ГИДРОДВИГАТЕЛЬ

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в гидравлических приводах транспортных средств, коммунальной системе водоснабжения и других областях, где необходимо применение гидродвигателей любых мощностей.
Известна пластинчатая машина, содержащая статор с впускным и выпускным окнами, расположенными на одной осевой линии в диаметрально противоположных сторонах статора, полый ротор с радиальными пазами и размещенными в них разделительными пластинами, опирающимися на направляющий цилиндрический элемент, соосно установленный в статоре (А.с. СССР №1787195, опубл. 07.01.93 г.).
Недостатком пластинчатой машины являются большие гидравлические потери напора при радиальном входе и выходе потока из ротора и сопротивление трения разделительных пластин по внутренней поверхности статора.
Известен также, принятый за прототип, гидродвигатель, содержащий статор с впускным и выпускным каналами, эксцентрично установленный в нем ротор с радиальными пазами и размещенными в них разделительными пластинами и торцевые крышки, входной и выходной каналы выполнены по касательной к цилиндрическим поверхностям статора и ротора, разделительные пластины выполнены с опорными плечиками, которыми они установлены в торцевые пазы направляющих втулок, при этом последние вторым торцом с цилиндрической втулкой закреплены на наружных кольцах больших подшипников, внутренние кольца которых установлены по неподвижной посадке на эксцентриситетных втулках на одной оси цилиндрической поверхности статора (заявка №94014515, опубл. 10.07.1996 г.).
К причинам, препятствующим достижению, указанного ниже технического результата, относится сложная в изготовлении (особенно ротора) и обслуживании
конструкция, велика вероятность заклинивания рабочих пластин (лопастей) при высоких давлениях, что приводит к преждевременному их износу, кроме того, велики потери КПД из-за утечек рабочего тела из зоны впуска в зону выпуска через кольцевой цилиндрический паз в направляющей втулке, в результате чего, конструкция весьма проблематична в аспекте ее работоспособности.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является упрощение конструкции и увеличение КПД гидродвигателя.
Технический результат достигается тем, что известный гидродвигатель содержит статор с впускным и выпускным каналами, эксцентрично установленный в нем ротор с размещенными внутри рабочими лопастями, торцевые крышки, согласно полезной модели, ротор представляет собой полый цилиндр с диаметрально расположенными осевыми отверстиями, с установленными в них уплотнительными сегментами, через которые выведены рабочие лопасти, закрепленные на центральной оси вращения, проходящей внутри ротора, при этом ось вращения ротора установлена с эксцентриситетом относительно центральной оси, а уплотнительные сегменты выполнены в виде полуцилиндров из антифрикционного материала.
Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
Исключение соединительных дополнительных элементов (подшипников, втулок) упрощает конструкцию, а уплотнительные сегменты герметизируют рабочее пространство гидродвигателя, что препятствует утечке рабочего тела и способствует увеличению КПД гидродвигателя.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен внешний вид гидродвигателя, на фиг.2 - поперечный разрез (сеч. А-А), на фиг.3 - продольный разрез гидродвигателя, на фиг.4 - центральная ось с рабочими лопастями.
Гидродвигатель состоит из статора 1 (фиг.1-3), представляющего собой полый цилиндр с каналами для впуска 2 и выпуска 3 рабочей жидкости и двумя торцевыми крышками 4 (передней и задней), служащих для скрепления статора 1 и являющихся гнездами опор ротора 5 (фиг.2), представляющего собой толстостенный полый цилиндр с двумя, диаметрально расположенными осевыми отверстиями в стенках цилиндра, служащих гнездами узлов качения двух рабочих лопастей 6 (фиг.2, 4), каждая из которых представляет собой пластину с цапфой 7 для посадки на центральную ось вращения 8. Ротор 5 снабжен двумя крышками (не показаны) предназначенными для скрепления половинок ротора 5 и являющихся опорами при его вращении.
Рабочие лопасти 6 установлены на центральной оси вращения 8 и их длина меньше радиуса статора 1 на 1 мм, что обеспечивает постоянный зазор между лопастями 6 и статором 1 и препятствует их преждевременному износу. Центральная ось вращения 8 проходит внутри ротора 5, при этом ось вращения ротора 5 установлена с эксцентриситетом относительно центральной оси 8. Рабочие лопасти 6 выведены через отверстия в роторе 5. В отверстиях ротора 5 установлены уплотнительные сегменты 9, представляющие собой полуцилиндры, выполненные из антифрикционного материала, служащие для герметизации рабочего пространства гидродвигателя и для предотвращения возможных поворотов рабочих лопастей 6 в гнездах ротора 5 при его вращении.
Гидродвигатель работает следующим образом.
1
Жидкость поступает по впускному каналу 2 в гидродвигатель, производит давление на рабочие лопасти 6 и поворачивает ротор 5 по часовой стрелке. Установленные в отверстиях ротора 5 уплотнительные сегменты 9, позволяют рабочим лопастям 6 вращаться вместе с ротором, в тоже время, позволяя им совершать поворот относительно ротора 5 на угол φ max, равный arcsin e/r, при движении рабочих лопастей 6 из верхней точки до угла φ=270° + φ, происходит увеличение рабочего объема. Рабочий объем
Woб.=2Sp*b, где b - ширина рабочей лопасти; Sp=R(πR/2+е)-r(πr/2-е) - рабочая площадь.
При дальнейшем вращении ротора 5 происходит вытеснение рабочей жидкости через выпускной канал 3 из рабочего объема и, одновременно, его заполнение. Цикл повторяется.
Гидродвигатель можно использовать в качестве гидронасоса. В этом случае, привод гидродвигателя присоединяется к любой силовой установке с регулируемым числом оборотов (двигатель внутреннего сгорания, электродвигатель и др.).
Крутящий момент силовой установки передается на ось 8 при ее вращении во время поворота одной из лопастей 6, в полости статора образуется разрежение, в результате чего, жидкость поступает через впускной канал 2 в разреженную полость. Следующая лопасть 6, в результате вращения, будет оказывать давление на поступившую жидкость и благодаря изменяющемуся объему будет выталкивать ее до выхода через выпускной канал 3 в систему. Цикл повторяется.
Использование предлагаемого гидродвигателя позволяет получить КПД, близкий к "1" и высокую величину крутящего момента на роторе гидродвигателя, при малых его габаритах и простоте конструкции, из кинематической цепи которой исключены громоздкие дорогостоящие и ненадежные механические передачи.