RU2067188C1

RU2067188C1 - Fluid-pressure motor

Info

Publication number: RU2067188C1
Authority: RU
Inventors: Юрий Сергеевич Паршутин
Original assignee: Юрий Сергеевич Паршутин
Priority date: 1991-10-22
Filing date: 1991-10-22
Publication date: 1996-09-27

Abstract

FIELD: pneumatics and hydraulics. SUBSTANCE: working chambers are connected with crankshaft and housing through conical rings. The ends of gas distributing shafts are set on the rings by way of bearings. The shafts are kinematically connected with additional crankshafts through connecting rods. The gas distributing mechanisms are positioned inside the working chambers and made up as rotors with grooves and stators having openings connected with respective pipe lines. EFFECT: enhanced reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к пневмогидромашиностроению и может найти применение в приводах вращательного действия различных машин. The invention relates to pneumohydraulic engineering and may find application in rotational drives of various machines.

Известен пневмогидродвигатель, содержащий корпус, в котором установлен эксцентриковый ротор и рабочие камеры, коленчатый вал и газораспределительный механизм с отверстиями и трубопроводами (прототип а.с. N 564 436, F 03 C 5/02, 1977). Known pneumohydrodrive containing a housing in which an eccentric rotor and working chambers are installed, a crankshaft and a gas distribution mechanism with holes and pipelines (prototype AS No. 564 436, F 03 C 5/02, 1977).

Недостатком прототипа является низкий коэффициент полезного действия. The disadvantage of the prototype is the low efficiency.

Технической задачей изобретения является увеличение коэффициента полезного действия. An object of the invention is to increase the efficiency.

Технический результат достигается тем, что пневмогидродвигатель, содержащий корпус, рабочие камеры, коленчатый вал, газораспределительный механизм с отверстиями и трубопроводами, выполнен в виде рабочих камер, соединенных соответственно с коленчатым валом и с корпусом через конические кольца, на которых, через подшипники, закреплены концы газораспределительных валов, кинематически связанных через шатуны с дополнительными коленчатыми валами, газораспределительные механизмы размещены в рабочих камерах и выполнены в виде роторов с канавками, закрепленных на концах газораспределительных валов и статоров, закрепленных на конических кольцах, причем в статорах выполнены отверстия, сообщенные с трубопроводами, в которых установлены краны переднего и заднего хода, управляемые педалями и соединенные с атмосферой через другой кран, управляемый педалью с возможностью отсоединения от атмосферы и через газовые редукторы, сообщаемые с баллонами пониженного и высокого давления. The technical result is achieved by the fact that the pneumatic motor comprising a housing, working chambers, a crankshaft, a gas distribution mechanism with holes and pipelines, is made in the form of working chambers, respectively connected to the crankshaft and the housing through conical rings on which, through the bearings, the ends are fixed gas distribution shafts kinematically connected through connecting rods with additional crankshafts, gas distribution mechanisms are placed in working chambers and are made in the form of rotors with avkami mounted on the ends of the camshafts and stators mounted on tapered rings, and in the stators are made holes connected to the piping, which are installed cranes forward and reverse, controlled by pedals and connected to the atmosphere through another valve controlled by the pedal with the ability to disconnect from atmosphere and through gas reducers in communication with low and high pressure cylinders.

В пневмогидродвигателе газораспределительные механизмы расположены в рабочих камерах, что снижает непроизводительные потери сжатого воздуха в атмосферу, чего нет в известном техническом решении. In a pneumatic hydraulic engine, gas distribution mechanisms are located in the working chambers, which reduces unproductive losses of compressed air into the atmosphere, which is not in the known technical solution.

На представленной фигуре показан пневмогидродвигатель в разрезе. The figure shows a sectional pneumatic motor.

Пневмогидродвигатель состоит из корпуса 1, на котором приварено коническое кольцо 2, на котором наружными обоймами закреплены подшипника 3, на внутренние обоймы которых надеты концы газораспределительного механизма 4, подшипники 5, расположенные по обе стороны от роторов 6, на которых имеются канавки (цифрой не указаны), внутренними обоймами надеты на вал газораспределительного механизма 4, а наружными обоймами на статоры 7, которые через крепления 8 соединены с коническим кольцом 2, газораспределительный механизм 4, через подшипники 9 и шатун 10, соединен с торцом 11 рабочей камеры 12, торец 11, через подшипники 13, соединен с коленчатым валом 14, на концах которого надеты подшипники 15, наружными обоймами закрепленные к неподвижной жесткости (не показана), от статоров 7 отходят трубопроводы 16 и 17, в которых врезаны краны переднего и заднего хода 18 и 19, управляемые педалями 20 и 21, трубопровод 22, идущий от крана 23, управляемого педалью 24, соединен с трубопроводами 16 и 17, через краны переднего и заднего хода 18 и 19 и через запорные краны 23, 25, 26 и 27 соединен с атмосферой, баллон низкого давления 28 напрямую соединен с кранами переднего и заднего хода 18 и 19 и через газовый редуктор 29 с краном 23, компрессор 30, управляемый двигателем 31, через перепускной клапан 32 соединен с баллоном высокого давления 33, который через газовый редуктор 34 соединен с баллоном низкого давления 28, 35 датчики, показывающие давление воздуха, 36 ограничители давления сжатого воздуха. The pneumatic hydraulic motor consists of a housing 1, on which a conical ring 2 is welded, on which bearings 3 are fixed with outer rings, on the inner rings of which the ends of the gas distribution mechanism 4 are mounted, bearings 5 located on both sides of the rotors 6, on which there are grooves (numbers are not indicated ), the internal clips are worn on the shaft of the gas distribution mechanism 4, and the external clips on the stators 7, which are connected through the fasteners 8 to the conical ring 2, the gas distribution mechanism 4, through bearings 9 and the connecting rod 10, connected to the end face 11 of the working chamber 12, the end 11, through the bearings 13, is connected to the crankshaft 14, at the ends of which the bearings 15 are put on, fixed by external cages to a fixed stiffness (not shown), pipelines 16 and 17 depart from the stators 7, in which the cranes of the forward and reverse gears 18 and 19, driven by the pedals 20 and 21, are inserted, the pipe 22 going from the crane 23 controlled by the pedal 24 is connected to the pipelines 16 and 17, through the cranes of the forward and reverse gears 18 and 19 and through the shutoff valves 23, 25, 26 and 27 connected to the atmosphere, low pressure cylinder 28 n it is directly connected to the forward and reverse gears 18 and 19 and through a gas reducer 29 with a valve 23, a compressor 30 controlled by an engine 31 is connected via an overflow valve 32 to a high pressure cylinder 33, which is connected through a gas reducer 34 to a low pressure cylinder 28, 35 sensors showing air pressure; 36 pressure limiters of compressed air.

Для того, чтобы пневмогидродвигатель работал эффективно, необходимо единый коленчатый вал 14 соединить с четырьмя устройствами, показанными на фигуре, таким образом, что если в одном устройстве будет начало впуска, в другом начало выпуска, в третьем пик впуска, в четвертом пик выпуска. Рабочая камера 12 может быть выполнена из резинокорда или иного материала, обладающего прочностью и гибкостью. При максимальном удалении торца 11 от корпуса 1 рабочая камера 12 принимает форму, близкую к шаровидной. При сближении торца 11 с корпусом 1 рабочая камера 12 принимает форму выворачиваемого вовнутрь чулка. In order for the air hydraulic engine to work efficiently, it is necessary to connect a single crankshaft 14 to the four devices shown in the figure, so that if in one device there is an inlet start, in the other the start of release, in the third peak of the intake, in the fourth peak of the release. The working chamber 12 may be made of rubber cord or other material having strength and flexibility. With the maximum distance of the end 11 from the housing 1, the working chamber 12 takes a shape close to spherical. When approaching the end face 11 with the housing 1, the working chamber 12 takes the form of a stocking turned inside out.

Пневмогидродвигатель работает следующим образом. Pneumatic motor operates as follows.

При нажатии на педаль 20 сжатый воздух из баллона низкого давления 28, через трубопровод 16, кран переднего хода 18, поступает в рабочую камеру 12 через канавку на роторе 6, которая в этот момент совмещена с отверстиями в статоре 7 (отверстия на статорах 7 невидимы, так как расположены на заднем плане, передний план статора 7 показан в разрезе). Как только торец рабочей камеры 11 пройдет путь от верхней мертвой точки до нижней, корпус ротора 6 перекроет вход сжатого воздуха из трубопровода 16. При движении торца рабочей камеры 11 от нижней мертвой точки и верхней, канавки на роторе 6 (справа) соединяют отверстие (невидимое) на статоре (справа) 7 с трубопроводом 17 и воздух через кран 19, трубопровод 22, кран 23, 25, 26 и 27 выходит в атмосферу. Краны 18, 19, 23 имеют точно такую конструкцию как главные тормозные краны на таких автомобилях как ЗИЛ, МАЗ, КамАЗ и других, где имеется воздушная тормозная система. Особенность этих кранов такова, что при ненажатых педалях за кранами 18, 19, и 23 трубопроводы 16, 17 и 22 соединены с атмосферой, а при нажатии на педаль кран прерывает выход сжатого воздуха в атмосферу и подает сжатый воздух из баллона 28 в рабочие камеры 12. When you press the pedal 20, compressed air from the low-pressure cylinder 28, through the pipe 16, the forward valve 18, enters the working chamber 12 through the groove on the rotor 6, which at this moment is combined with the holes in the stator 7 (the holes on the stators 7 are invisible, since they are located in the background, the foreground of the stator 7 is shown in section). As soon as the end of the working chamber 11 passes the path from the top dead center to the bottom, the rotor body 6 will block the compressed air inlet from the pipeline 16. When the end of the working chamber 11 moves from the bottom dead center and the top, the hole on the rotor 6 (right) connects the hole (invisible ) on the stator (right) 7 with the pipe 17 and the air through the valve 19, pipe 22, the valve 23, 25, 26 and 27 goes into the atmosphere. Cranes 18, 19, 23 have exactly the same design as the main brake valves on such vehicles as ZIL, MAZ, KamAZ and others where there is an air brake system. The peculiarity of these valves is that when the pedals are not pressed behind the valves 18, 19, and 23, the pipelines 16, 17 and 22 are connected to the atmosphere, and when the pedal is depressed, the valve interrupts the output of compressed air into the atmosphere and supplies compressed air from the cylinder 28 to the working chambers 12 .

Пневмогидродвигатель можно использовать на автомобилях. Для этого необходимо один пневмогидродвигатель присоединить к заднему месту, а второй через трубопровод 40 к переднему. При нажатии ногой на педаль 20 сжатый воздух через кран переднего хода 18 подается в пневмогидродвигатель, автомобиль трогается с места и начинает движение. Air motor can be used on cars. To do this, you need to attach one pneumatic motor to the rear seat, and the second through the pipeline 40 to the front. When you press the foot pedal 20, the compressed air through the forward valve 18 is supplied to the pneumatic hydraulic motor, the car starts and starts moving.

При движении автомобиля в условиях плохих дорог (грязь, лед) все колеса можно заблокировать, и они будут вращаться с одинаковой скоростью одновременно, что резко повысит проходимость автомобиля. Для этого необходимо кран 43 закрыть, повернуть общую барашку (цифрой не указана) кранов 37 и 39 по часовой стрелке, при этом кран 37 закроется, а кран 39 откроется. При открытии крана 18 сжатый воздух по трубопроводу 16, трубопроводу 38, трубопроводу 41, через кран 19, по трубопроводу 22, через кран 23 выходит в атмосферу. При нажатии на педаль 21 происходит обратный ход. При движении автомобиля по хорошей дороге (сухой асфальт) кран 43 открывается и при вращении общей барашки против часовой стрелки кран 37 открывается, а кран 39 закрывается. Отработанный воздух вращает пневмогидродвигатель 44, который заставляет работать генератор тока 45. Краном 43 можно регулировать равномерный износ передних и задних колес автомобиля, для этого необходимо, чтобы внутреннее сечение трубопровода 42 было больше внутреннего сечения трубопровода 16. When the car moves in bad roads (dirt, ice), all wheels can be locked and they will rotate at the same speed at the same time, which will dramatically increase the car's cross-country ability. To do this, it is necessary to close the valve 43, turn the common lamb (not indicated by number) of the valves 37 and 39 clockwise, while the valve 37 will close and the valve 39 will open. When the valve 18 is opened, compressed air through the pipe 16, the pipe 38, the pipe 41, through the valve 19, through the pipe 22, through the valve 23 enters the atmosphere. When you press the pedal 21, a reverse stroke occurs. When the car moves on a good road (dry asphalt), the valve 43 opens and when the common wing rotates counterclockwise, the valve 37 opens and the valve 39 closes. The exhaust air rotates the pneumatic motor 44, which makes the current generator 45 work. Using the crane 43, uniform wear of the front and rear wheels of the car can be regulated, for this it is necessary that the internal section of the pipe 42 is larger than the internal section of the pipe 16.

Чем больше открывается кран переднего хода 18, тем выше скорость автомобиля. Если резко убрать ногу с педали 20 и перенести ногу на педаль 21, при этом нажать на нее, то под действием пружины (не показана) педаль 20 возвращается в исходное положение, при этом подача воздуха из баллона 28 в кран переднего хода 18 прекращается и трубопровод 16 за краном 18 соединяется с атмосферой. При нажатии на педаль 21 происходит торможение двигателем, а затем задний ход автомобиля. Чтобы зафиксировать автомобиль в неподвижном положении, например, перед светофором, надо нажать на педаль 24, кран 23 перекроет выход в атмосферу и сжатый воздух по трубопроводу 22, через краны переднего и заднего хода 18 и 19, трубопроводы 16 и 17 подается в рабочие камеры 12, в результате пневмогидродвигатели не способны вращаться ни в одну, ни в другую сторону. Перед выходом из автомобиля водитель закрывает открытый кран 25 и отпускает педаль 24, которая под действием пружины (не показана) принимает исходное положение. The more the forward valve 18 opens, the higher the speed of the car. If you sharply remove the foot from the pedal 20 and transfer the foot to the pedal 21, while pressing it, then under the action of a spring (not shown) the pedal 20 returns to its original position, while the air supply from the cylinder 28 to the forward valve 18 is stopped and the pipeline 16 behind the tap 18 is connected to the atmosphere. When you press the pedal 21, the engine brakes, and then the car reverses. To fix the car in a fixed position, for example, in front of a traffic light, you must press the pedal 24, the valve 23 will block the atmosphere and compressed air through the pipe 22, through the taps forward and reverse 18 and 19, the pipelines 16 and 17 are fed into the working chambers 12 , as a result, pneumatic motors are not able to rotate either one or the other. Before exiting the car, the driver closes the open valve 25 and releases the pedal 24, which, under the action of a spring (not shown), takes its initial position.

Общеизвестно, что под давлением и от трения воздух нагревается. Для улучшения комфортных условий теплый воздух можно направлять в кабину водителя. Для того имеются краны 26 и 27, имеющие общую барашку. При вращении общей барашки (цифрой не указана) по часовой стрелке кран 26 закрывается, а кран 27 открывается. При вращении общей барашки против часовой стрелки кран 26 открывается, а кран 27 закрывается. Из крана 26 теплый воздух идет в кабину водителя. Из крана 27 воздух выходит за пределы кабины водителя в атмосферу. It is well known that air is heated under pressure and from friction. To improve comfortable conditions, warm air can be sent to the driver's cab. To do this, there are cranes 26 and 27, having a common lamb. When the common lamb is rotated (not indicated by a number) clockwise, the valve 26 closes and the valve 27 opens. When the common wing rotates counterclockwise, the valve 26 opens and the valve 27 closes. From the crane 26, warm air flows into the driver's cab. From the crane 27, the air goes outside the driver’s cab into the atmosphere.

Компрессор 30 и двигатель внутреннего сгорания 31, установленные на автомобиле, выполняют две функции, подпитывая сжатым воздухом баллон высокого давления 33 и отапливая теплом от двигателя 31 кабину водителя в зимнее время. В летнее время компрессор 30 с двигателем 31 можно снять, облегчив массу автомобиля, отсоединив трубопровод перед перепускным клапаном 32, который пропускает воздух только в баллон высокого давления 33, не пропуская воздух в обратном направлении. В баллон 33 давление воздуха примерно 200-300 атмосфер, за газовым редуктором 34 давление примерно 6-8 атмосфер, за газовым редуктором 29 примерно 2 атмосферы. Редуктором 34 можно уменьшать давление воздуха, тем самым ограничивая скорость движения автомобиля для малоопытных водителей. The compressor 30 and the internal combustion engine 31 mounted on the car perform two functions, feeding compressed air to a high-pressure cylinder 33 and heating the driver's cabin with heat from the engine 31 in winter. In the summer, the compressor 30 with the engine 31 can be removed by lightening the mass of the car, disconnecting the pipeline in front of the bypass valve 32, which passes air only into the high-pressure tank 33, not passing air in the opposite direction. In the cylinder 33, the air pressure is about 200-300 atmospheres, behind the gas reducer 34, the pressure is about 6-8 atmospheres, behind the gas reducer 29 is about 2 atmospheres. Reducer 34 can reduce air pressure, thereby limiting the speed of the car for inexperienced drivers.

Автомобиль, работающий на предлагаемых пневмогидродвигателях, может быть использован на городских пассажирских перевозках. Для этого необходимо, чтобы мотор 31 был электрическим, а на крыше автомобиля необходимо установить электрические контакты, как на троллейбусах или трамваях. При подъезде к остановке электрические контакты, установленные на крыше автомобиля, сомкнутся с электрическими проводами, которые находятся под напряжением тока. Пока пассажиры делают посадку и высадку, электромотор 31 вращает компрессор 30, который восполняет израсходованные запасы сжатого воздуха. При отъезде автомобиля от остановки электрические контакты, установленные на крыше автомобиля, отсоединяются от электрических проводов и электромотор 31 не работает до следующей остановки. Преимуществом предлагаемого пассажирского транспорта перед троллейбусом является уменьшение длины контактных электропроводов и трения между электрическими проводами и контактами, установленными на крыше автомобиля. Преимуществом перед автобусом будет то, что предлагаемое транспортное средство экологически чистое. A car running on the proposed air hydraulic motors can be used in urban passenger traffic. To do this, it is necessary that motor 31 be electric, and electrical contacts must be installed on the roof of the car, like on trolley buses or trams. At the entrance to the stop, the electrical contacts installed on the roof of the car will close with electrical wires that are under voltage. While passengers make landing and disembarkation, the electric motor 31 rotates the compressor 30, which replenishes the expended reserves of compressed air. When the car leaves the stop, the electrical contacts installed on the roof of the car are disconnected from the electrical wires and the electric motor 31 does not work until the next stop. An advantage of the proposed passenger transport over the trolleybus is the reduction in the length of contact electrical wires and the friction between the electrical wires and the contacts mounted on the roof of the car. The advantage over the bus will be that the proposed vehicle is environmentally friendly.

Лучше всего на автомобиль устанавливать два пневмодвигателя один на передний мост, другой на задний мост. Раму автомобиля и кузов лучше всего делать из пустотелых труб и заполнять их сжатым воздухом, в результате рама и кузов будут выполнять функции баллона низкого давления 28. При подаче в рабочую камеру 12 жидкости под давлением устройство будет работать в режиме гидродвигателя. Зазоры между роторами 6 и статорами 7 должны быть как можно минимальными. It is best to install two air motors on the car, one on the front axle, the other on the rear axle. The car frame and body are best made from hollow pipes and filled with compressed air, as a result, the frame and body will act as a low-pressure cylinder 28. When a pressure fluid is supplied to the working chamber 12, the device will operate in a hydraulic motor mode. The gaps between the rotors 6 and the stators 7 should be as small as possible.

Технико-экономическая эффективность заключается в том, что предлагаемый пневмогидродвигатель конструктивно прост, имеет малое количество трущихся пар. Technical and economic efficiency lies in the fact that the proposed pneumatic hydraulic motor is structurally simple, has a small number of rubbing pairs.

Claims

A pneumatic hydraulic motor comprising a housing, working chambers, a crankshaft and a gas distribution mechanism with holes and pipelines, characterized in that the working chambers are connected respectively to the crankshaft and the housing, and through conical rings on which the ends of the gas distribution shafts are fixed kinematically connected through connecting rods, with additional crankshafts, gas distribution mechanisms are located in the working chambers and are made in the form of rotors with grooves attached to the ends of the gas camshafts and stators mounted on tapered rings, and in the stators are made holes connected to pipelines in which forward and reverse valves are installed, controlled by pedals and connected to the atmosphere through another valve controlled by the pedal with the possibility of disconnecting from the atmosphere and through gas reducers communicated with low and high pressure cylinders.