с выступающим элементом, взаимодействующим с внешней средой - тормоз экстренного торможения,- Fig.24 shows a variant of the device with a protruding element interacting with the external environment - emergency brake,
- фиг.25 приведена принципиальная схема насосной установки,- Fig.25 shows a schematic diagram of a pumping unit,
- фиг.26 приведен вытеснитель со скругленным ребром и отверстием для шарнирного штыря,- Fig.26 shows a displacer with a rounded rib and a hole for the hinge pin,
- фиг.27 представлена схема гидропривода из двух имеющих общий приводной вал устройств,- Fig presents a diagram of a hydraulic drive from two devices having a common drive shaft,
- фиг.28 представлена схема гидромашины с ротором, имеющим два диаметрально шарнирно закрепленных вытеснителя с двойными кольцевыми шайбами с отверстиями,- Fig.28 is a diagram of a hydraulic machine with a rotor having two diametrically articulated displacers with double ring washers with holes,
- фиг.29 приведены варианты исполнения двойных кольцевых шайб: лотковое кольцо с плоским кольцом, Г-образное кольцо с плоским кольцом и два Г-образных кольца,- Fig.29 shows the options for the implementation of double ring washers: tray ring with a flat ring, L-shaped ring with a flat ring and two L-shaped rings,
- фиг.30 приведен вариант гидромашины с двумя вытеснителями в сборе со снятой крышкой.- Fig.30 shows a variant of a hydraulic machine with two displacers assembly with the cover removed.
Предлагаемое устройство содержит статор - корпус 1 с выполненной в нем внутренней цилиндрической расточкой - рабочей камерой 2, в которой эксцентрично к ней и касательно к цилиндрической стенке рабочей камеры 2 установлен цилиндрический ротор 3, жестко закрепленный на приводном валу 4 и образующий в полости камеры 2 серповидную рабочую полость 5, один конец которой сообщен входным отверстием с патрубком 6, а другой конец - выходным отверстием с патрубком 7 для входа и выхода жидкости. Ротор 3 выполнен с продольной цилиндрической проточкой 8 на боковой поверхности 9, центр которой находится в пределах тела ротора 3. По центральной оси 10 цилиндрической проточки 8 шарнирно, с возможностью качания относительно оси 10, установлен призматический вытеснитель 11, образованный двумя пересекающимися цилиндрическими поверхностями, одна из которых - внутренняя 12 выполнена с радиусом цилиндрической проточки 8, а вторая - внешняя 13 выполнена с радиусом ротора 3. В сборе ротор 3 и вытеснитель 11 имеют форму полного цилиндра.The proposed device contains a stator -
Линии пересечения образующих вытеснитель 11 цилиндрических поверхностей 12 и 13 образуют ребра 14 и 15, внешнее ребро 14 является рабочим ребром вытеснителя 11 и взаимодействует с цилиндрической поверхностью 16 рабочей камеры 2 в корпусе 1. Для обеспечения постоянного контакта и взаимодействия рабочего ребра 14 с цилиндрической поверхностью 16 рабочей камеры 2 в корпусе 1 устройство снабжено системой 17 принудительного прижима.The intersection lines of the
Корпус 1 с торцов перекрыт крышками 18 с центральными отверстиями для прохода приводного вала 4.The
В собранном устройстве непосредственно под крышками 18 выполнены кольцевые канавки 19, центр которых совпадают с осью цилиндрической рабочей камеры 2 в корпусе 1. Канавки 19 (фиг.3) образованы кольцевой проточкой 20 в корпусе 1 и проточкой 21 в роторе 3. Рабочее ребро 14 вытеснителя 11 округлено, и по центру этого округления выполнено отверстие 22 (фиг.27). На крышках 18 закреплены выступы серповидные 23 (фиг.6) или эксцентрично-кольцевые 24 (фиг.7). В каждой кольцевой канавке 19, имеющей преимущественно прямоугольное поперечное сечение, размещено с возможностью кругового скольжения в ней, ответное по форме канавки 19 кольцо 25, взаимодействующее с вытеснителем 11 при помощи пары 26: отверстие 27 в кольце 25 - штырь 28 в отверстии 22 вытеснителя 11.In the assembled device, directly under the
Для повышения надежности и упрощения процесса сборки предложенное устройство может быть выполнено с продольным пазом 29 (фиг.5) в цилиндрической стенке рабочей камеры 2 в корпусе 1 по линии касания ее с ротором 3. В продольном пазу 29 установлена поджатая пружинами 30 уплотняющая пластина 31, а в корпусе 1 выполнены резьбовые отверстия 32, в которые ввинчены регулировочные винты или болты 33, головки которых вынесены на поверхность корпуса 1.To improve reliability and simplify the assembly process, the proposed device can be made with a longitudinal groove 29 (Fig. 5) in the cylindrical wall of the working
Устройство может быть снабжено внешней магистралью 34 (фиг.21), соединяющей входной 6 и выходной 7 патрубки. На этой магистрали 34 установлен запорно-регулирующий орган 35. Это создает возможность регулирования сопротивления потоку жидкости и изменения скорости вращения приводного вала 4.The device can be equipped with an external highway 34 (Fig.21) connecting the
Для устранения разрушительных последствий экстренного торможения устройство с внешней магистралью 34, на которой установлено запорно-регулирующее устройство 35, может быть снабжено дополнительной байпасной магистралью 36, вход в которую осуществляется через дополнительный патрубок 37, в котором размещен поршень 38, при помощи пружины 39, постоянно перекрывающий входное отверстие 40 из патрубка 37 в байпасную магистраль 36.To eliminate the destructive consequences of emergency braking, a device with an
Для увеличения усилий торможения подвижного средства поршень 38 может воздействовать на внешний шток 41, воздействующий на рычаг торможения 42, взаимодействующий с органами торможения - якорь 43 или на тормозные колодки 44.To increase the braking forces of the movable means, the
Все описанные устройства должны быть оснащены пружинными или обратными клапанами: всасывающими 45 (фиг.26, 27) и нагнетательными 46 для предотвращения противодавления и нежелательных перетоков жидкости.All described devices should be equipped with spring or check valves: suction 45 (Figs. 26, 27) and
Для варианта устройства с ротором 3 с двумя вытеснителями 11 (фиг.28 и 30) кольцевая шайба 25 должна быть выполнена с криволинейной прорезью 47 для прохода штыря 28, взаимодействующего с отверстием 22 во втором вытеснителе у рабочего ребра 14. Кольцевая шайба 25 (фиг.29) может быть выполнена составной 48: из внутренней шайбы 49 с отверстием 27 и с криволинейной прорезью 47 и внешней шайбы 50 с отверстием 27.For a variant of the device with a
Работает предложенное устройство следующим образом.The proposed device works as follows.
Сообщая вращение приводному валу 4, приводят во вращение ротор 3, который, в свою очередь, через ось 10, вытеснитель 11 и шарнирную пару 26 отверстие 27 - штырь 28 приводит во вращение кольцо 25 в кольцевой канавке 19. Это создает условия постоянного взаимодействия рабочего ребра 14 вытеснителя 11 с цилиндрической поверхностью рабочей камеры 2 в корпусе 1, сохранение их контакта или зазора, обеспечивающего герметичность.By imparting rotation to the
Перемещаясь в серповидной полости 5 в рабочей камере 2, вытеснитель 11 выдавливает находящуюся перед ним жидкость из выходного патрубка 7, и в то же время за вытеснителем 11 в серповидной камере 5 образуется вакуум, обеспечивающий поступление жидкости из входного патрубка 6. Во избежание противодавления жидкости входной 6 и выходной 7 патрубки должны быть оснащены всасывающим 45 и нагнетательным 46 (фиг.25) клапанами, как на обычных насосных установках.Moving in the
При использовании предлагаемого устройства в качестве гидравлического тормоза или регулятора скорости вращения приводного вала 4, когда входной 6 и выходной 7 патрубки соединены внешней магистралью 34 (фиг.21), на которой установлен запорно-регулирующий орган 35, жидкость под воздействием вытеснителя 11 начинает циркулировать по замкнутому контуру: входной патрубок 6, серповидная рабочая камера 5, выходной патрубок 7, внешняя магистраль 34 с запорно-регулирующим органом 35, входной патрубок 6. Перекрывая проходное сечение органа 35, т.е. создавая сопротивление циркуляции жидкости, можно менять скорость ее движения и, соответственно, скорость вращения приводного вала 4. Полное перекрытие живого сечения запорно-регулирующего органа 35 приводит к полной остановке приводного вала 4.When using the proposed device as a hydraulic brake or speed controller of the
Использование предложенного устройства в качестве тормоза при экстренном торможении при больших скоростях и при перемещении значительных масс может привести к разрушению тормозимого объекта. В этом случае тормозной механизм снабжают предохранительным клапаном (фиг.23). В таком устройстве при полностью перекрытом запорно-регулировочном органе 35 на внешней магистрали 34 давление в рабочей камере резко повышается и начинает воздействовать на поджатый пружиной 39 поршень 38, размещенный в дополнительном патрубке 37 и перекрывающий входное отверстие 40 из дополнительного патрубка 37 в байпасную магистраль 36. Под воздействием избыточного давления поршень 38 сдавливает пружину 39 и открывает отверстие 40, обеспечивая циркуляцию жидкости по новому маршруту: выходной патрубок 7, дополнительный патрубок 37, отверстие 40, байпасная линия 36, входной патрубок 6. При снижении скорости вращения приводного вала давление в патрубке 7 падает, пружина 39 возвращает поршень 38 в исходное положение, перекрывающее отверстие 40 - вход в байпасную линию 36.Using the proposed device as a brake during emergency braking at high speeds and when moving significant masses can lead to the destruction of the braking object. In this case, the brake mechanism is equipped with a safety valve (Fig.23). In such a device, when the locking and regulating
Целесообразно использовать избыточную энергию движения для создания дополнительного усилия торможения о внешнюю среду, являющуюся средой перемещения тормозимого движущегося объекта: дорога, вода, воздух. Для этого устройство снабжено внешним штоком 41 (фиг.24), закрепленным на поршне 38, который, двигаясь вместе с поршнем 38, воздействует на внешний рычаг торможения 42, взаимодействующий с якорем 43 или внешним тормозом 44, выбрасывающим внешние тормозные элементы: лопасти, паруса и т.п.It is advisable to use the excess energy of movement to create additional braking force against the external environment, which is the medium of movement of a braking moving object: road, water, air. For this, the device is equipped with an external rod 41 (Fig.24), mounted on the
При использовании предложенного технического решения в качестве гидравлического привода устройство должно содержать два диаметрально противоположных шарнирно укрепленных на роторе 3 вытеснителя 11 (фиг.28 и 30), и в кольцевых шайбах 25, скользяще расположенных в кольцевых канавках 19, образованных за счет проточек в корпусе статора 1 и на торцах ротора 3, центр которых совпадает с осью цилиндрической рабочей камеры 2 в статоре 1, на стороне диаметрально противоположной отверстию 27 для взаимодействия со штырем 28 одного вытеснителя 11, должна быть выполнена криволинейная прорезь 47 для взаимодействия со штырем 28 в отверстии 22 у скругленного рабочего ребра 14 второго вытеснителя 11. При работе такого устройства, когда один из вытеснителей 11 попадает в “мертвую” зону в районе касания ротора 3 цилиндрической рабочей камеры 2 в статоре 1, его из этого положения выводит второй вытеснитель 11 под влиянием давления на него энергетически насыщенной жидкости.When using the proposed technical solution as a hydraulic drive, the device should contain two diametrically opposite pivotally mounted on the
Такое устройство предпочтительнее использовать и в режиме гидравлического тормоза, придавая ему равномерность вращения и исключая моменты “проскальзывания” в каждом рабочем цикле, при прохождении вытеснителя в зоне линии контакта ротора 3 со стенкой рабочей камеры 2 в статоре 1. Криволинейная прорезь 47 в кольце 25 обеспечивает необходимую степень взаимодействия рабочего ребра 14 вытеснителя 11 со стенкой рабочей камеры 2 в статоре 1.It is preferable to use such a device in the hydraulic brake mode, giving it uniform rotation and eliminating the “slippage” moments in each working cycle, when the displacer passes in the area of the contact line of the
Однако вращение штыря 28 и его скольжение в криволинейной прорези 47 в кольце 25 приводят к ускоренному износу и штыря 28 и кольца 25. При установке составной шайбы 25 износ уменьшается, т.к. исключается контакт штыря 28 со стенками прорези 47.However, the rotation of the
Для использования в качестве насоса могут использоваться и устройства и с одним вытеснителем 11, и с двумя. Но устройства с одним вытеснителем 11 более производительны, т.к. при одинаковых внешних размерах могут быть выполнены с большим вытеснителем 11 и соответственно большим объемом серповидной камеры. Устройства с двумя вытеснителями 11 более универсальны и надежны в любой области применения.For use as a pump, devices can be used with one
Изготовление предлагаемых устройств не связано с какими-либо трудностями. Допускается использование самых разнообразных конструкционных материалов: металлов, пластмасс, всевозможных композитных материалов. Детали могут изготавливаться с помощью металлообработки, порошковой металлургии, формования пластических масс и т.п. Это обеспечивает достаточно низкую себестоимость изделия. Организовать производство гидромашин различного назначения возможно в любой механической мастерской с минимумом станочного оборудования при минимальных капитальных вложениях и производственных затратах.The manufacture of the proposed devices is not associated with any difficulties. Allowed the use of a wide variety of structural materials: metals, plastics, all kinds of composite materials. Parts can be manufactured using metalworking, powder metallurgy, plastic molding, etc. This provides a fairly low cost of the product. It is possible to organize the production of hydraulic machines for various purposes in any mechanical workshop with a minimum of machine equipment with minimal capital investment and production costs.
АналогиAnalogs
1. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам. Минск: “Вишэйшая школа”, 1985, с. 211-246.1. Reference manual for hydraulics, hydraulic machines and hydraulic drives. Minsk: “The Greatest School”, 1985, p. 211-246.
2. Авторское свидетельство СССР №1707240 A1 “Гидравлическая машина” от 23.01.1992, по МКИ F 04 С 2/00.2. USSR author's certificate No. 1707240 A1 “Hydraulic machine” dated 01/23/1992, according to MKI F 04
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003100057/06A RU2241141C2 (en) | 2003-01-09 | 2003-01-09 | Hydraulic machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003100057/06A RU2241141C2 (en) | 2003-01-09 | 2003-01-09 | Hydraulic machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003100057A RU2003100057A (en) | 2004-09-20 |
| RU2241141C2 true RU2241141C2 (en) | 2004-11-27 |
Family
ID=34310260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003100057/06A RU2241141C2 (en) | 2003-01-09 | 2003-01-09 | Hydraulic machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2241141C2 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006131395A1 (en) * | 2005-06-07 | 2006-12-14 | Hydrotech Holding Ag | Rotary oscillating piston machine and method |
| RU2513966C1 (en) * | 2012-12-18 | 2014-04-20 | Михаил Борисович Скрынников | Hydrodynamic brake |
| RU2569992C1 (en) * | 2014-11-14 | 2015-12-10 | Сергей Александрович Рыль | Ryl hydraulic machine |
| RU2739893C2 (en) * | 2018-11-30 | 2020-12-30 | Общество с ограниченной ответственностью научно-исследовательский и проектный институт "ПЕГАЗ" | Rotary piston hydraulic machine with free pistons |
| RU2753705C2 (en) * | 2017-05-04 | 2021-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью научно-исследовательский и проектный институт "ПЕГАЗ" | Rotary-piston internal combustion engine |
| RU2773184C2 (en) * | 2017-04-26 | 2022-05-31 | Общество с ограниченной ответственностью научно-исследовательский и проектный институт "ПЕГАЗ" | Rotary-piston internal combustion engine |
-
2003
- 2003-01-09 RU RU2003100057/06A patent/RU2241141C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006131395A1 (en) * | 2005-06-07 | 2006-12-14 | Hydrotech Holding Ag | Rotary oscillating piston machine and method |
| RU2513966C1 (en) * | 2012-12-18 | 2014-04-20 | Михаил Борисович Скрынников | Hydrodynamic brake |
| RU2569992C1 (en) * | 2014-11-14 | 2015-12-10 | Сергей Александрович Рыль | Ryl hydraulic machine |
| RU2773184C2 (en) * | 2017-04-26 | 2022-05-31 | Общество с ограниченной ответственностью научно-исследовательский и проектный институт "ПЕГАЗ" | Rotary-piston internal combustion engine |
| RU2753705C2 (en) * | 2017-05-04 | 2021-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью научно-исследовательский и проектный институт "ПЕГАЗ" | Rotary-piston internal combustion engine |
| RU2739893C2 (en) * | 2018-11-30 | 2020-12-30 | Общество с ограниченной ответственностью научно-исследовательский и проектный институт "ПЕГАЗ" | Rotary piston hydraulic machine with free pistons |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2470184C2 (en) | Rotary compressor | |
| RU2569992C1 (en) | Ryl hydraulic machine | |
| RU2241141C2 (en) | Hydraulic machine | |
| US9650894B2 (en) | Vane with offset walls and fluid passages used in a vane cell device | |
| US1967167A (en) | Fluid compression apparatus | |
| US1350159A (en) | Air-compressor | |
| CN111502952A (en) | Heavy-load force balance type two-dimensional piston monoblock pump | |
| EP2820305B1 (en) | Pump and/or compressor arrangement including mating, oscillatable vane members for the simultaneous admission and discharge of fluid | |
| US2872872A (en) | Hydraulic pump or motor | |
| CN110566399B (en) | Radial plunger pump motor with rectangular plunger | |
| US20140199201A1 (en) | Compressor with rotating cam and sliding end vanes | |
| US7192264B2 (en) | Hyrdraulic motor | |
| CN210106086U (en) | Heavy-load force balance type two-dimensional piston monoblock pump | |
| US1200505A (en) | Rotary pump or motor. | |
| EA025114B1 (en) | Fluid compressor and/or pump apparatus | |
| EP2499373B1 (en) | Improved fluid compressor and/or pump arrangement | |
| RU2761704C1 (en) | Volumetric rotary machine | |
| RU2369776C2 (en) | Rotary compressor | |
| CN109891088B (en) | Fluid motor | |
| RU2003100057A (en) | HYDRAULIC MACHINE | |
| RU2447321C2 (en) | Diametral volume machine (versions) | |
| KR950027197A (en) | Rotary Cylinder Compressor | |
| US5304046A (en) | Fluid transport device | |
| RU119043U1 (en) | MULTI-STAGE PUMPING DEVICE | |
| RU2541059C1 (en) | Rotary and plate device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060110 |