(1) (13) B3 (12)OPIS PATENTOWY (19) PL PL B (54) Hydrauliczna maszyna robocza z obrotowym tłokiem

Transkrypt

1 R Z E C Z PO SPO L IT A POLSKA U rząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12)OPIS PATENTOWY (19) PL (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (61) Patent dodatkowy do patentu: (1) (13) B3 (5 1) IntCl6: F04C 18/02 F04B 39/00 (54) Hydrauliczna maszyna robocza z obrotowym tłokiem (43) Zgłoszenie ogłoszono: (73) Uprawniony z patentu: BUP 14/96 Bald Czesław, Piotrków Trybunalski, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: (72) Twórca wynalazku: WUP 11/98 Czesław Bald, Piotrków Trybunalski, PL PL B3 1. Hydrauliczna maszyna robocza z obrotowym tłokiem, w której tłok i cylinder mają na obwodach regularne występy i wgłębienia, posiadająca pierścień pośredniczący umieszczony pomiędzy tłokiem i cylindrem, wyposażony po wewnętrznej stronie w regularne występy i wgłębienia współpracujące z tłokiem, a po zewnętrznej stronie w regularne występy i wgłębienia współpracujące z cylindrem, wyposażona w głowicę z kanałami dolotowymi i wylotowymi, zamykającą maszynę z jednej strony od, czoła według patentu Nr , znamienna tym, że pierścień pośredniczący (3) ma, na powierzchni czołowej stykającej się z głowicą (10), promieniowe rowki dośrodkowe (11) łączące się z wgłębieniami wewnętrznymi pierścienia (3) i wewnętrznymi komorami roboczymi (4) oraz promieniowe rowki odśrodkowe (12) łączące się z wgłębieniami zewnętrznymi pierścienia (3) i zewnętrznymi komorami roboczymi (5), zaś kanały dolotowe (13) i kanały wylotowe (14) dochodzą z jednej strony do powierzchni styku głowicy (10) z pierścieniem pośredniczącym (3), a z drugiej strony łączą się odpowiednio z kolektorem dolotowym (18) i kolektorem wylotowym (19). Fig. 1

2 Hydrauliczna maszyna robocza z obrotowym tłokiem Zastrzeżenia patentowe 1. Hydrauliczna maszyna robocza z obrotowym tłokiem, w której tłok i cylinder mają na obwodach regularne występy i wgłębienia, posiadająca pierścień pośredniczący umieszczony pomiędzy tłokiem i cylindrem, wyposażony po wewnętrznej stronie w regularne występy i wgłębienia współpracujące z tłokiem, a po zewnętrznej stronie w regularne występy i wgłębienia współpracujące z cylindrem, wyposażona w głowicę z kanałami dolotowymi i wylotowymi, zamykającą maszynę z jednej strony od, czoła według patentu Nr , znamienna tym, że pierścień pośredniczący (3) ma, na powierzchni czołowej stykającej się z głowicą(lo), promieniowe rowki dośrodkowe (11) łączące się z wgłębieniami wewnętrznymi pierścienia (3) i wewnętrznymi komorami roboczymi (4) oraz promieniowe rowki odśrodkowe (12) łączące się z wgłębieniami zewnętrznymi pierścienia (3) i zewnętrznymi komorami roboczymi (5), zaś kanały dolotowe (13) i kanały wylotowe (14) dochodzą z jednej strony do powierzchni styku głowicy (10) z pierścieniem pośredniczącym (3), a z drugiej strony łączą się odpowiednio z kolektorem dolotowym (18) i kolektorem wylotowym (19). 2. Hydrauliczna maszyna robocza według zastrz. 1, znamienna tym, że rowki dośrodkowe (11), usytuowane wzdłuż osi symetrii wgłębień wewnętrznych pierścienia pośredniczącego (3), mające stałą głębokość, posiadają poszerzone końce i zwężony środek, przy czym zwężenie w środku jest wykonane łukami wklęsłymi, na obu ściankach bocznych rowków (11). 3. Hydrauliczna maszyna robocza według zastrz. 1, znamienna tym, że rowki odśrodkowe (12), usytuowane wzdłuż osi symetrii wgłębień zewnętrznych pierścienia pośredniczącego (3), mające stałą głębokość, posiadają kształt grota z zaokrąglonym ostrzem i poszerzoną podstawą, dochodzącą do krawędzi wgłębienia, przy czym boczne ścianki grota są zaokrąglone łukami wklęsłymi. 4. Hydrauliczna maszyna robocza według zastrz. 1, znamienna tym, że kanały dolotowe (13) i kanały wylotowe (14) mają, w przekroju poprzecznym w miejscu styku głowicy (10) z pierścieniem pośredniczącym (3), kształt zbliżony do wycinka kołowego, z bokami zaokrąglonymi łukami wklęsłymi i są rozmieszczone na przemian na wspólnym okręgu, przy czym kanały dolotowe (13) są zwrócone cienkimi końcami w stronę zgodną z kierunkiem obrotów tłoka (1) i pierścieniem (3) kanały wylotowe (14) są zwrócone cienkimi końcami w stronę przeciwną do kierunku obrotów. * * * Przedmiotem wynalazku jest hydrauliczna maszyna robocza z obrotowym tłokiem, stanowiąca rozwinięcie i udoskonalenie maszyny przedstawionej w opisie patentowym Nr Maszyna hydrauliczna według opisu patentowego Nr posiada tłok, mający na obwodzie regularne występy i wgłębienia oraz cylinder mający także na obwodzie regularne występy i wgłębienia. Pomiędzy tłokiem i cylindrem znajduje się wolna przestrzeń, w której jest umieszczony kształtowy pierścień pośredniczący, posiadający na stronie wewnętrznej regularne występy i wgłębienia, współpracujące z tłokiem, a na stronie zewnętrznej - regularne występy i wgłębienia, współpracujące z cylindrem. Liczba występów i wgłębień po wewnętrznej stronie pierścienia jest równa liczbie występów i wgłębień po zewnętrznej stronie pierścienia. W jednym z możliwych wykonań maszyny tłok i cylinder posiadaj ą wspólną nieruchomą oś, zaś oś pierścienia pośredniczącego jest przesunięta o mimośrodowość względem wspólnej osi tłoka i cylindra i podczas pracy obiega wokół tej osi po okręgu o promieniu równym mimośrodowości. Pomiędzy tłokiem i pierścieniem pośredniczącym jest utworzony wewnętrzny szereg komór roboczych, zaś pomiędzy pierścieniem pośredniczącym i cylindrem - zewnętrzny szereg komór roboczych.

3 Komory robocze w wewnętrznym szeregu mają różną objętość i są uszeregowane od najmniejszej do największej. Najmniejsza komora robocza o objętości równej zeru jest usytuowana naprzeciw komory największej, po drugiej stronie osi tłoka. Pomiędzy komorą najmniejszą i największą znajdują się komory pośrednie, ułożone według wzrastającej objętości. Analogicznie są usytuowane komory robocze w szeregu zewnętrznym, przy czym największa komora robocza szeregu zewnętrznego znajduje się naprzeciwko największej komory szeregu wewnętrznego, po drugiej stronie wspólnej osi tłoka i cylindra. Czołowe powierzchnie tłoka, pierścienia pośredniczącego i cylindra leżą w jednej płaszczyźnie. Podczas pracy maszyny następuje pozorny obieg największych komór roboczych obu szeregów: wewnętrznego i zewnętrznego, wokół wspólnej osi tłoka i cylindra, z jednakową prędkością kątową. W głowicy, zamykającej od czoła maszynę roboczą, przylegającej do czołowych powierzchni tłoka, pierścienia pośredniczącego i cylindra, znajduje się kolektor dolotowy, którym czynnik roboczy jest doprowadzany do komór roboczych i kolektor wylotowy do odprowadzenia czynnika. Celem wynalazku jest płynne doprowadzenie czynnika hydraulicznego z kolektora dolotowego do komór roboczych i płynne jego odprowadzenie z tych komór do kolektora wylotowego. W hydraulicznej maszynie roboczej według wynalazku na powierzchni czołowej pierścienia pośredniczącego, stykającej się z głowicą, są wykonane promieniowe rowki dośrodkowe łączące się z wgłębieniami wewnętrznymi pierścienia i wewnętrznymi komorami roboczymi oraz promieniowe rowki odśrodkowe łączące się z wgłębieniami zewnętrznymi pierścienia i zewnętrznymi komorami roboczymi. Kanały dolotowe i kanały wylotowe, wykonane w głowicy, dochodzą z jednej strony do powierzchni styku głowicy z pierścieniem pośredniczącym, a z drugiej strony łączą się odpowiednio z kolektorem dolotowym i kolektorem wylotowym. Korzystne jest usytuowanie rowków dośrodkowych wzdłuż osi symetrii wgłębień wewnętrznych pierścienia pośredniczącego. Rowki posiadają stałą głębokość oraz mają poszerzone końce i zwężony środek. Zwężenie w środku rowka jest wykonane łukami wklęsłymi, na obu bocznych ściankach rowka. Rowki odśrodkowe są usytuowane wzdłuż osi symetrii wgłębień zewnętrznych pierścienia pośredniczącego. M ają one stałą głębokość i posiadają kształt grota z zaokrąglonym ostrzem i poszerzoną podstawą, dochodzącą do krawędzi wgłębienia. Boczne ścianki grota są zaokrąglone łukami wklęsłymi. Korzystne jest także nadanie kanałom dolotowym i wylotowym, w przekroju poprzecznym w miejscu styku głowicy z pierścieniem pośredniczącym, kształtu zbliżonego do wycinka kołowego z bokami zaokrąglonymi łukami wklęsłymi oraz usytuowanie kanałów na przemian na wspólnym okręgu. Kanały dolotowe są zwrócone cienkimi końcami w stronę zgodną z kierunkiem obrotów tłoka i pierścienia, a kanały wylotowe są zwrócone cienkimi końcami w stronę przeciwną do kierunku obrotów. Wykonanie dróg przepływu czynnika hydraulicznego w postaci promieniowych rowków dośrodkowych i odśrodkowych, usytuowanych na powierzchni czołowej pierścienia pośredniczącego oraz kanałów dolotowych i wylotowych usytuowanych w głowicy złączonej z cylindrem, umożliwia samoczynne sterowanie przepływem czynnika przez komory, wymuszone ruchem obrotowym pierścienia pośredniczącego. Odpowiednie ukształtowanie rowków promieniowych oraz kanałów dolotowych i wylotowych zapewnia płynny, bez uderzeń, przepływ czynnika hydraulicznego przez komory robocze. Maszyna robocza według wynalazku może przenosić duży moment obrotowy przy niewielkich wymiarach i małej masie. Przykład wykonania wynalazku jest pokazany na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia maszynę roboczą w widoku od czoła po zdjęciu głowicy, a fig. 2 przedstawia maszynę w przekroju osiowym poprowadzonym przez największe i najmniejsze komory robocze. Maszyna posiada trzy zasadnicze elementy robocze: tłok 1, cylinder 2 i pierścień pośredniczący 3. Pomiędzy tłokiem 1 o nieruchomej osi obrotu T i cylindrem 2 o nieruchomej osi C znajduje się pierścień pośredniczący 3, którego oś P jest oddalona od wspólnej osi tłoka 1 i cylindra 2

4 o mimośrodowość e i obiega wokół tej osi tłoka 1 i cylindra 2. Wszystkie trzy zasadnicze elementy robocze maszyny: tłok 1, cylinder 2 i pierścień pośredniczący 3 mąją kształtowe powierzchnie obwodowe, uformowane w postaci regularnych występów i wgłębień, przy czym tłok 1 posiada osiem występów i osiem wgłębień, pierścień pośredniczący 3 ma dziewięć występów i dziewięć wgłębień na powierzchni obwodowej wewnętrznej oraz dziewięć występów i dziewięć wgłębień na powierzchni obwodowej zewnętrznej, a cylinder 2 - dziesięć występów i dziesięć wgłębień. Tłok 1 obraca się wokół nieruchomej osi T, pierścień pośredniczący 3 obraca się w takim samym kierunku jak tłok 1, a jego oś P obiega wokół osi T tłoka 1 po okręgu o promieniu równym mimośrodowości e w kierunku przeciwnym do kierunku obrotów tłoka 1, zaś cylinder 2 o osi C jest nieruchomy. Pomiędzy tłokiem 1 i pierścieniem pośredniczącym 3 znajduje się szereg komór roboczych wewnętrznych 4, a pomiędzy pierścieniem 3 i cylindrem 2 - szereg komór roboczych zewnętrznych 5. Komory robocze 4 i 5 mają niejednakową objętość, zmieniającą się w czasie pracy maszyny. W szczególnych położeniach tłoka 1 i pierścienia pośredniczącego 3, przedstawionych na fig. 1, w każdym szeregu komór roboczych powstaje komora największa i najmniejsza, które są usytuowane naprzeciw siebie, po obu stronach osi, przy czym największa komora robocza wewnętrzna 6 jest usytuowana naprzeciw największej komory zewnętrznej 7, po drugiej stronie osi, a najmniejsza komora robocza wewnętrzna 8 leży po przeciwnej stronie najmniejszej komory roboczej zewnętrznej 9. Na czołowej powierzchni pierścienia pośredniczącego 3, stykającej się z głowicą 10, są wykonane promieniowe rowki dośrodkowe 11, dochodzące do wewnętrznych komór roboczych 4 i odcięte od komór zewnętrznych 5 oraz promieniowe rowki odśrodkowe 12, dochodzące do zewnętrznych komór roboczych 5 i odcięte od komór wewnętrznych 4. Promieniowe rowki spełniają podwójną funkcję. Służą one zarówno do doprowadzania czynnika hydraulicznego do komór roboczych 4 i 5 oraz do odprowadzania czynnika z tych komór. W głowicy 10 znajduje się dziesięć kanałów dolotowych 13 i dziesięć kanałów wylotowych 14. Na fig. 1 są pokazane odwzorowania tych kanałów na płaszczyźnie czołowej pierścienia pośredniczącego 3. Kształty i wymiary kanałów dolotowych 13 i wylotowych 14 są identyczne, inne jego tylko usytuowanie tych kanałów. Promienie zaokrągleń kanałów 13 i 14 są takie same jak promienie łuków wklęsłych w promieniowych rowkach dośrodkowych 11 i odśrodkowych 12. Kanały 13 i 14 w żadnym miejscu nie wykraczają poza obrys pierścienia pośredniczącego 3. Na powierzchni czołowej cylindra 2 znajduje się kształtowa uszczelka 15 oraz pierścień ustalający 16. Cylinder 2 i głowica 10 są umieszczone w obudowie 17. Tłok i pierścień pośredniczący 3 obracają się w prawo. Kanały dolotowe 13 dochodzą do wspólnego kolektora dolotowego 18, a kanały wylotowe 14 - do wspólnego kolektora wylotowego 19. Kolektor dolotowy 18 znajduje się w pierścieniowej pokrywie wewnętrznej 20, a kolektor wylotowy 19 w pierścieniowej pokrywie zewnętrznej 21. Pokrywy 20 i 21 szczelnie przylegają do głowicy 10. Przy obrocie tłoka 1 i pierścienia pośredniczącego 3 w lewo odwracają się funkcje kanałów 13 i 14 oraz kolektorów 18 i 19, a mianowicie: kanał 13 staje się kanałem wylotowym zaś kanał 14 dolotowym oraz kolektor 18 staje się kolektorem wylotowym, a kolektor 19 - dolotowym. Tłok 1 jest osadzony na wale 22 ułożyskowanym za pomocą dwóch łożysk poprzecznych 23 i dwóch łożysk wzdłużnych 24. Tłok 1 jest sprzęgnięty z wałem 22 za pomocą wałków zabierakowych 25 umieszczonych w półwalcowych zagłębieniach, które są wykonane w tłoku 1 i w wale 22. Otwór na czop wału 22 wykonany w głowicy 10 jest zamknięty kołnierzem wewnętrznym 26, wyposażonym w otwór przelewowy 27. Podczas jednego obrotu tłoka 1 powstaje kolejno czterdzieści największych komór roboczych wewnętrznych 6 i kolejno czterdzieści największych komór roboczych zewnętrznych 7.

5 Fig

6 Fig. 1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zl