СИЛЬФОННЫЙ ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ
BELLOW-TYPE PNEUMATIC ENGINE

Изобретение относится к области автотранспортного двигателестроения с системами и устройствами, которые не содержат каких-либо подвижных контактных уплотнений, таких как, например, известные поршневые кольца и т.п.
Преимущественно изобретение относится к решению проблем реализации именно беспоршневого (безуплотнительного) преобразования энергии сжатого газа (воздуха) в механическую энергию вращательного движения выходного вала пневматического двигателя.
Известен сильфонный пневматический двигатель, содержащий общий выходной вал и установленные в корпусе на радиальных упорах поворотные сильфоны (SU 1181888 A, 30.09.1985).
Используемый в этом двигателе сильфон имеет малую прочность и низкую надежность.
Технической задачей, поставленной в настоящем изобретении, является повышение надежности двигателя.
Эта задача достигается тем, что сильфонный пневматический двигатель, содержащий общий выходной вал и установленные в корпусе на радиальных упорах поворотные сильфоны, содержит, по меньшей мере, два аналогичных функциональных блока с поворотными валами, в которых смонтированы указанные сильфоны, при этом блоки механически объединены своими поворотными валами с возможностью работы сильфонов в блоках в противофазах, при этом один из блоков снабжен обгонной муфтой прямого действия для передачи соответствующего поворотного движения подвижных элементов объединенных блоков на общий выходной вал двигателя, а другой блок снабжен реверсивной обгонной муфтой для преобразования возвратного движения подвижных элементов блоков на противоположное с возможностью преобразования его в однонаправленное вращение с выходным вращением первой обгонной муфты, при этом указанные обгонные муфты связаны продольным центральным валом для передачи получаемого результирующего однонаправленного вращения на общий выходной вал двигателя.
Кроме того, в сильфонном пневматическом двигателе функциональные блоки, в которых смонтированы сильфоны поворотного типа, выполнены с различной площадью поворотных сильфонов, воспринимающих давление рабочего газа.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен общий вид пневмодвигателя, на фиг.2 - разрез В-В фиг.1, на фиг.3 - разрез А-А фиг.1, на фиг.4 - место А фиг.2, на фиг.5 - разрез С-С фиг.1.
На приведенных чертежах изображено.
1 - наружный корпус (статор) первого блока; 2 - статор второго блока; 3 - упорные элементы статора; 4 - внутренние отверстия; 5 - контур неподвижной диафрагмы; 6 - штуцер подачи рабочего газа из системы управляющих клапанов; 7 - условно обозначенный радиальный газовый канал 2-го блока; 8 - обгонная муфта 2-го блока; 9 - вспомогательный выходной вал 2-го блока; 10 - объединенный выходной вал двигателя; 11 - вспомогательный выходной вал реверса 1-го блока; 12 - реверсивная обгонная муфта 1-го блока; 13 - торцевой фланец; 14 - силовой поворотный привод 1-го блока; 15 - шпоночный вкладыш; 16 - силовой поворотный привод 2-го блока; 17 - вспомогательный центральный вал силовой (вращательной) связи обгонных муфт 1-го и 2-го блоков; 18 - кольцо связи 2-х поворотных приводов; 19 - условно исходное положение поворотного привода в 1-м блоке и направление его последующего движения; 20 - поворотный сильфон в сжатом состоянии; 21 - внешний ступенчатый кондуктор; 22 - диафрагма поворотного сильфона с периферийным креплением эластичной мембраны; 23 - эластичная мембрана поворотного сильфона; 24 - диафрагма поворотного сильфона с внутренним креплением мембраны; 25 - поворотный сильфон в предельно раздвинутом состоянии; 26 - угол рабочего поворота.
Предлагаемый пневмодвигатель состоит из двух (или более) принципиально аналогичных и зеркально состыкованных блоков с внешними неподвижными (статорными) корпусами (1 и 2) и торцевыми фланцами 13. Внутри корпусов жестко закреплены статорные упоры 3, например, в виде набора неподвижных пластин, с образованием соответствующих цилиндрических и радиальных статорных упоров. На радиальных статорных упорах 3 крепятся торцевые неподвижные диафрагмы (5) поворотных сильфонов (20 и 25).
Сильфоны в блоке 1 установлены так, что они работают в противофазе с сильфонами в блоке 2, т.е. когда в 1-м блоке сильфоны находятся в предельно сжатом состоянии (20), то во втором блоке наоборот - в предельно раздвинутом состоянии (25).
Поворотные сильфоны пневмодвигателя закреплены на поворотных приводах 14 и 16 первого и 2-го блоков соответственно с внешними 21 и внутренними 27 ступенчатыми кондукторами для последующего вывода сильфонных диафрагм на требуемую рабочую раздвижку вплоть до предельной (25).
Статорный блок 2 в своей торцевой части оборудован обгонной муфтой 8 прямого действия, которая однонаправленно передает поворот подвижных приводов пневмодвигателя валу 9 и объединенному выходному валу 10. Другой блок (1) также с торцевой части оборудован своей обгонной муфтой 12, но - реверсивного типа, которая соответственно преобразует движение подвижных приводов спаренных блоков на противоположное, то есть преобразует во вращение однонаправленное с предыдущим вращением вспомогательного вала 9 и объединенного вала 10.
С учетом вышеизложенного предлагаемый пневмодвигатель действует следующим образом.
От конкретного внешнего источника высокого и сверхвысокого давления рабочий газ подается в систему управляющих клапанов (на чертеже не изображенную) и далее через соответствующие входные штуцера 6, радиальные каналы 7 и продольные - 26 газ поступает к внутренним входным отверстиям 4 только тех поворотных сильфонов (например, изображенных на чертеже внутри 2-го блока), которые находятся в рабочем цикле своей раздвижки до предельно раздвинутого состояния 25, когда подвижные торцы сильфонов обоих спаренных блоков достигают статорных упоров 3. Одновременно из противофазных сильфонов (изображенных на чертеже внутри 1-го блока) в этом рабочем цикле осуществляется принудительная сдувка рабочего газа на выхлоп с возможной рекуперацией тепла. В процессе этого рабочего цикла подвижные элементы спаренных блоков передают свой поворот (на угол α), как выше указано, на вал 9 и на общий выходной вал 10.
Последующий рабочий цикл осуществляется аналогичным образом с подачей рабочего газа теперь уже в поворотные сильфоны другого блока (в рассматриваемом на чертеже состоянии - в первый блок). Возникающий при этом обратный поворот подвижных сильфонов спаренных блоков (также на угол α) воспринимается уже только реверсивной муфтой 12, передается на вал реверса 11 и одновременно через смонтированный центральный вал 17 (связывающий указанные обгонные муфты 8 и 12) получаемое таким образом и во втором цикле результирующее однонаправленное вращение передается на общий выходной вал 10 пневмодвигателя.
В некоторых случаях целесообразно один из сильфонных блоков предлагаемых пневмодвигателей изготавливать со сравнительно большей площадью поворотных сильфонов. Это позволяет использовать в таком увеличенном блоке сравнительно меньшие давление рабочего газа, создавая возможность применения, например, газовых каскадов с различными давлениями.
Для изменения направления вращения выходного вала предлагаемого пневмодвигателя применяются известные технические устройства по дополнительному реверсированию обгонных муфт пневмодвигателя.