RU2643886C1 - Rotary-plate machine with volumetric control (options) - Google Patents
Rotary-plate machine with volumetric control (options) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2643886C1 RU2643886C1 RU2017118876A RU2017118876A RU2643886C1 RU 2643886 C1 RU2643886 C1 RU 2643886C1 RU 2017118876 A RU2017118876 A RU 2017118876A RU 2017118876 A RU2017118876 A RU 2017118876A RU 2643886 C1 RU2643886 C1 RU 2643886C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotary
- housing
- axis
- distributor
- rotor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C3/00—Rotary-piston machines or engines with non-parallel axes of movement of co-operating members
- F01C3/06—Rotary-piston machines or engines with non-parallel axes of movement of co-operating members the axes being arranged otherwise than at an angle of 90 degrees
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C9/00—Oscillating-piston machines or engines
- F01C9/007—Oscillating-piston machines or engines the points of the moving element describing approximately an alternating movement in axial direction with respect to the other element
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C3/00—Rotary-piston machines or pumps, with non-parallel axes of movement of co-operating members, e.g. of screw type
- F04C3/06—Rotary-piston machines or pumps, with non-parallel axes of movement of co-operating members, e.g. of screw type the axes being arranged otherwise than at an angle of 90 degrees
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C9/00—Oscillating-piston machines or pumps
- F04C9/007—Oscillating-piston machines or pumps the points of the moving element describing approximately an alternating movement in axial direction with respect to the other element
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Reciprocating Pumps (AREA)
- Hydraulic Motors (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к гидромашиностроению, в частности к пластинчатым машинам объемного вытеснения, и может быть использована в станкостроении, дорожно-строительных и сельскохозяйственных машинах в качестве гидравлического насоса, мотора, а также в гидростатических трансмиссиях машин различного назначения.The group of inventions relates to hydraulic engineering, in particular to vane displacement machines, and can be used in machine tools, road construction and agricultural machines as a hydraulic pump, motor, as well as in hydrostatic transmissions of machines for various purposes.
Известна регулируемая объемная гидромашина, в которой за счет относительного перемещения ротора и статора производится объемное деление выходных потоков, при этом полость статора выполнена овальной для возможности относительного перемещения (Авт.св. 680372, кл. F04 В 13/00, опубл. 1976).Known adjustable volumetric hydraulic machine, in which due to the relative movement of the rotor and stator volumetric division of the output flows is performed, while the stator cavity is oval for the possibility of relative movement (Auth. St. 680372,
Недостатком ее является то, что суммарный объем камер остается постоянным, т.е. суммарная величина потока не регулируется, что ограничивает технологические возможности указанного делителя.Its disadvantage is that the total volume of the cameras remains constant, i.e. the total value of the flow is not regulated, which limits the technological capabilities of the specified divider.
Недостаток: малый диапазон регулирования по расходу рабочего тела, наличие деформируемой поверхности.Disadvantage: a small range of regulation of the flow rate of the working fluid, the presence of a deformable surface.
Известна регулируемая объемная гидромашины (RU 2056536 С1, МПК F04C 2/344, конв. Приоритет 04.02.1993 г), в которой корпус выполнен составным и его части снабжены прокладками по профилю корпуса с остроугольным срезом.Known adjustable volumetric hydraulic machines (RU 2056536 C1, IPC
В этой машине регулирование осуществляется за счет раздвигания или сдвигания частей корпуса.In this machine, regulation is carried out by expanding or moving parts of the body.
Известны способ и устройство регулирования роторной машины по патенту РФ №2311560, МПК F01C 1/00, опубл. 10.06.2010 г., в которой корпус состоит из двух частей, кинематически связанных между собой и перемещающихся относительно друг друга в радиальном направлении относительно оси ротора. За счет перемещения частей корпуса и происходит регулирование делимых потоков.A known method and device for controlling a rotary machine according to the patent of the Russian Federation No. 2311560, IPC F01C 1/00, publ. 06/10/2010, in which the housing consists of two parts kinematically connected to each other and moving relative to each other in the radial direction relative to the axis of the rotor. Due to the movement of the parts of the housing, the regulation of the divisible flows takes place.
Недостатки в сложности изготовления и регулирования; ограниченные технологические возможности.Shortcomings in the complexity of manufacturing and regulation; limited technological capabilities.
Известна регулируемая объемная гидромашины RU №2224911, МПК F04C 2/344, опубл. 27.02.2004 г, содержащая статор, перемещаемый в статоре корпус, ротор с установленными в его пазах попарно внахлест шиберами с выступами и отверстиями.Known adjustable volumetric hydraulic machines RU No. 2224911, IPC
Регулирование подачи осуществляется за счет перемещения корпуса внутри неподвижного статора.The feed is controlled by moving the housing inside the fixed stator.
Недостаток: сложность регулирования.Disadvantage: regulatory complexity.
Во многих известных устройствах и способах регулирование осуществляется за счет изменения эксцентриситета между осями вращения ротора и статора или за счет изменения геометрической формы статорного кольца, путем его деформации, как в устройстве и способе для регулирования роторной машины по патенту РФ на изобретение №2126911, МПК F04C 15/04, опубл. 27.02.1999 г. - прототип.In many known devices and methods, regulation is carried out by changing the eccentricity between the rotational axes of the rotor and the stator or by changing the geometric shape of the stator ring, by deforming it, as in the device and method for regulating the rotor machine according to the RF patent for invention No. 2126911, IPC F04C 15/04, publ. 02/27/1999, the prototype.
Деформация статорного кольца осуществляется также с использованием гидроцилиндров, что приводит к усложнению системы. Кроме того, возникают сложности, связанные с плотностью прилегания пластин к поверхности деформируемого кольца статора. Ротор и статорное кольцо установлены соосно с корпусом, поэтому последнее устройство принято за прототип.The deformation of the stator ring is also carried out using hydraulic cylinders, which leads to a complication of the system. In addition, there are difficulties associated with the tightness of the plates to the surface of the deformable ring of the stator. The rotor and stator ring are installed coaxially with the housing, so the last device is taken as a prototype.
Использование гидроцилиндров во всех случаях связано с необходимостью установки дополнительного гидравлического оборудования. Кроме того, имеет место общий недостаток, связанный с ограничением максимального рабочего давления из-за односторонних изгибающих сил от давления нагнетания, действующих на выступающие из пазов ротора части пластин, в связи с возможностью заклинивания, а также повышенного износа по краям пазов ротора, и в местах касания пластин с внутренней поверхностью корпуса.The use of hydraulic cylinders in all cases is associated with the need to install additional hydraulic equipment. In addition, there is a general drawback associated with limiting the maximum working pressure due to unilateral bending forces from the discharge pressure acting on the plate parts protruding from the rotor grooves, due to the possibility of jamming, as well as increased wear at the edges of the rotor grooves, and places where the plates touch the inner surface of the housing.
Недостатки: низкое рабочее давление пластинчатой машины, высокий уровень пульсаций при работе, а также расширение диапазона регулируемой подачи или расхода машины и упрощение способа изменения ее рабочего объема.Disadvantages: low working pressure of the plate machine, a high level of ripple during operation, as well as expanding the range of adjustable feed or flow rate of the machine and simplifying the method of changing its working volume.
Задача создания группы изобретений заключается в увеличении рабочих давлений пластинчатой машины, снижении пульсации, а также в расширении диапазона регулируемой подачи или расхода машины и в упрощении способа изменения ее рабочего объема.The task of creating a group of inventions is to increase the working pressures of the plate machine, reduce ripple, and also to expand the range of adjustable feed or flow rate of the machine and to simplify the method of changing its working volume.
Достигнутые технические результаты: увеличение рабочих давлений пластинчатой машины, снижение пульсации, а также относительно низкий диапазон регулируемой подачи или расхода машины и техническая сложность механизма и способа изменения ее рабочего объема.Achieved technical results: increase in working pressures of the plate machine, reduction of pulsation, as well as a relatively low range of adjustable feed or flow rate of the machine and the technical complexity of the mechanism and method of changing its working volume.
Решение указанных задач достигнуто в роторно-пластинчатой машине с объемным регулированием, содержащей каналы подвода-отвода рабочего тела, распределитель, корпус, установленный внутри него ротор, содержащий, в свою очередь, две чаши с радиальными прорезями, в которых установлены пластины, тем, что корпус ротора, выполненный в виде двух полых полусфер, скрепленных между собой, установленный в цилиндрической полости корпуса, удерживает внутри две обращенные друг к другу чаши, опирающиеся на шаровую поверхность муфты, которая удерживает их, с возможностью синхронного вращения вокруг оси распределителя, установленного в сквозном отверстии муфты так, что два окна, расположенные в поворотной части распределителя, сообщенные с каналами подвода и отвода закрепленного в ней под наклоном трубопровода, находятся напротив распределительных окон муфты, при этом трубопровод, удерживаемый, с другой стороны, в несквозном наклонном отверстии поворотного поршня, проходит через осевое отверстие одной из чаш, а приводной вал, установленный на опорах в неподвижной части распределителя и в смещенном отверстии наклонной крышки, проходит через шлицевое отверстие второй чаши, удерживая эти чаши под равными углами к оси корпуса, с образованием между коническими поверхностями чаш рабочих камер, объемы которых ограничены сферическими поверхностями корпуса ротора и муфты, и разделены пластинами, выполненными в форме секторов кольца с петлями, которые соединены в пары при помощью стержней, установленных, с одной стороны, в выточках муфты, между ее распределительными окнами, а с другой стороны, в полуотверстиях на торцах двух половин корпуса ротора, кроме того, поворотный поршень механизма объемного регулирования, установленный в цилиндрической полости корпуса, с возможностью поворота вокруг оси корпуса, содержит гидравлический привод в виде поворотного гидродвигателя, в котором рабочая и сливная полости, образованные между общей крышкой корпуса и днищем поворотного поршня, разделены разделительной перемычкой, зафиксированной от проворачивания в корпусе, между двумя каналами управляющей гидролинии.The solution of these problems was achieved in a rotary vane machine with volume regulation, containing channels for supplying and discharging the working fluid, a distributor, a housing, a rotor installed inside it, containing, in turn, two bowls with radial slots in which the plates are installed, so that the rotor casing, made in the form of two hollow hemispheres, fastened together, mounted in the cylindrical cavity of the casing, holds two bowls facing each other, resting on the spherical surface of the coupling, which holds and , with the possibility of synchronous rotation around the axis of the distributor installed in the through hole of the coupling so that two windows located in the rotary part of the distributor, in communication with the supply and exhaust channels of the pipe fixed therein at an angle, are opposite the distribution windows of the coupling, while the pipe held on the other hand, in a non-through inclined bore of the rotary piston, it passes through the axial bore of one of the bowls, and the drive shaft mounted on bearings in the fixed part of the distributor and in the offset hole of the inclined cover, passes through the splined hole of the second bowl, holding these bowls at equal angles to the axis of the housing, with the formation of working chambers between the conical surfaces of the bowls, the volumes of which are limited by the spherical surfaces of the rotor housing and the coupling, and are separated by plates made in the form of sectors rings with loops, which are connected in pairs by rods installed, on the one hand, in the recesses of the coupling, between its distribution windows, and on the other hand, in half-holes at the ends of the two floors wines of the rotor housing, in addition, the rotary piston of the volume control mechanism installed in the cylindrical cavity of the housing, with the possibility of rotation around the axis of the housing, contains a hydraulic drive in the form of a rotary hydraulic motor, in which the working and drain cavities formed between the common housing cover and the bottom of the rotary piston , separated by a dividing jumper, fixed from turning in the housing, between the two channels of the control hydraulic line.
Поворотный поршень может содержать два кольцевых канала, сообщающих каналы трубопровода с внешними подводящими и отводящими линиями. Разделительная перемычка поворотного гидродвигателя может быть выполнена одним целым с крышкой корпуса. Ротор поворотного гидродвигателя может быть выполнен одним целым с поворотным поршнем механизма объемного регулирования. Каналы подвода-отвода могут быть выполнены внутри двух трубопроводов, входящих под равными углами в основание распределителя и его поворотную часть, с возможностью поворота последней вокруг оси корпуса, а приводной вал связан с корпусом ротора с помощью зубчатой передачи. Каналы подвода и отвода жидкости, выполненные внутри двух трубопроводов, могут быть разделены между собой перегородкой, образованной между двумя наклонными прорезями, в поворотной части распределителя. Поворотный поршень может иметь электромеханический привод, содержащий планетарный редуктор, в котором центральная шестерня связана с исполнительным электродвигателем дистанционного управляемого привода, посредством зубчатой передачи, а через полую ось центральной шестерни проходит вал обратной связи, скрепленный с поворотным поршнем. Привод центральной шестерни планетарного редуктора может быть выполнен в виде ременной передачи.The rotary piston may contain two annular channels communicating the channels of the pipeline with external inlet and outlet lines. The dividing jumper of the rotary hydraulic motor can be made integrally with the housing cover. The rotor of the rotary hydraulic motor can be made integral with the rotary piston of the volume control mechanism. The inlet and outlet channels can be made inside two pipelines entering at equal angles into the base of the distributor and its rotary part, with the possibility of rotation of the latter around the axis of the housing, and the drive shaft is connected to the rotor housing using a gear transmission. The fluid inlet and outlet channels made inside two pipelines can be separated by a partition formed between two inclined slots in the rotary part of the distributor. The rotary piston may have an electromechanical drive comprising a planetary gearbox, in which the central gear is connected to the remote controlled actuator by a gear drive, and a feedback shaft, coupled to the rotary piston, passes through the hollow axis of the central gear. The drive of the central gear of the planetary gearbox can be made in the form of a belt drive.
Решение указанных задач достигнуто в роторно-пластинчатой машине с объемным регулированием, содержащей неподвижный корпус с внутренней цилиндрической поверхностью и двумя крышками, ротор с пластинами, скрепленный с приводным валом, который через одну из крышек выведен за пределы корпуса, отличающейся тем, что ротор содержит плиту в виде полого усеченного шарового сектора, с отверстием для крепления вала, которая через основную опору опирается на одну крышку корпуса, и диск со сферическим отверстием, который опирается на вторую крышку корпуса через упорный подшипник, и опорную чашку, входящую в сферическое углубление поворотного цилиндра, с образованием между плитой и диском рабочих камер, объемы которых снаружи ограничены сферической поверхностью жестко скрепленного с диском кожуха, а изнутри шаровой поверхностью муфты, одновременно удерживающей плиту и диск, с возможностью синхронного вращения вокруг оси распределителя, который удерживается с помощью двух опор в сквозном отверстии муфты так, что два окна распределителя, сообщенные с расположенными внутри него каналами подвода и отвода жидкости, находятся напротив распределительных окон муфты, выполненных по количеству рабочих камер, и разделенных между собой пластинами в форме секторов кольца, в которых один из образующих торцов имеет цилиндрическое утолщение с гантелеобразным профилем, и шарнирно удерживает пластины в радиальных цилиндрических пазах диска, а другой торец входит в прорези плиты, при этом опорная часть распределителя проходит через осевое отверстие поворотного цилиндра и зафиксирована от проворачивания в несквозном отверстии крышки корпуса, а двусторонние лыски, выполненные в рабочей части распределителя, сопряженные с двумя параллельными гранями в сквозном окне опорной чашки, удерживают последнюю с возможностью изменения угла наклона своей оси и оси диска в плоскости симметрии двух окон распределителя, кроме того, механизм изменения угла наклона диска содержит наклонную шайбу с закрепленным на ней, по меньшей мере, одним упором, который также удерживается в плоскости угла наклона оси диска, с возможностью взаимодействия с наклонной поверхностью поворотного цилиндра, связанного с ротором поворотного гидродвигателя, в котором рабочая и сливная полости сообщены через отверстия в крышке корпуса с управляющей гидролинией.The solution of these problems was achieved in a rotary vane machine with volume regulation, comprising a fixed casing with an inner cylindrical surface and two covers, a rotor with plates fastened to a drive shaft, which through one of the covers is brought out of the casing, characterized in that the rotor contains a plate in the form of a hollow truncated spherical sector, with an opening for mounting the shaft, which, through the main support, rests on one housing cover, and a disk with a spherical hole, which rests on the second cover to housing through the thrust bearing and the support cup, which enters the spherical recess of the rotary cylinder, with the formation between the plate and the disk of the working chambers, the volumes of which are externally limited by the spherical surface of the casing rigidly attached to the disk, and from the inside by the spherical surface of the coupling simultaneously holding the plate and disk, the possibility of synchronous rotation around the axis of the distributor, which is held by two supports in the through hole of the coupling so that the two windows of the distributor communicated with the channel located inside it the fluid inlet and outlet, are opposite the coupling distribution windows, made according to the number of working chambers, and separated by plates in the form of ring sectors, in which one of the forming ends has a cylindrical thickening with a dumbbell-shaped profile, and pivotally holds the plates in the radial cylindrical grooves of the disk and the other end enters the slots of the plate, while the supporting part of the distributor passes through the axial hole of the rotary cylinder and is fixed from turning in a through hole housing rods, and two-sided flats made in the working part of the distributor, paired with two parallel faces in the through window of the support cup, hold the latter with the possibility of changing the angle of inclination of its axis and the axis of the disk in the plane of symmetry of the two windows of the distributor, in addition, a mechanism for changing the angle of inclination the disk contains an inclined washer with at least one stop fixed on it, which is also held in the plane of the angle of inclination of the axis of the disk, with the possibility of interaction with the inclined surface of the rotary a cylinder connected to the rotor of the rotary hydraulic motor, wherein the working and drain cavity communicated through holes in the housing cover with the control hydraulic line.
Упор может быть выполнен в виде закрепленного на наклонной шайбе кронштейна с контактной частью. Поворотный цилиндр может быть выполнен в виде поршня с цилиндрическим выступом, который одновременно является ротором поворотного гидродвигателя, а его внутренняя поверхность, повторяющая траекторию поворота контактной части упора, содержит наклонную поверхность, выполненную в виде винтовой канавки. Плоскость угла наклона оси диска может не совпадать с плоскостью симметрии двух окон распределителя на величину угла перекрытия ϕ. Ротор может удерживаться внутри корпуса, выполненного в виде осесимметричной чаши и установленного с возможностью поворота вокруг оси неподвижно закрепленного на внешней опоре распределителя, а наклонная поверхность выполнена на внутренней стороне крышки корпуса. Привод поворотной шайбы, установленной с возможностью взаимодействия с наклонной поверхностью крышки корпуса, может содержать зубчатый редуктор, связывающий корпус с исполнительным электродвигателем системы автоматического дистанционного управления.The emphasis can be made in the form of a bracket mounted on an inclined washer with a contact part. The rotary cylinder can be made in the form of a piston with a cylindrical protrusion, which at the same time is the rotor of the rotary hydraulic motor, and its inner surface, which repeats the trajectory of rotation of the contact part of the stop, contains an inclined surface made in the form of a helical groove. The plane of the angle of inclination of the axis of the disk may not coincide with the plane of symmetry of the two distributor windows by the value of the overlap angle ϕ. The rotor can be held inside the housing, made in the form of an axisymmetric bowl and mounted with the possibility of rotation around the axis of the distributor fixed on the external support, and the inclined surface is made on the inner side of the housing cover. The drive of the rotary washer, installed with the possibility of interaction with the inclined surface of the housing cover, may include a gear reducer connecting the housing with an executive electric motor of the automatic remote control system.
Рабочий объем V0 зависит от угла наклона оси диска γ, а теоретический рабочий объем Vт, без учета утечек и объема пластин в рабочей полости, может быть определен по формуле:The working volume V 0 depends on the angle of inclination of the disk axis γ, and the theoretical working volume Vt, without taking into account leaks and the volume of the plates in the working cavity, can be determined by the formula:
Vт=4/3πsinγ(R3-r3), Vt = 4 / 3πsinγ (R 3 -r 3 ),
где Vт - теоретический рабочий объем,where Vt is the theoretical working volume,
R - радиус внешней поверхности рабочей камеры, фиг. 5,R is the radius of the outer surface of the working chamber, FIG. 5,
r - радиус внутренней поверхности рабочей камеры, фиг. 5,r is the radius of the inner surface of the working chamber, FIG. 5,
γ - угол наклона оси диска, фиг. 7.γ is the angle of inclination of the axis of the disk, FIG. 7.
Отличительных признаков независимых пунктов форулы изобретения (пп. 1 и 9) необходимо и достаточно для достижения заявленных технических результатов. Сущность группы изобретений поясняется чертежами (фиг. 1…23), на которых изображено:The distinguishing features of the independent clauses of the invention forums (
- на фиг. 1 - общий вид роторно-пластинчатой машины по первому варианту, с гидравлическим приводом,- in FIG. 1 - a General view of the rotary vane machine according to the first embodiment, with a hydraulic drive,
- на фиг. 2 - чертеж роторно-пластинчатой машины в первом варианте исполнения, с гидравлическим приводом,- in FIG. 2 is a drawing of a rotary vane machine in the first embodiment, with a hydraulic drive,
- на фиг. 3 - вид А-А фиг. 1,- in FIG. 3 is a view aa of FIG. one,
- на фиг .4 - вид В-В фиг. 2,- Fig. 4 is a view BB of FIG. 2
- на фиг.5 - вид С-С фиг. 2,- figure 5 is a view CC of FIG. 2
- на фиг. 6 - общий вид ротора,- in FIG. 6 - General view of the rotor,
- на фиг. 7 - вид распределительного узла,- in FIG. 7 is a view of a distribution unit,
- на фиг. 8 - вид D-D фиг. 7,- in FIG. 8 is a view D-D of FIG. 7,
- на фиг. 9 - общий вид распределительного узла,- in FIG. 9 is a General view of the distribution node,
- на фиг. 10 - чертеж с повернутым на 90° трубопроводом,- in FIG. 10 is a drawing with a pipe rotated 90 °,
- на фиг. 11- вид Е-Е фиг. 10,- in FIG. 11 is a view of EE of FIG. 10,
- на фиг. 12 - вид F-F фиг. 10,- in FIG. 12 is an F-F view of FIG. 10,
- на фиг. 13 - чертеж с повернутым на 180° трубопроводом,- in FIG. 13 is a drawing with a pipe rotated through 180 °,
- на фиг. 14 - вид Е-Е фиг.10, с повернутым на 180° трубопроводом,- in FIG. 14 is a view of EE of FIG. 10, with the pipeline rotated through 180 °,
- на фиг. 15 - вид F-F фиг.10, с повернутым на 180° трубопроводом,- in FIG. 15 is a view of F-F of FIG. 10, with the pipeline rotated through 180 °,
- на фиг. 16 - чертеж роторно-пластинчатой машины, в первом варианте исполнения, с электромеханическим приводом.- in FIG. 16 is a drawing of a rotary vane machine, in a first embodiment, with an electromechanical drive.
- на фиг. 17 - вид G-G фиг. 16,- in FIG. 17 is a view G-G of FIG. 16,
- на фиг. 18 - чертеж роторно-пластинчатой машины, во втором варианте исполнения, с гидравлическим приводом,- in FIG. 18 is a drawing of a rotary vane machine, in a second embodiment, with a hydraulic drive,
- на фиг.19 - вид К-К фиг. 18,- Fig.19 is a view of KK of Fig. eighteen,
- на фиг. 20 - общий вид распределителя по второму варианту исполнения,- in FIG. 20 is a General view of the distributor according to the second embodiment,
- на фиг. 21 - вид пластины по второму варианту исполнения,- in FIG. 21 is a view of the plate according to the second embodiment,
- на фиг. 22 - чертеж роторно-пластинчатой машины, в первом варианте исполнения, с электромеханическим приводом,- in FIG. 22 is a drawing of a rotary vane machine, in a first embodiment, with an electromechanical drive,
- на фиг. 23 - общий вид устройства, второго варианта, с электромеханическим приводом.- in FIG. 23 is a general view of the device, the second option, with an electromechanical drive.
ОПИСАНИЕ РОТОРНО-ПЛАСТИНЧАТОЙ РЕВЕРСИВНОЙ МАШИНЫ С ОБЪЕМНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ В СТАТИКЕDESCRIPTION OF A ROTARY-VALVE REVERSIBLE MACHINE WITH VOLUME REGULATED STATIC CONTROL
Первый вариант ее осуществления поясняется чертежами (фиг. 1-23).The first variant of its implementation is illustrated by drawings (Fig. 1-23).
Роторно-пластинчатая машина с объемным регулирования, по первому варианту осуществления изобретения, используемая в качестве насоса или мотора, состоит из корпуса 1, цилиндрической формы с боковой крышкой 2 и наклонной крышкой 3 (фиг. 1). Внутри корпуса 1 соосно с ним установлен с возможностью вращения корпус ротора 4, состоящий из двух половин 5 и 6, в виде двух полых усеченных полусфер, которые скреплены между собой фланцами 7 и содержат на торцах 8 центрирующие пояса 9 и 10 (фиг. 4). В отверстиях 11 половин 5 и 6 имеются проточки 12, удерживающие корпус ротора 4 на основных опорах 13. Основные опоры 13 установлены на цилиндрических выступах 14 и 15, выполненных, с одной стороны, в боковой стенке 16, опирающейся на кольцевой выступ 17 в полости корпуса 1, а с другой стороны, внутри поворотного поршня 18. Поворотный поршень 18 содержит направляющую часть 19, которая обращена в сторону ротора 4.The rotary vane machine with volume control, according to the first embodiment of the invention, used as a pump or motor, consists of a
Корпус ротора 4 удерживает внутри две чаши 20 и 21 (фиг. 2, 6), представляющие собой обращенные друг к другу два полых шаровых сектора с прорезями 22 для пластин 23, которые, в свою очередь, удерживают муфту 24, в форме шара со сквозным отверстием 25, опираясь на нее внутренними сферическими поверхностями. Полость ротора, образованная между коническими поверхностями чаш 20 и 21 и ограниченная снаружи сферической поверхностью корпуса ротора 4, разделена на рабочие камеры 26 пластинами 23, выполненными в форме секторов кольца.The
Распределитель 27 (фиг. 7-9) имеет цилиндрическую форму и состоит из основания 28 и поворотной части 29, на которых снаружи выполнены кольцевые проточки 30 под опоры 31, удерживающие распределитель 27 в сквозном отверстии 25 муфты 24. Поворотная часть 29, с помощью центрирующего пояска 32, удерживается на направляющей кольцевой проточке 33 основания 28. С внешнего торца основания 28, под углом γ к его, оси выполнено наклонное отверстие 35, с внутренней опорой 36. В поворотной части 29, под таким же углом γ, выполнено сквозное наклонное отверстие 37, которое расположено так, что его ось и ось наклонного отверстия 35 пересекаются на оси распределителя 27 в общем центре сфер ротора 4. Кроме того, поворотная часть 29 распределителя 27 содержит два окна 38, выполненных в виде прорезей, расположенных симметрично, относительно плоскости угла наклона γ сквозного наклонного отверстия 37. Два окна 38 распределителя 27 находятся напротив распределительных окон 39 муфты 24, выполненных по количеству рабочих камер 26.The distributor 27 (Fig. 7-9) has a cylindrical shape and consists of a
Трубопровод 40 выполнен в форме трубы со скошенным торцом 41, который зафиксирован, по прессовой посадке, в сквозном наклонном отверстии 37 поворотной части 29 распределителя 27. Внутри трубопровода 40 размещены каналы 42 и 43 подвода и отвода жидкости, разделенные между собой перегородкой 44, которая со стороны скошенного торца 41 имеет цилиндрическое утолщение 45, заглушающее внутреннюю полость трубопровода 40. С противоположного торца трубопровода 40 установлена заглушка 46. Болт 47, зафиксированный от выворачивания в резьбовом отверстии 48 цилиндрического утолщения 45, скрепляет основание 28 и поворотную часть 29 распределителя 27, с возможностью поворота последней вокруг оси корпуса 1. Каналы 42 и 43 подвода и отвода жидкости через внутренние боковые прорези 49 трубопровода 40 сообщены с окнами 38 распределителя 27.The
Трубопровод 40 проходит через осевое отверстие 50 в чаше 21, с установленным в нем подшипником 51, и закреплен в несквозном наклонном отверстии 52 поворотного поршня 18 (фиг. 2, 10).The
Приводной вал 53, установленный на внутренней опоре 36 основания 28, проходит через шлицевое отверстие 54 в чаше 20 и выведен за пределы корпуса 1 через смещенное отверстие 55 в наклонной крышке 3, с установленной в нем внешней опорой 56.The
Приводной вал 53 и трубопровод 40 удерживают чаши 20 и 21 под постоянными углами γ наклона их осей к оси корпуса ротора 4, но с возможностью изменения угла α взаимного наклона осей этих чаш, в пределах от 0 до 2γ.The
Пластины 23 выполнены в форме секторов кольца и содержат петли 57 с отверстиями 58, через которые проходит стержень 59, соединяющий пластины 23 в пары 60 (фиг. 6).The
Концы стержня 59, с одной стороны, удерживаются в выточках 61, между распределительными окнами 39 муфты 24, а с другой стороны, в полуотверстиях 62, расположенных на торцах 8 двух половин 5 и 6 корпуса ротора 4. Пластины 23 удерживаются в прорезях 22 чаш 20 и 21 с помощью двух вкладышей 63 с сегментным профилем, установленных в радиальных отверстиях 64.The ends of the
Изменение объема роторно-пластинчатой машины производится за счет изменения угла взаимного наклона α осей чаш 20 и 21, в пределах от 0 до 2γ, где угол γ является постоянным углом наклона осей чаш 20 и 21 к оси ротора 4.Changing the volume of the rotary vane machine is done by changing the angle of mutual inclination α of the axes of the
Пластины 23 в парах 60 удерживаются, с возможностью поворота вокруг оси стержня 59, а благодаря постоянным углам γ наклона осей чаш 20 и 21 пластины 23 удерживают стержни 59 радиально к оси ротора 4.The
Механизм объемного регулирования обеспечивает поворот регулирующего органа, которым является трубопровод 40, жестко связанный с поворотным поршнем 18, и может иметь гидравлический или электромеханический приводы. Гидравлический привод содержит поворотный гидродвигатель 65, в котором кольцевое пространство образовано между крышкой 2 корпуса 1 и днищем 66 поворотного поршня 18 и разделено на рабочую и сливную полости при помощи лопасти 67 и разделительной перемычки 68 (фиг. 1, 2, 5). Разделительная перемычка 68 содержит уплотнение 69 и зафиксирована в корпусе 1 с помощью шпонки 70, входящей в шпоночный паз 71 на внутренней поверхности корпуса 1, и(или) выполнена одним целым с крышкой 2 корпуса 1. Ротор поворотного гидродвигателя 72 связан с поворотным поршнем 18, или выполнен одним целым с ним. Лопасть 67 одновременно удерживается в радиальной прорези 73 днища 66 поворотного поршня 18 и в пазу 74 ротора поворотного гидродвигателя 72 (фиг. 2, 15). Рабочая и сливная полости сообщены через отверстия 75 в корпусе 1 с управляющей гидролинией.The volume control mechanism provides rotation of the regulatory body, which is a
Рабочая жидкость подводится и отводится от трубопровода 40 через два кольцевых канала 76, выполненных в направляющей части 19 поворотного поршня 18 в виде двух кольцевых проточек (фиг. 2, 4). Один из кольцевых каналов 76 напрямую, через сквозные каналы 77 и одну из боковых прорезей 78 трубопровода 40, сообщен с каналом подвода (отвода) жидкости 42. Второй кольцевой канал 76 через наклонные каналы 79, несквозные каналы 80 и противоположную боковую прорезь 78 (фиг. 4, 8) сообщен с каналом отвода (подвода) 43 трубопровода 40. Кольцевые каналы 76 через патрубки 81 соединены с внешними линиями нагнетания и всасывания.The working fluid is supplied and discharged from the
Стопорное кольцо 82 удерживает поворотный поршень 18 от осевого перемещения при действии на него давления в рабочей полости поворотного гидродвигателя 65 (фиг. 2).The retaining
Для контроля углового положения поворотного поршня 18, на крышке 2 корпуса 1 закреплен потенциометр 83, который с помощью вала 84 связан с ротором поворотного гидродвигателя 72.To control the angular position of the
Кроме того, диапазон регулируемой подачи может быть расширен за счет увеличения пропускной способности каналов подвода и отвода жидкости (фиг. 16, 17). Для этого в основании 28 распределителя 27 выполнено сквозное ступенчатое отверстия 85, в котором закреплена труба 86. Труба 86, с другой стороны, удерживается в несквозном отверстии 87 опорной крышки 88, которая зафиксирована от проворачивания и осевого смещения с помощью стопорного кольца 82 и прижимного кольца 89. Каналы 42 и 43 подвода и отвода жидкости, расположены в трубопроводе 40 и трубе 86 и разделены между собой перемычкой 90, образованной между двумя наклонными прорезями 91, в поворотной части 29 распределителя 27. Крутящий момент передается к корпусу ротора 4 от приводного вала 53 с помощью зубчатой шестерни 92.In addition, the range of adjustable flow can be expanded by increasing the throughput of the channels for supplying and discharging liquid (Fig. 16, 17). For this purpose, a through step opening 85 is made in the
Кроме того, поворотный поршень 18 может иметь электромеханический привод, содержащий планетарный редуктор, в котором ось центральной (солнечной) шестерни 93, установлена в крышке 2 корпуса 1, а оси промежуточных шестерен 94 (сателлитов) закреплены в днище поворотного поршня 18 (фиг. 16). Неподвижная (коронная) шестерня 95, выполнена на внутренней цилиндрической поверхности корпуса 1. При значительной разнице давлений в линиях нагнетания и всасывания, крутящий момент к центральной шестерне 93 может передаваться от исполнительного электродвигателя 96 системы автоматического дистанционного управления, с помощью зубчатого редуктора (на чертеже не показан), а в случае работы при небольшой разнице давлений, может быть использована ременная передача 97.In addition, the
На валу 84, проходящем через полую ось центральной шестерни 93, кроме того, может быть установлен ротор сельсин приемника дистанционной сельсинной передачи, работающей в трансформаторном режиме, обеспечивающий обратную связь при работе в автоматическом режиме управления механизмом объемного регулирования, а также для возвращения регулирующего органа в нейтральное положение (режим установки нуля).On the
РАБОТА УСТРОЙСТВА ПО ПЕРВОМУ ВАРИАНТУDEVICE OPERATION FOR THE FIRST OPTION
Устройство, в качестве регулируемого реверсивного гидравлического насоса (фиг. 1…17) работает следующим образом. В нейтральном положении регулирующего органа, которым является поворотный поршень 18, оси приводного вала 53 и трубопровода 40 находятся на одной линии, и оси вращения двух чаш 20 и 21 совпадают (фиг. 2, 7). Приводной вал 53 передает крутящий момент к чаше 20, ось которой находится под постоянным углом наклона γ к оси ротора 4. Часть пластин 23 входит в прорези чаши 20 с одной стороны от плоскости угла γ, а другая часть пластин 23 входит в прорези этой же чаши, но с другой стороны от плоскости угла γ, при этом обе части пластин, будучи шарнирно связанными с выдвигающими их стержнями 59, качаются в прорезях 22 с постоянной угловой амплитудой в 2γ, но с противоположными наклонами. Две части пластин 23 с противоположными друг другу наклонами, образуют жесткую систему, обеспечивающую возможность передачи крутящего момента от прорезей 22 чаши 20 к стержням 59, через корневые и другие части пластин 23. От стержней 59 момент движения таким же образом передается к чаше 21.The device, as an adjustable reversible hydraulic pump (Fig. 1 ... 17) works as follows. In the neutral position of the regulatory body, which is the
При отсутствии угла наклона α между осями двух чаш, суммарные площади пластин 23 в двух смежных парах 60 каждой из рабочих камер 26 одинаковы, и вытеснения рабочей жидкости не происходит, рабочий объем Vо равен нулю. Этому положению трубопровода 40, закрепленного в поворотном поршне 18, соответствует среднее, нейтральное положение лопасти 67 поворотного гидродвигателя 65 (фиг. 2, 4, 5). При нагнетании жидкости из управляющей гидролинии в левую часть кольцевого пространства поворотного гидродвигателя 65, лопасть 67 поворачивает ротор поворотного гидродвигателя 72 и связанные с ним поворотный поршнень 18 с трубопроводом 40 против часовой стрелки. При повороте, относительно нейтрального положения на 90°, поворотный поршень 18 и трубопровод 40 займут положение, как показано на фиг. 9 и 10, при этом между осями вращения двух чаш 20 и 21 образуется угол α.In the absence of an angle of inclination α between the axes of the two cups, the total area of the
В плоскости чертежа на фиг. 8, угол α совпадает с постоянным углом γ наклона оси приводного вала 53 к оси ОО1 корпуса 1, а плоскость угла наклона γ оси трубопровода 40 к оси OOl корпуса 1 перпендикулярна плоскости чертежа. При вращении приводного вала 53 по часовой стрелке (вид а фиг. 10), рабочие камеры 26, находящиеся сверху от оси ОО1 корпуса 1, увеличивают свой объем, всасывая жидкость, а рабочие камеры, находящиеся снизу от оси корпуса 1, уменьшают свой объем, вытесняя жидкость. Канал 43 становится всасывающим, а канал 42 нагнетающим. Вытесняемая жидкость через канал 42 трубопровода 40, сквозные каналы 77 в поворотном поршне 18 и кольцевой канал 76 подводится к патрубку 81 внешней отводящей линии. В то же время, жидкость через второй кольцевой канал 76, наклонные каналы 79 и несквозные каналы 80 поступает к каналу 43 трубопровода 40, далее через окно 38 распределителя 27 и распределительные окна 39 муфты 24 подводится к рабочим камерам 26, находящимся в зоне всасывания.In the drawing plane of FIG. 8, the angle α coincides with the constant angle γ of the axis of the
При нагнетании жидкости из управляющей гидролинии в правую часть кольцевого пространства поворотного гидродвигателя 65, направление подачи меняется на противоположное, без изменения направления вращения приводного вала 53.When pumping fluid from the control hydraulic line to the right side of the annular space of the rotary
Возвращение регулирующего органа в нейтральное положение (работа в режиме нульустановителя) обеспечивает установленный на валу 84 приемник круговой следящей потенциометрической передачи или сельсин приемник сельсинной следящей дистанционной передачи, работающей в трансформаторном режиме. Ротор датчика, любой из этих передач, заранее установлен в положение, при котором отсутствие углового рассогласования с приемником будет соответствовать нейтральному положению поворотного поршня 18. При переключении в режим установки нуля, усиленный электрический сигнал, пропорциональный угловому рассогласованию между датчиком и приемником (~Uвых для сельсиндатчиков, работающих в трансформаторном режиме), в насыщенном режиме подается на злектрогидроусилитель гидравлического привода (или к исполнительному электродвигателю электромеханического привода) до тех пор, пока сигнал рассогласования не станет равным нулю.The return of the regulatory body to the neutral position (operation in the zero-setter mode) is provided by a circular tracking potentiometric transmission receiver or selsyn transverse tracking transmitter operating on a
Устройство, в качестве регулируемого гидравлического мотора (фиг. 10...12) работает следующим образом.The device, as an adjustable hydraulic motor (Fig. 10 ... 12) works as follows.
Максимальному рабочему объему Vo, при котором угол α взаимного наклона осей приводного вала 53 и трубопровода 40 максимальный и равен 2γ, соответствует начальное, правое верхнее положение лопасти 67 (фиг. 13-15). При этом в каждой из рабочих камер 26, находящихся в зоне нагнетания, разница между площадями пластин 23 в соседних парах 60 (ΔSi) будет также максимальной. Суммарная разница площадей в камерах, находящихся в зоне нагнетания (ΔS), создает крутящий момент, приводящий в движение корпус ротора 4 и синхронно вращающиеся с ним чаши 20 и 21, который передается через шлицевое отверстие в чаше 21 приводному валу 53. Статором, от которого отталкивается ротор, является приводной вал 53 и трубопровод 40, образующие неподвижный кривошип, воспринимающий радиальные нагрузки от сил давления нагнетания на кольцевые поверхности чаш 20 и 21. При нагнетании жидкости из управляющей гидролинии в правую часть кольцевого пространства поворотного гидродвигателя 65 (фиг. 15), лопасть 67 поворачивает по часовой стрелке ротор поворотного гидродвигателя 72 и связанные с ним поворотный поршнень 18 с трубопроводом 40 (фиг. 14). При этом угол α между осями приводного вала 53 и трубопровода 40 уменьшается, уменьшая объемы рабочих камер 26, находящихся в зоне нагнетания (зоны нагнетания и выпуска поворачиваются вместе с окнами 38 в поворотной части 29 распределителя 27). С уменьшением объемов рабочих камер 26, скорость вращения приводного вала 53 увеличивается.The maximum working volume V o , at which the angle α of the mutual inclination of the axes of the
ОПИСАНИЕ РОТОРНО-ПЛАСТИНЧАТОЙ МАШИНЫ С ОБЪЕМНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПО ВТОРОМУ ВАРИАНТУ В СТАТИКЕDESCRIPTION OF A ROTARY-VALVE MACHINE WITH VOLUME REGULATION BY THE SECOND OPTION IN THE STATISTICS
Роторно-пластинчатая реверсивная машина с объемным регулированием (фиг. 18-23) содержит корпус 100, с внутренней цилиндрической полостью, который закрыт крышками 101 и 102. Ротор 103 состоит из плиты 104 и диска 105, между которыми установлены пластины 106 (фиг. 18, 19). Плита 104 выполнена в виде полого, усеченного шарового сектора, со шлицевым отверстием 54 для крепления приводного вала 53, который через расточку 107 в крышке 101 выведен за пределы корпуса 100. В плите 104 выполнена выточка 108 для осевой опоры 109, через которую плита 104 опирается в крышку 101 корпуса 100. Диск 105 содержит сферическое отверстие 110, а на его рабочей кольцевой поверхности имеются радиальные цилиндрические пазы 111, в которых шарнирно удерживаются пластины 106, в форме секторов кольца, с соответствующим цилиндрическим утолщением 112 гантелеобразного профиля (фиг. 21), выполненного на одном из образующих торцов пластины. Противоположные торцы пластин 106 входят в прорези 113 плиты 104, с образованием между конической поверхностью плиты и кольцевой поверхностью диска 105 рабочих камер 114. Объемы рабочих камер 114 ограничены снаружи сферической поверхностью кожуха 115, а изнутри шаровой поверхностью муфты 24, на которой, кроме того, удерживаются плита 104 и диск 105, опираясь своими внутренними сферическими поверхностями. Кожух 115 с помощью болтов 116 скреплен с диском 105.The rotary vane reversible machine with volume regulation (Fig. 18-23) contains a
Диск 105, с другой стороны, через упорный подшипник 117, опирается на кольцевую поверхность опорной чашки 118, выполненной в виде полого сегмента шара со сквозным окном 119. Опорная чашка 118 входит в сферическое углубление 121, выполненное на обращенной в сторону ротора 103 внутренней стороне поворотного цилиндра 122, установленного в цилиндрической полости корпуса 100 и имеющего форму поршня с цилиндрическим выступом 123 на внешней стороне. Поворотный цилиндр 122 своим цилиндрическим выступом 123 опирается в крышку 102, а его центральное сквозное отверстие 124 сцентрировано со сферическим углублением 121.The
Распределитель 125 выполнен в форме ступенчатого вала и состоит из рабочей части 126 и опорной части 127, с меньшим диаметром. В рабочей части 126 имеются две кольцевые проточки 30 с установленными в них опорами 31, которые удерживают распределитель 125 в сквозном отверстии 25 муфты 24. Внутри распределителя 125 размещены каналы 128 и 129 подвода и отвода жидкости, которые в данном конкретном варианте исполнения выполнены в виде цилиндрической полости, разделенной на две части перегородкой 130. Каналы 128 и 129 распределителя 125 сообщены с его окнами 131 и 132, которые расположены между опорами 31 и находятся напротив распределительных окон 39 муфты 24. С помощью шпонки 133 (фиг. 19), муфта 24 зафиксирована в плите 104 так, что ее распределительные окна 39 находятся между прорезями 113 плиты 104, соединяя рабочие камеры 114 с каналами подвода и отвода жидкости 128 и 129, которые через два патрубка 134 в крышке 102 сообщаются с внешними подводящей и отводящей линиями. Опорная часть 127 распределителя 125 проходит через центральное сквозное отверстие 124 поворотного цилиндра 122 и с помощью перегородки 130 зафиксирована от проворачивания в несквозном осевом отверстии 135 крышки 10 (фиг. 18, 19).The
Кроме того, рабочая часть 126 распределителя 125 содержит двусторонние лыски 136, расположенные симметрично, относительно плоскости симметрии окон 131 и 132. Двусторонние лыски 136 сопряжены с двумя параллельными гранями 137 в сквозном окне 119 опорной чашки 118 и удерживают последнюю, с возможностью изменения угла наклона своей оси и оси диска 105 в плоскости симметрии двух окон распределителя. Для обеспечения оптимального режима всасывания и нагнетания, плоскость угла наклона оси диска 105 может не совпадать с плоскостью симметрии двух окон распределителя 131 и 132 на величину угла перекрытия ϕ.In addition, the working
Кроме того, боковые поверхности пластин 106 имеют уклон в сторону торца с цилиндрическим утолщением 112 (фиг. 21), который предназначен для компенсации углового смещения, между прорезями 113 плиты 104 и проекциями осей радиальных цилиндрических пазов 111 диска 105 на коническую поверхность плиты 104. Указанное угловое смещение принимает максимальные значения на углах поворота ротора в 45°, 135°, 225° и 315°, относительно плоскости угла наклона оси диска 105.In addition, the lateral surfaces of the
Возможность синхронного вращения диска 105 и плиты 104 обеспечивается с помощью пластин 106. Кроме того, синхронное вращение диска 105 и плиты 104 может обеспечиваться с помощью запрессованной в боковом отверстии 138 кожуха 115 цапфы 139 с роликом 140, который удерживается, с возможностью качения, в канавке 141 плиты 104, выполненной между ее прорезями 113 (фиг. 19).The synchronous rotation of the
Для перетекания жидкости, вытесняемой пластинами 112 из прорезей 113, на внутренней сферической поверхности плиты 104 имеется кольцевая проточка 142, расположенная за пределами хода пластин 106.For the flow of liquid displaced by the
Поворотная шайба 143 является кольцом упорного подшипника 117 и выполняет функцию регулирующего органа. На поворотной шайбе 143 закреплен упор 144 в виде кронштейна с контактной частью 145. Упор 144 удерживается в плоскости угла наклона оси диска 105 с помощью выреза 146 на кольцевой поверхности опорной чашки 118. Между упором 144 и вырезом 146 в опорной чашке имеется зазор, обеспечивающий возможность самоустановки поворотной шайбы 143 на кольцевой поверхности опорной чашки 118. В поворотном цилиндре 122 имеется наклонная поверхность в виде винтовой канавки 147, которая выполнена на его внутренней боковой поверхности, повторяющей траекторию поворота контактной части 145 упора 144. Контактная часть 145 упора входит в винтовую канавку 147 с возможностью взаимодействия с ее наклонной поверхностью.The
Изменение объема роторно-пластинчатой машины возможно за счет изменения угла наклона γ поворотной шайбы 143, который находится в плоскости симметрии двух окон распределителя 125.Changing the volume of the rotary vane machine is possible by changing the angle of inclination γ of the
Механизм объемного регулирования содержит гидравлический привод поворотной шайбы 143 в виде поворотного гидродвигателя 148, в котором рабочая и сливная полости 149 образованы в кольцевом пространстве, между крышкой 102 корпуса 100 и поворотным цилиндром 122 (фиг. 18, 19). Лопасть 67 удерживается в радиальной прорези 73 на внешней стороне поворотного цилиндра 122 и в пазу 65 цилиндрического выступа 123, который одновременно является ротором поворотного гидродвигателя 148. Рабочая и сливная полости разделены между собой разделительной перемычкой 68, которая зафиксирована в корпусе 1 с помощью шпонки 70, входящей в шпоночный паз 71 на внутренней поверхности корпуса 1 и(или) выполнена одним целым с крышкой 102 корпуса 100. Рабочая и сливная полости сообщены через отверстия 75 в крышке 102 с управляющей гидролинией.The volume control mechanism comprises a hydraulic drive of the
Усилие, необходимое для поворота регулирующего органа, которым является поворотная шайба 143, не преодолевает непосредственно силу давления жидкости в зоне нагнетания, и для исключения сложности, связанной с обеспечением герметичности рабочей полости поворотного гидродвигателя, а также в необходимости наличия дополнительного гидрооборудования, привод поворотной шайбы может быть выполнен электромеханическим. Для этого корпус 150, удерживающий внутри ротор 103, выполнен в виде осесимметричной чаши, закрытой крышкой 151, и установлен с возможностью поворота вокруг оси закрепленного на внешней опоре 152 распределителя 125 (фиг. 22, 23). Винтовая канавка 147 выполнена на внутренней боковой поверхности крышки корпуса 151. Дистанционно управляемый привод поворота корпуса содержит исполнительный электродвигатель 96, который посредством зубчатого редуктора 153 кинематически связан с корпусом 150.The force required to rotate the regulatory body, which is the
РАБОТА УСТРОЙСТВА ПО ВТОРОМУ ВАРИАНТУDEVICE OPERATION FOR THE SECOND OPTION
Устройство по второму варианту, в режиме регулируемого реверсивного насоса, работает следующим образом.The device according to the second embodiment, in the mode of an adjustable reversible pump, operates as follows.
Крутящий момент от приводного вала 53 через шлицевое отверстие в плите 104 передается ротору 103. В нейтральном положении, при отсутствии угла между осями вращения плиты 104 и диска 105, площади двух смежных пластин в рабочих камерах одинаковы, и с поворотом ротора 103, рабочий объем в них не изменяется, вытеснения рабочего тела не происходит. Этому положению поворотной шайбы соответствует нижнее положение лопасти 67 поворотного гидродвигателя (фиг. 5). При нагнетании жидкости из управляющей гидролинии в левую часть кольцевого пространства поворотного гидродвигателя 148, лопасть 67 поворачивает ротор 123 поворотного гидродвигателя 148, выполненный одним целым с поворотным цилиндром 122, против часовой стрелки. При этом винтовая канавка 147, взаимодействуя с контактной частью упора 144, поворачивает поворотную шайбу 143 вокруг общего центра сфер ротора 103, в плоскости симметрии двух окон распределителя 125, изменяя угол γ наклона оси диска 105. Часть рабочих камер, находящихся с одной стороны от плоскости симметрии двух окон распределителя 125, уменьшают свой объем, вытесняя рабочее тело, а другая часть увеличивает свой объем, всасывая жидкость. С увеличением угла γ наклона оси диска рабочий объем Vо роторной пластинчатой машины увеличивается. Теоретический рабочий объем Vт, без учета утечек и объема пластин в рабочей полости, зависит от угла γ наклона оси диска и может быть определен по формуле:The torque from the
Vт=4/3πsinγ(R3-r3),Vt = 4 / 3πsinγ (R 3 -r 3 ),
где R и r - больший и меньший образующие радиусы пластин 106.where R and r are the larger and smaller generatrix radii of the
При нагнетании жидкости из управляющей гидролинии в правую часть кольцевого пространства поворотного гидродвигателя 148 (фиг. 5), поворотная шайба 143 поворачивается в противоположную от нейтрального положения сторону, при этом рабочий объем Vo также начнет увеличиваться, а направление подачи изменится на противоположное, без изменения направления вращения приводного вала 53.When fluid is injected from the control hydraulic line into the right side of the annular space of the rotary hydraulic motor 148 (Fig. 5), the
Работа устройства в качестве регулируемого гидромотора заключается в следующем.The operation of the device as an adjustable hydraulic motor is as follows.
В начальном положении, соответствующем максимальному рабочему объему и максимальному углу наклона γ поворотной шайбы, лопасть 67 поворотного гидродвигателя находится в верхнем правом (или левом) положении. Сила F, возникающая от действия давления нагнетания Рн на суммарную разницу площадей (ΔS) между соседними пластинами в тех рабочих камерах 114, которые находятся в зоне нагнетания, создает крутящий момент на приводном валу 53. При этом статором, от которого отталкивается ротор 103, является закрепленный от проворачивания в крышке 102 корпуса 100 распределитель 125, воспринимающий силу давления нагнетания Рн на кольцевую поверхность диска, в этих же рабочих камерах, в виде силы Р', которая приложена по дуге сопряжения одной из двух параллельных граней в сквозном окне опорной чашки, с поверхностью одной из лысок распределителя, и направлена перпендикулярно плоскости чертежа на фиг. 19. Эксцентриситет е приложения силы Р', стремящейся повернуть распределитель вокруг своей оси, зависит от угла наклона γ оси диска 105. Реакция опоры, удерживающей распределитель от проворачивания и направленная в противоположную силе Р' сторону, создает усилие, от которого отталкивается ротор 103.In the initial position corresponding to the maximum displacement and the maximum angle of inclination γ of the rotary washer, the
При нагнетании жидкости из управляющей гидролинии в правую часть кольцевого пространства поворотного гидродвигателя 65 (фиг. 5), лопасть 67 поворачивает по часовой стрелке ротор поворотного гидродвигателя 72, при этом уменьшается угол наклона оси диска 105. Объемы рабочих камер уменьшаются, и при неизменной величине расхода угловая скорость вращения приводного вала увеличивается.When the fluid is pumped from the control hydraulic line to the right side of the annular space of the rotary hydraulic motor 65 (Fig. 5), the
Изменение плеча приложения силы давления в каждой камере с поворотом ротора изменяется в меньшей степени, по сравнению с прототипом, где высота выхода пластин изменяется в пределах от 0 до 2е, а плечо приложения сил с поворотом ротора изменяется на величину е, которая и определяет неравномерность крутящего момента. (Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика, 1971 г., стр. 207, 218).The change in the shoulder of the application of pressure force in each chamber with the rotation of the rotor changes to a lesser extent compared to the prototype, where the height of the output of the plates varies from 0 to 2e, and the shoulder of the application of force with rotation of the rotor changes by the value of e, which determines the unevenness of the torque moment. (Bashta T.M. Engineering Hydraulics, 1971, p. 207, 218).
На фиг. 19 видно, что давление нагнетания в каждой камере воздействует на разницу площадей ΔSi, которая соответствует площади фигуры в виде сектора кольца, в котором центральный угол с поворотом ротора изменяется в пределах от 0 до 2γ. Если для определения плеча приложения силы, действующей на пластину, можно использовать элемент, определяющий положение центра тяжести (Yo) для плоской фигуры, как в данном случае сектор кольца, то без расчетов по формуле видно, что плечо приложения силы Н на пластину, равное Yo, при малых углах наклона диска (6-8°) изменяется с поворотом ротора значительно меньше, чем величина е, а значит, и пульсация крутящего момента значительно снизится.In FIG. 19 it can be seen that the discharge pressure in each chamber affects the area difference ΔSi, which corresponds to the area of the figure in the form of a ring sector in which the central angle with rotation of the rotor varies from 0 to 2γ. If to determine the shoulder of the application of force acting on the plate, you can use the element that determines the position of the center of gravity (Y o ) for a flat figure, as in this case the sector of the ring, then without calculating the formula it can be seen that the shoulder of the application of force H on the plate, equal to Y o , at small angles of inclination of the disk (6-8 °) changes with the rotation of the rotor is much less than the value of e, and hence the ripple of the torque will decrease significantly.
Изменение плеча приложения силы давления в каждой камере с поворотом ротора изменяется в меньшей степени, по сравнению с прототипом, где высота выхода пластин изменяется в пределах от 0 до 2е, а плечо приложения сил, с поворотом ротора изменяется на величину е, которая и определяет неравномерность крутящего момента. (Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика, 1971 г., стр. 207, 218). На фиг. 19 видно, что для определении крутящего момента, плечо h приложения силы, действующей на пластину в каждой камере, может быть определено, как элемент, определяющий положение центра тяжести (Yo) плоской фигуры, в форме сектора кольца, при этом изменение длины плеча h, с поворотом ротора, значительно меньше, чем величина изменения эксцентриситет е приложения силы P'. Более того, при повороте ротора, с уменьшением площади пластины ΔSi, длина плеча h приложения силы давления жидкости на пластину увеличивается, что в итоге значительно снижает неравномерность крутящего момента.The change in the shoulder of the application of the pressure force in each chamber with the rotation of the rotor changes to a lesser extent compared to the prototype, where the height of the output of the plates varies from 0 to 2e, and the shoulder of the application of force with the rotation of the rotor changes by the value of e, which determines the unevenness torque. (Bashta T.M. Engineering Hydraulics, 1971, p. 207, 218). In FIG. 19 shows that to determine the torque, the shoulder h of the application of force acting on the plate in each chamber can be defined as an element that determines the position of the center of gravity (Y o ) of the flat figure in the form of a ring sector, while changing the length of the shoulder h , with the rotation of the rotor, significantly less than the magnitude of the change in the eccentricity e of the application of force P '. Moreover, when the rotor is rotated, with a decrease in the plate area ΔSi, the shoulder length h of applying the fluid pressure force to the plate increases, which ultimately significantly reduces the torque unevenness.
Применение группы изобретений позволило:The use of a group of inventions allowed:
- увеличить рабочие давления пластинчатой машины,- increase the working pressure of the plate machine,
- снизить пульсацию,- reduce ripple,
- расширить диапазон регулируемой подачи или расхода машины,- expand the range of adjustable feed or flow rate of the machine,
- упростить способ изменения ее рабочего объема.- simplify the way to change its working volume.
Основные недостатки прототипов, препятствующие их широкому применениюThe main disadvantages of the prototypes that prevent their widespread use
1. Большие относительные скорости скольжения внешних и боковых сторон пластин относительно цилиндрической расточки и торцевых стенок статора, способствующие быстрому износу трущихся поверхностей в местах контакта. В то же время, для обеспечения необходимой герметичности необходимо иметь достаточно высокое нормальное давление в местах контактов пластин с поверхностью статора, а это неизбежно приводит к увеличению сил трения, что помимо повышенного износа приводит к снижению механического КПД машины.1. Large relative sliding speeds of the outer and lateral sides of the plates relative to the cylindrical bore and the end walls of the stator, contributing to the rapid wear of the rubbing surfaces at the contact points. At the same time, to ensure the necessary tightness, it is necessary to have a sufficiently high normal pressure at the points of contact of the plates with the stator surface, and this inevitably leads to an increase in friction forces, which in addition to increased wear leads to a decrease in the mechanical efficiency of the machine.
2. Высокий риск заклинивания пластин в пазах ротора, возникающий из-за того, что пластина работает как консольная балка, на которую воздействует односторонняя изгибающая сила давления нагнетания, а со стороны свободного конца, кроме того, действуют значительные силы трения. Результатом данного недостатка является ограничение максимальных рабочих давлений в пластинчатых машинах, по сравнению с машинами других типов.2. A high risk of jamming of the plates in the rotor grooves, arising from the fact that the plate acts as a cantilever beam, which is affected by a unilateral bending force of the discharge pressure, and from the free end, in addition, significant friction forces act. The result of this drawback is the limitation of the maximum working pressures in plate machines, in comparison with machines of other types.
Задача изобретения заключается в расширении функциональных возможностей регулируемой роторно-пластинчатой машины, повышении износостойкости и механического КПД, а также упрощении механизма изменения рабочего объема,The objective of the invention is to expand the functionality of an adjustable rotary vane machine, increase wear resistance and mechanical efficiency, as well as simplify the mechanism for changing the working volume,
Задача по расширению функциональных возможностей решена за счет расширения диапазона регулируемой подачи и значительного повышения рабочего давления.The task of expanding the functionality was solved by expanding the range of controlled flow and a significant increase in working pressure.
Основные преимущества для широкого примененияKey benefits for widespread use
Повышение рабочего давления и износостойкости стало возможным благодаря снижению относительной скорости скольжения пластин за счет установки пластин внутри ротора, между сферической поверхностью корпуса ротора и шаровой поверхностью муфты, которые удерживаются, с возможностью синхронного вращения, внутри цилиндрического корпуса. Благодаря тому, что пластины опираются на две опоры в виде шарнирно удерживающих их стержней, с одной стороны, и сегментных вкладышей, установленных в прорезях чаш, с другой стороны, исключена односторонняя изгибающая сила от давления нагнетания, действующая на пластины. Во втором варианте исполнения опорами пластин являются радиальные цилиндрические пазы диска и прорези плиты.The increase in working pressure and wear resistance was made possible by reducing the relative sliding speed of the plates due to the installation of plates inside the rotor, between the spherical surface of the rotor housing and the ball surface of the coupling, which are held, with the possibility of synchronous rotation, inside the cylindrical body. Due to the fact that the plates are supported by two supports in the form of rods pivotally holding them, on the one hand, and segmented inserts installed in the slots of the cups, on the other hand, one-sided bending force from the discharge pressure acting on the plates is excluded. In the second embodiment, the supports of the plates are the radial cylindrical grooves of the disk and the slots of the plate.
Задача по упрощению механизма изменения рабочего объема решена за счет использования, в качестве привода регулирующего органа, поворотного гидродвигателя, который установлен в цилиндрической полости общего корпуса, с общей торцевой крышкой, а также за счет возможности использования более дешевого электромеханического привода регулирующего органа.The task of simplifying the mechanism for changing the working volume is solved by using, as the drive of the regulatory body, a rotary hydraulic motor, which is installed in the cylindrical cavity of the common body, with a common end cover, and also due to the possibility of using a cheaper electromechanical drive of the regulatory body.
Решение поставленных задач, при сохранении основных преимуществ роторно-пластинчатой машины, таких, как низкий уровень шума и низкая пульсация, по сравнению с поршневыми машинами, позволит использовать ее для решения задач в более широких областях народного хозяйства, в том числе в составе гидростатических трансмиссий мобильных машин, где необходимы широкий диапазон регулируемой подачи (диапазон изменения передаточного числа трансмиссии) и достаточно высокая надежность.The solution of the tasks, while maintaining the main advantages of the rotary vane machine, such as low noise and low ripple, compared with piston machines, will allow it to be used to solve problems in wider areas of the national economy, including as part of mobile hydrostatic transmissions machines where a wide range of adjustable feeds (range of gear ratio change) and a sufficiently high reliability are required.
Использование заявляемой машины в гидростатическом приводе позволит, кроме того, существенно повысить и общий КПД таких передач, по сравнению с приводами на основе поршневых машин, в которых часть энергии рабочего тела, в виде аксиальной составляющей (или радиальной составляющей в радиально-поршневых машинах) от сил давления нагнетания на поршни теряет гидромотор, а часть энергии, в виде неиспользуемой тангенциальной составляющей, теряет насос, что приводит к снижению общего КПД, который составляет, по разным оценкам, около 60%.The use of the inventive machine in a hydrostatic drive will, in addition, significantly increase the overall efficiency of such gears, compared with drives based on piston machines, in which part of the energy of the working fluid is in the form of an axial component (or radial component in radial piston machines) from the hydraulic motor loses the pressure forces to the pistons, and a part of the energy, in the form of an unused tangential component, is lost by the pump, which leads to a decrease in the overall efficiency, which, according to various estimates, is about 60%.
Claims (20)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017118876A RU2643886C1 (en) | 2017-05-30 | 2017-05-30 | Rotary-plate machine with volumetric control (options) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017118876A RU2643886C1 (en) | 2017-05-30 | 2017-05-30 | Rotary-plate machine with volumetric control (options) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2643886C1 true RU2643886C1 (en) | 2018-02-06 |
Family
ID=61173753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017118876A RU2643886C1 (en) | 2017-05-30 | 2017-05-30 | Rotary-plate machine with volumetric control (options) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2643886C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2801244C1 (en) * | 2023-02-14 | 2023-08-03 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Rotary plate machine |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2204760A (en) * | 1938-06-09 | 1940-06-18 | Jensen Ole | Fluid control device |
| US2832198A (en) * | 1954-03-15 | 1958-04-29 | Pichon Gabriel Joseph Zephirin | Hydraulic rotary pump and motor transmission |
| SU877129A1 (en) * | 1978-06-15 | 1981-10-30 | За витель Н. Я. Сметана и Р. Н. Хаджиков | Rotor positive-displacement pump |
| RU2102613C1 (en) * | 1996-05-21 | 1998-01-20 | Авенир Иванович Позднеев | Rotary internal combustion engine |
| RU2612230C1 (en) * | 2016-01-25 | 2017-03-03 | Юрий Валентинович Нестеров | Volume rotary-vane machines (two versions) |
-
2017
- 2017-05-30 RU RU2017118876A patent/RU2643886C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2204760A (en) * | 1938-06-09 | 1940-06-18 | Jensen Ole | Fluid control device |
| US2832198A (en) * | 1954-03-15 | 1958-04-29 | Pichon Gabriel Joseph Zephirin | Hydraulic rotary pump and motor transmission |
| SU877129A1 (en) * | 1978-06-15 | 1981-10-30 | За витель Н. Я. Сметана и Р. Н. Хаджиков | Rotor positive-displacement pump |
| RU2102613C1 (en) * | 1996-05-21 | 1998-01-20 | Авенир Иванович Позднеев | Rotary internal combustion engine |
| RU2612230C1 (en) * | 2016-01-25 | 2017-03-03 | Юрий Валентинович Нестеров | Volume rotary-vane machines (two versions) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2801244C1 (en) * | 2023-02-14 | 2023-08-03 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Rotary plate machine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2587202C2 (en) | Assembly for hydraulic downhole motor, method of producing downhole motor and method of making stator of downhole motor | |
| US4449444A (en) | Axial piston pumps | |
| RU2494261C2 (en) | Volumetric machine to be used as pump or motor | |
| EP2679820B1 (en) | Variable Radial Fluid Device with Counteracting Cams | |
| EP0078513B1 (en) | Rotary fluid energy translating device | |
| EP3322896A1 (en) | Radial piston pumps and motors | |
| EP2679817B1 (en) | Variable radial fluid device with differential piston control | |
| RU2147702C1 (en) | Stepless hydrostatic transmission with ratio changer drive members arranged inside output shaft | |
| RU2294436C1 (en) | Internal engagement rotary machine | |
| RU2643886C1 (en) | Rotary-plate machine with volumetric control (options) | |
| US9644481B2 (en) | Gerotor hydraulic device with adjustable output | |
| EP0234631B1 (en) | Hydromotor | |
| US1910876A (en) | Rotary pump | |
| US4139335A (en) | Rotary fluid displacing apparatus operable as pump or motor | |
| EP1497537B1 (en) | Hydraulic motor | |
| WO1984001408A1 (en) | Double vane pump | |
| CN106964533A (en) | The oscillation drive of pulse generation device with hydraulic pressure | |
| US20220349394A1 (en) | Radial reciprocating engine having a ball piston | |
| RU2612230C1 (en) | Volume rotary-vane machines (two versions) | |
| US4265165A (en) | Radial piston fluid translating device with power conserving scavenging means | |
| RU190932U1 (en) | Adjustable axial piston hydraulic machine | |
| RU2007616C1 (en) | Hydraulic machine | |
| EP2679819B1 (en) | Variable Radial Fluid Devices in Series | |
| US3796519A (en) | Rotary fluid handling device | |
| US4034651A (en) | Fluid-operated radial piston devices |