ПОДАВАТЕЛЬ РОТОРНЫЙ
ROTARY FEEDER

По функциональности использования косвенными аналогами предлагаемого подавателя являются используемые в гидравлических приводах гидронасосы, создающие высокое давление рабочей жидкости, которая, воздействуя на рабочие органы исполнительных механизмов, совершает механическую работу [Башта Т.М. «Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем», М., «Машиностроение», 1974 г., с. 107, гл. V].
Известно, что применение жидкостей и масел в качестве рабочей среды требует высокую степень герметичности рабочих камер. Что достигается высокой степенью чистоты обработки рабочих поверхностей, деталей этих машин и механизмов и применением разного рода уплотнений и уплотнительных устройств, что существенно повышает стоимость их изготовления, обслуживания и ремонта. Необходимость фильтрации и охлаждения рабочей жидкости также сказывается на удорожании изготовления, эксплуатации, обслуживания и ремонта. Чувствительность к перепадам температуры окружающей среды отрицательно сказывается на работе гидравлических механизмов.
Перед автором стояла задача создать механизм для поштучной подачи (по трубопроводным магистралям) шариков, обладающих механической энергией в рабочие камеры исполнительных механизмов, имеющих в своих корпусах и крышках большое количество впускных отверстий, для воздействия на их рабочие органы с целью передвижения (поворота) для совершения работы.
Из уровня техники известен механизм подъема и опускания автомобильного дверного стекла, включающий в себя установленное в корпусе роторное колесо, имеющее на своей внешней образующей рабочие камеры, имеющие вид сферических углублений (лунок) с диаметрами сфер, равными диаметрам применяемых шариков, трубчатые направляющие каналы и эластичный элемент, состоящий из плотно нанизанных на гибкий сердечник (проволоку) шариков (US 4656780 А, 14.04.1987, E05F 11/38).
В известном механизме эластичный элемент одним концом прикреплен к стеклу, а шарики эластичного элемента в месте сопряжения с роторным колесом находятся в его лунках. При вращении роторного колеса стенки его лунок, воздействуя на шарики в них находящиеся, сдвигают эластичный элемент и происходит подъем или опускание стекла.
Недостатком, с точки зрения решения поставленной задачи, является наличие эластичного элемента. Для успешного решения поставленной задачи необходимо наличие свободных шариков.
Из уровня техники известен механизм механической передачи, использующий шарики в качестве рабочих тел. Механизм включает в себя корпус, внутри которого в одной плоскости на некотором расстоянии друг от друга установлены два одинаковых роторных колеса, имеющие на своей внешней образующей равномерно распределенные по всей окружности с шагом 1.5 диаметра применяемых шариков пазы полукруглого профиля с радиусом, равным радиусу применяемых шариков. Глубина пазов равна 1/2 диаметра применяемых шариков. Роторные колеса жестко посажены на валы, которые вставлены в отверстия корпуса. Один из них является приводным, и на нем установлено ведущее колесо. Полости корпуса, в которых располагаются роторные колеса, соединены двухрядным каналом в поперечном сечении, имеющем профиль в виде цифры 8 с взаимным пересечением нижней и верхней окружностей. Диаметры окружностей равны и соответствуют диаметру применяемых шариков. Канал имеет две параллельные ветви, находящиеся на разных сторонах роторных колес. Этот же канал охватывает снаружи оба роторных колеса. Причем в месте сопряжения с роторным колесом профиль в виде цифры 8 в нижнем ряду имеет паз шириной, соответствующей толщине роторного колеса. Роторное колесо входит внутрь канала на глубину 1/2 диаметра применяемых шариков. В канал в шахматном порядке, через один в каждый ряд, плотно уложены шарики. В местах сопряжения с роторными колесами шарики нижнего ряда находятся в пазах роторных колес. Двухрядное устройство канала для шариков призвано снизить потери на трение из-за возможности шариков прокатываться, а не скользить по поверхности канала (US 5488881 А, 06.02.1996, F16C 1/28, (fig 2)). Взято за прототип.
В известном механизме ведущее роторное колесо, проворачиваясь от воздействия привода на вал, на который оно жестко установлено, выталкивает крайний шарик, находящийся в нижнем ряду канала в ее пазе в одну из параллельных ветвей двухрядного канала, который, воздействуя на находящийся перед ним шарик, передает импульс движения на ведомое колесо, заставляя его и вал, на котором оно жестко установлено, вращаться.
Недостатками механизма являются низкая производительность, маленькая развиваемая мощность и низкий к.п.д.
Предлагаемый подаватель предназначен для подачи шариков, придав им механическую энергию, в рабочие камеры исполнительных механизмов для совершения работы посредством воздействия на их рабочие органы и удаления отработавших шариков из нерабочих камер исполнительных механизмов и состоит из корпуса, имеющего сквозные каналы для прохода шариков, роторного колеса, жестко закрепленного на рабочем валу и имеющего вид цилиндра с расположенными на внешней образующей продольными канавками, равно распределенными по длине окружности, с шагом, обеспечивающим достаточную толщину перемычек между канавками, стенки которых образуют рабочие камеры в местах пересечения со сквозными каналами корпуса и при вращении колеса воздействуют на шарики, поступающие от одного конца сквозных каналов корпуса, и выталкивают шарики в трубопроводные магистрали, присоединенные к исполнительным механизмам, через другие концы каналов корпуса передав шарикам механическую энергию вращающегося роторного колеса, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде полого цилиндра с расположенными по внешнему контуру прямоугольными выступами, в боковых стенках которых выполнены сквозные каналы для прохода шариков, а продольные канавки цилиндра роторного колеса имеют эллипсоидный профиль глубиной, равной половине диаметра шариков.
На Фиг 1. показан продольный разрез подавателя. Подаватель состоит из четырех основных частей: корпуса 1, роторного колеса 2, вала 3, основания 4. Преимущественно корпус 1 жестко связан с основанием 4 с возможностью легкого демонтажа.
Корпус 1 имеет вид полого цилиндра с расположенными по внешнему контуру прямоугольными выступами с осями, находящимися под углом в 120° относительно друг друга. В боковых стенках выступов сделаны сквозные отверстия (каналы) для прохода шариков. Диаметр отверстий соответствует максимальному диаметру применяемых шариков. Отверстия выполнены таким образом, чтобы линия пересечения с внутренним отверстием корпуса располагалась преимущественно на середине диаметров отверстий. На обоих концах отверстий организованы места (резьбы, места для крепления патрубков и т.д.) для присоединения трубопроводных магистралей подвода и отвода шариков. Корпус также имеет организованные места для его установки на основание 4. В предлагаемой конструкции используется цельный корпус. В случае массового производства возможно целесообразней будет применять корпусы, состоящие из 2-х и более частей. Линии разъема этих частей могут располагаться как вдоль, так и поперек продольной оси роторного колеса.
Роторное колесо 2 имеет вид полого цилиндра с расположенными на внешней поверхности сплошными продольными канавками, имеющими эллипсоидный профиль глубиной, преимущественно равной половине максимального диаметра применяемых шариков. Стенки канавок образуют рабочие камеры в местах пересечения со сквозными каналами корпуса 1. Канавки располагаются равно распределенными по длине окружности с шагом, обеспечивающим достаточную толщину перемычек между канавками. На поверхности отверстия колеса организованы посадочные места (шпоночные пазы, шлицевые пазы) для установки колеса на вал 3. Роторное колесо может быть цельным (выполненным заодно с валом 3) и иметь вид цилиндра переменного диаметра.
Вал 3 имеет как минимум на одном из концов организованные посадочные места установки соединительных муфт для соединения с приводом (механическим, электромеханическим или др.), создающим крутящий момент. Вал устанавливается в подшипниковых узлах основания 4.
Основание 4 имеет преимущественно П-образный вид. На концах стоек организованы места для установки подшипниковых узлов, в которые устанавливается вал 3. На основании также находятся опоры для установки на них корпуса 1.
Корпус 1, роторное колесо 2, вал 3, основание 4 изготавливаются из прочных и износостойких материалов (различные стали, сплавы, металлы, композитные материалы и др.).
На Фиг. 2 изображен поперечный разрез подавателя.
Осуществление изобретения
Для нормальной работы предлагаемый подаватель должен иметь реверсивный привод, создающий крутящий момент. Подводящие и отводящие магистрали присоединены к каналам корпуса 1, каждая строго со своей стороны прямоугольного выступа. Привод вращает вал 3, который передает вращение роторному колесу 2, жестко на нем установленному. Шарики, проходящие по каналам корпуса 1 в месте пересечения каналов с внутренним отверстием корпуса, попадают в канавки роторного колеса 2. Вращающееся роторное колесо задними стенками канавок воздействует на находящиеся в них шарики и выталкивает (придав механическую энергию) их в трубопроводные магистрали, присоединенные к соответствующему исполнительному механизму для совершения работы. Поскольку воздействие на шарики происходит по касательной линии, это приводит к значительному возрастанию передаваемого приводом усилия (эффект призматического клина) и передаваемой шарикам механической энергии. Шарики, находящиеся в каналах роторного колеса, одновременно воздействуют на рабочий орган исполнительного механизма, с которым подаватель соединен трубопроводными магистралями. Таким образом, общее количество механической энергии, одновременно передаваемой подавателем, складывается из механических энергий шариков, находящихся в каналах роторного колеса. Отвод шариков из нерабочих камер исполнительных механизмов происходит переключением привода подавателя в реверсивный режим.
Таким образом, обеспечивается технический результат применения данного изобретения, а именно:
- придание, используемым в качестве рабочих тел, шарикам механической энергии для воздействия на рабочие органы исполнительных механизмов с целью совершения работы;
- поштучная подача в рабочие камеры (по соединительным трубопроводным магистралям) исполнительных механизмов, шариков, обладающих механической энергией для совершения работы;
- поштучный отвод отработавших шариков из нерабочих камер исполнительных механизмов, препятствующих нормальной работе этих механизмов.