УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ
DEVICE FOR CREATING RECIPROCATING MOTION

Предлагаемое изобретение относится к энергомашиностроению, а именно, к центробежным установкам и может быть использовано для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное.
Известен центробежный двигатель-движитель, содержащий центробежный преобразователь, выполненный в виде полого элемента с расположенным внутри него центробежным жидкостным элементом, и привод для центробежного жидкостного элемента, причем центробежный преобразователь выполнен в виде неподвижного тора, часть которого имеет переменную, симметрично увеличивающуюся к центральной оси этой части, площадь сечения, центробежный жидкостный элемент представлен в виде магнитной жидкости, а привод ее выполнен в виде линейного электродвигателя, обмотка которого размещена на наружной поверхности тора [Заявка на изобр. РФ №2005130141, МПК F03G3/08, 2007].
Недостатками известного двигателя-движителя являются сложность конструкции и отсутствие механизма преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, что снижает его диапазон использования и эффективность.
Более близким к предлагаемому изобретению по назначению является механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот, содержащий по десять одинаковых цилиндрических колес внешнего зацепления, круглых валов, неподвижных зубчатых колес внутреннего зацепления, шатунов и поршней, десять штук одинаковых водил с корректирующими массами и сателлитов, к которым жестко присоединены диски, причем число зубьев сателлитов в два раза меньше числа зубьев неподвижных зубчатых колес внутреннего зацепления, к каждому сателлиту жестко присоединен диск, а в возвратно-поступательных точках дисков к ним шарнирно присоединены шатуны, которые вторыми своими концами шарнирно соединены с поршнями [Патент РФ №2604900, МПК F16H 19/02, 2016].
Основным недостатком известного устройства является сложность и громоздкость конструкции, что снижает диапазон его использования и эффективность.
Более близким к предлагаемому изобретению по принципу действия является центробежный насос, содержащий закрепленный на станине корпус из износостойкого материала, вал с рабочим колесом в подшипниковых опорах и узел уплотнений, причем корпус имеет входной и напорный патрубки с фланцами, которые выполнены вращающимися, съемными и установлены на патрубках без непосредственного упора фланца в патрубок [Патент РФ №2332591, МПК F04 D29/62, F04D 29/24, 2008].
Основными недостатками известного центробежного насоса являются невозможность преобразования поступательного движения жидкости на выходе из выхлопного патрубка в возвратно-поступательное, что снижает его диапазон использования и эффективность.
Техническим результатом, на решение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности устройства для создания возвратно-поступательного движения.
Технический результат реализуется в устройстве для создания возвратно-поступательного движения, содержащем центробежный насос, состоящий из корпуса, снабженного входным и напорным патрубками, внутри корпуса которого помещено рабочее колесо, насаженное на вал, соединенный с приводным двигателем, напорный патрубок корпуса соединен с напорным трубопроводом, соединенным, в свою очередь с напорным коллектором и двумя рабочими трубопроводами, соединенными с двумя рабочими элементами, которые подвижно соединены между собой рычагом, насаженным на центральную ось, соединенную с корпусом насоса, конца которого снабжены продольными отверстиями, в которые вставлены оси, прикрепленные к рабочим элементам, входной патрубок корпуса соединен с входным трубопроводом, соединенным с подпиточным трубопроводом, подпиточным баком, входным коллектором и рабочими трубопроводами, причем на входе в рабочие трубопроводы в напорном коллекторе установлены два клапана, на подпиточном трубопроводе установлен один клапан, на входном коллекторе на входе в рабочие трубопроводы установлены два других клапана, а полости всех трубопроводов, корпуса и бака заполнены рабочей жидкостью.
На фиг. 1-3 представлены принципиальная схема предлагаемого устройства для создания возвратно-поступательного движения (УСВПД) и узел соединения рычага 13 с рабочим элементом 12.
УСВПД содержит центробежный насос 1, состоящий из корпуса 2, снабженного входным и напорным патрубками 3 и 4, внутри корпуса 2 помещено рабочее колесо 5, насаженное на вал 6, соединенный с приводным двигателем (например, с электродвигателем, на фиг. 1-3 не показан), напорный патрубок 4 корпуса 2 соединен с напорным трубопроводом 7, соединенным, в свою очередь с напорным коллектором 8 и рабочими трубопроводами 9 и 10, соединенными с рабочими элементами 11 и 12 (например, поршнями или сжимающимися трубами, на фиг. 1-3 не показаны), которые подвижно соединены между собой рычагом 13, насаженным на центральную ось 14, соединенную с корпусом 2 (соединение на фиг. 1-3 не показано), концы которого снабжены продольными отверстиями 15, в которые вставлены оси 16, прикрепленные к рабочим элементам 11 и 12, входной патрубок 3 корпуса 2 соединен с входным трубопроводом 17, соединенным с подпиточным трубопроводом 18, подпиточным баком 19, входным коллектором 20 и рабочими трубопроводами 9 и 10, причем на входе в рабочие трубопроводы 9 и 10 в напорном коллекторе 8 установлены клапаны 21 и 22, на подпиточном трубопроводе 18 установлен клапан 23, на входном коллекторе 20 на входе в вышеупомянутые трубопроводы установлены клапаны 24 и 25, а полости всех трубопроводов 7-10, 17, 18, 20, корпуса 2 и бака 19 заполнены рабочей жидкостью.
1
р
1
р
1
р
Предлагаемое УСВПД работает следующим образом. Предварительно, перед началом работы из полостей корпуса 2 и трубопроводов 7-10, 13, 14, 16 ЦБУ ВПД удаляют воздух, после чего все трубопроводы и подпиточный бак 19 заполняют рабочей жидкостью, которую выбирают в зависимости от конструкции, назначения рабочих элементов и характеристик рабочей среды (на фиг. 1-3 не показана), после чего ЦБУ ВПД устанавливают таким образом, чтобы рабочие элементы контактировали с рабочей средой (на фиг. 1-3 не показана). Далее, при закрытых клапанах 21, 22, 24, 25 и открытом клапане 23 производят запуск центробежного насоса 1, для чего включают приводной двигатель (на фиг. 1-3 не показан), в результате чего на выходе из напорного патрубка 4 в рабочей жидкости создается давление P, а на входе во входной патрубок 3 разрежение Р. При выходе на требуемый режим работы центробежного насоса 1 осуществляется одновременное автоматическое закрытие клапана 23 и открытие клапанов 21, 25 в результате чего за счет давления P рабочей жидкости в трубопроводе 9 рабочий элемент 11 начинает движение вперед, а рабочий элемент 12 за счет разрежения рабочей жидкости в трубопроводе 10 Р и поворота рычага 13 - назад. При достижении рабочими элементами 11, 12 крайних точек происходит одновременное автоматическое закрытие клапанов 21, 25 и открытие клапанов 22 и 24, в результате чего за счет давления P рабочий элемент 12 начинает движение вперед, а рабочий элемент 11 за счет разрежения Р и поворота рычага 13 - назад. Далее цикл движения рабочих элементов 11, 12 повторяется аналогично до остановки работы центробежного насоса 1.
Прямолинейное возвратно-поступательное движение рабочих элементов 11, 12 обеспечивается сохранением длины плеч рычага 13 за счет их поперечного перемещения вдоль продольных отверстий 15. Утечки рабочей жидкости компенсируются в процессе работы ее подачей из подпиточного бака 19. Мощность ЦБУ ВПД, создаваемое давление, частота циклов рабочих элементов определяются техническими параметрами центробежного насоса и клапанов. При этом в зависимости от назначения ЦБУ ВПД, можно увеличить число пар рабочих трубопроводов и рабочих элементов путем установки дополнительных напорных и входных коллекторов с клапанами на напорном и входном трубопроводах.
Таким образом, предлагаемое УСВПД обеспечивает возможность преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное без поршневых двигателей за счет совместного использования центробежного насоса, системы клапанов и свойств рабочей жидкости, что обеспечивает значительное упрощение конструкции и высокую эффективность.