Патент на изобретение №2353824

(54) ПНЕВМОГИДРОПРИВОД

(57) Реферат:

Пневмогидропривод предназначен для привода рабочего оборудования. Пневмогидропривод содержит корпусную оболочку, заполненную рабочей жидкостью, при этом внутри оболочки расположены камера для заполнения сжатым воздухом и камера для подачи рабочей среды в гидромотор, камеры выполнены с возможностью изменения своего объем посредством приложенного к ним давления воздуха, находящегося в баллонах для сжатого воздуха и поступающего к камерам через распределитель, при этом корпусная оболочка каналами с обратными клапанами соединена с емкостью для рабочей жидкости и трубопроводами подачи рабочей среды с гидромотором, причем для управления сжатым воздухом дополнительно применены манометр, предохранитель от замерзания, водоотделитель, понижающий редуктор, обратный клапан, электромагнитный клапан, запорный вентиль, для управления потоком рабочей жидкости применен дроссель, в емкости установлен фильтр, а для охлаждения жидкости установлен радиатор, кроме того, в камерах устанавливаются пружинные незамкнутые пластины для возвращения совместно с пружинами камер в исходное положение после их срабатывания. Технический результат – повышение надежности. 2 ил.

Изобретение относится к области общего машиностроения и может быть использовано в пневмогидроприводах, предназначеных для привода рабочего оборудования.

Известен пневмогидропривод, содержащий гидроцилиндр с двумя гидравлическими рабочими камерами, пневмокамеры в виде надувных баллонов, взаимодействующих в противофазе с гидравлическими камерами и сообщенных посредством распределителей с источником давления и разрежения (US 3921500 A, (SILCOX), 25.11.1975).

Недостатком устройства является его низкий КПД.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является пневмогидропривод, содержащий корпусную оболочку, заполненную рабочей жидкостью, при этом внутри оболочки расположены камера для заполнения сжатым воздухом и камера для подачи рабочей среды в гидроцилиндр, камеры выполнены с возможностью изменения своего объема посредством приложенного к ним давления воздуха, находящегося в баллонах для сжатого воздуха и поступающего к камерам через распределитель (RU 2062370 С1, (ЛОМКИН Ю.П.), 20.06.1996).

К существенным недостаткам прототипа относятся:

присутствует трение скольжения поршневой группы деталей, что сопровождается и износом деталей и шумом в работе;

снижение надежности и эффективности привода прототипа в сложных климатических условиях. В пустынно-песчаной местности, в результате высокой температуры окружающего воздуха, его загрязненности.

Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков приводных устройств, создание пневмогидропривода с вращательным движением приводного вала.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном пневмогидроприводе, содержащем корпусную оболочку, заполненную рабочей жидкостью, при этом внутри оболочки расположены камера для заполнения сжатым воздухом и камера для подачи рабочей среды в гидромотор, камеры выполнены с возможностью изменения своего объем посредством приложенного к ним давления воздуха, находящегося в баллонах для сжатого воздуха и поступающего к камерам через распределитель, новым является то, что корпусная оболочка каналами с обратными клапанами соединена с емкостью для рабочей жидкости и трубопроводами подачи рабочей среды с гидромотором, причем для управления сжатым воздухом дополнительно применены манометр, предохранитель от замерзания, водоотделитель, понижающий редуктор, обратный клапан, электромагнитный клапан, запорный вентиль, для управления потоком рабочей жидкости применен дроссель, в емкости установлен фильтр, а для охлаждения жидкости установлен радиатор, кроме того, в камерах устанавливаются пружинные незамкнутые пластины для возвращения совместно с пружинами камер в исходное положение после их срабатывания.

На фиг.1 изображен пневмогидропривод в составе приводного устройства транспортного средства в статике.

На фиг.2 пневмогидропривод после срабатывания его рабочих камер. Пневмогидропривод 1 включает корпусную оболочку 2, заполняемую рабочей жидкостью. Внутри оболочки расположены камера 3 для заполнения сжатым воздухом и камера (полость) 4 для подачи рабочей среды в гидромотор 5. Камеры имеют возможность изменять свой объем посредством приложенного к ним давления воздуха (газа) (или гидравлической жидкости). На данных фигурах пневмогидропривод включает две рабочие камеры для сжатого воздуха и соответственно две гидравлические. Каждая пара камер работает последовательно, и потому выравнивается пульсация подаваемой рабочей жидкости в гидромотор.

Корпусная оболочка 2 каналами с обратными клапанами 7 соединена с емкостью (бак) 8 для рабочей жидкости и трубопроводами подачи рабочей среды в гидромотор. Для управления пневмогидроприводом 1 управляющей средой (сжатым воздухом или газом) применены распределитель 9, манометр 10, предохранитель от замерзания 11, водоотделитель 12, понижающий редуктор 13, обратный клапан 14, электромагнитный клапан 15, запорный вентиль 16. Управляющий сжатый воздух (газ) находится в баллонах 17. Для управления потоком рабочей жидкости применен дроссель 18, а для охлаждения жидкости установлен радиатор 19, в емкости установлен фильтр 20. Применяются автомобильные устройства – муфта сцепления 21, коробка перемены передач (к.п.п.) 22, задний мост 23, полуоси 24, колеса 25. Камеры 3 и 4 могут выполняться в различных вариантах (по конструкции и материалу). Известны преимущества сферических форм сосудов – поверхность сферы при одинаковом объеме сосудов меньше, чем у других форм, а напряжение в стенке сосуда от давления среды меньше в 2 раза, чем в стенке цилиндра равного диаметра. Камеры 3 и 4 могут быть выполнены из маслобензостойких резин (например, фторкаучуковых) с достаточной эластичностью и упругостью. В камерах 3 и 4 устанавливаются пружинные незамкнутые пластины 26 для возвращения совместно с пружинами 27, 29 камер в исходное положение после их срабатывания. Пластины могут быть установлены непосредственно в оболочки камер при их изготовлении. В радиальном направлении для придания необходимой твердости камер они могут быть усилены вставкой в их состав (перед вулканизацией) армирующих тканей. Камеры 3 и 4 могут выполняться из металла с возможностью придания камерам свойств мембран – изменять форму с приложением к ним давления. По форме могут также выполняться в форме автомобильных ресиверов (баллонов 17) из 2-х половин с возможностью перемещения в осевом направлении относительно друг друга, с наличием уплотнительного кольца (колец) в их соединении. Камеры в таком варианте также могут выполнены из металла.

Работа пневмогидропривода заключается в циклической подаче управляющего давления в рабочие камеры 3, их последующего увеличения объема, создания в закрытой оболочке 2 давления, сжатия камер 4, заполненных рабочей жидкостью, от воздействия приложенного к ним давления и подачи рабочей среды в гидромотор. При открытии вентилей 16 сжатый воздух из баллонов 17 при открытом клапане 15, через обратный клапан 14, понижающий редуктор 13, влагоотделитель 12, предохранитель от замерзания 11, распределитель 9 поступает в камеру 3, которая под действием внутреннего давления увеличивает свой объем и под действием усилия внутреннего давления, действующего на площадь внутренней поверхности камеры, создает давление на жидкость в корпусной оболочке 2 через наружную поверхность камеры 3. Создаваемое в оболочке 2 давление воздействует на камеру 4, в которой находится гидрожидкость, ранее заполнившая ее внутренний объем из бака 8 через обратный клапан 7. Под действием значительного усилия, приходящегося на наружную поверхность камеры, она сжимается, приходя в свое ненапряженное (от воздействия пружинных пластин) состояние, вытесняя под давлением гидрожидкость через открывающийся клапан 7 в линию подачи гидромотора 5. При увеличении своего объема камера 3 воздействует на контакт клапана 28 (клапан может быть срабатывающим и без прямого воздействия контактов), который срабатывает и открывает канал на переключение золотника распределителя 9 для подачи сжатого воздуха во 2-ю смежную камеру 3 для воздуха и одновременного сбрасывания давления воздуха из внутренней полости первой камеры 3, соединяя ее с атмосферой. Рабочий цикл подачи гидрожидкости (масла) повторяется в смежной камере. После сброса давления камера 3 под действием пружинных пластин 26 и пружин 27 сжимается, а камера 4 разжимается и через обратный клапан вследствие возникающего разряжения заполняется жидкостью.

Частота циклов настраивается количеством воздуха, поступающего через клапан 15, давлением настройки клапана 13, настройкой дросселя 18. Оболочка 2 также подпитывается из бака 8 через обратный клапан. Предлагаемое устройство в зависимости от необходимых характеристик может быть выполнено в парном исполнении – одна управляющая, для воздуха и одна выдающая рабочую среду. Парных камер также может быть несколько. Число управляющих и управляемых камер может быть и с неравным количеством. Устройство может сочетать одновременно функции двигателя транспортного средства и функцию насосной установки для подключения управляемых камер к емкости (цистерне), в том числе сторонней.

Применение предлагаемого устройства в качестве приводного устройства (двигателя) транспортных средств позволит изготавливать их со значительно меньшими затратами. Отсутствие таких устройств как кривошипно-шатунный механизм, блок цилиндров, головки цилиндров, механизма газораспределения уменьшит срок изготовления изделий, уменьшит затраты на их изготовление и эксплуатацию. Предлагаемое устройство не производит выбросы в атмосферу токсичных газов – продуктов сгорания топлива в двигателях внутреннего сгорания и является малошумным. Применение более дешевого энергоносителя расширит диапазон применения устройства, в том числе в сельских хозяйствах.

Формула изобретения

Пневмогидропривод, содержащий корпусную оболочку, заполненную рабочей жидкостью, при этом внутри оболочки расположены камера для заполнения сжатым воздухом и камера для подачи рабочей среды в гидромотор, камеры выполнены с возможностью изменения своего объема посредством приложенного к ним давления воздуха, находящегося в баллонах для сжатого воздуха и поступающего к камерам через распределитель, отличающийся тем, что корпусная оболочка каналами с обратными клапанами соединена с емкостью для рабочей жидкости и трубопроводами подачи рабочей среды с гидромотором, причем для управления сжатым воздухом дополнительно применены манометр, предохранитель от замерзания, водоотделитель, понижающий редуктор, обратный клапан, электромагнитный клапан, запорный вентиль, для управления потоком рабочей жидкости применен дроссель, в емкости установлен фильтр, а для охлаждения жидкости установлен радиатор, кроме того, в камерах устанавливаются пружинные незамкнутые пластины для возвращения совместно с пружинами камер в исходное положение после их срабатывания.

РИСУНКИ