высокочастотный гидропульсатор

Формула изобретения

1. ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ГИДРОПУЛЬСАТОР, содержащий вытеснительный гидромеханизм, выполненный в виде корпуса с рабочей полостью, ротора и рабочего органа, а также исполнительный орган в виде гидроцилиндра с возвратной пружиной, сообщенного с вытеснительным механизмом напорным каналом, и бак, отличающийся тем, что гидропульсатор снабжен гидроаккумулятором, подпиточной насосной установкой, а вытеснительный гидромеханизм снабжен многоканальным гидрораспределителем и четным числом роликов-замыкателей, рабочий орган выполнен в виде четного числа лопастей, взаимодействующих с роликами-замыкателями, при этом в корпусе выполнены каналы, сообщающие рабочую полость с гидроаккумулятором и подпиточной насосной установкой.

2. Гидропульсатор по п.1, отличающийся тем, что ролики-замыкатели установлены в корпусе, а лопасти в роторе.

3. Гидропульсатор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что ролики-замыкатели выполнены с симметричными профрезеровками, а лопасти установлены в роторе с образованием боковых каналов, гидрораспределитель выполнен в виде неподвижного золотника с радиальными отверстиями, расположенными напротив роликов-замыкателей, и с осевым отверстием, сообщенным с исполнительным органом.

4. Гидропульсатор по п.2, отличающийся тем, что гидропульсатор снабжен дополнительными гидроаккумуляторами, установленными в корпусе между роликами-замыкателями, сообщенными между собой и с подпиточной насосной установкой.

5. Гидропульсатор по п.1, отличающийся тем, что ролики-замыкатели установлены в роторе, а лопасти в корпусе с образованием каналов.

6. Гидропульсатор по п.5, отличающийся тем, что число роликов-замыкателей больше числа лопастей.

7. Гидропульсатор по п.5, отличающийся тем, что лопасти снабжены подпружиненными ползунками, установленными на их боковых поверхностях, контактирующих с кромками роликов-замыкателей при их обкатке лопастей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в различных производствах при получении изделий из сыпучих и синтетических материалов.

Известны гидропульсаторы (пульсаторные гидравлические вибраторы), частота колебаний которых определяется частотой вращения вала двигателя, вращающего золотниковый распределитель.

Известен высокочастотный гидропульсатор, содержащий высокочастотный гидропульсатор, содержащий вытеснительный гидромеханизм, выполненный в виде корпуса с рабочей полостью, ротора и рабочего органа, а также исполнительный орган в виде гидроцилиндра с возвратной пружиной, сообщенного с вытеснительным механизмом напорным каналом, и бак.

В известных гидропульсаторах для частоты колебаний в 100-600 Гц требуются двигатели с числом оборотов 12000-36000 в минуту, что трудно осуществимо из-за сложности привода, его ненадежности и неэкономичности.

Целью изобретения является увеличение частоты колебаний, упрощение конструкции и уменьшение установочной мощности двигателя при накоплении энергии в маховике привода за счет использования потенциальной энергии колебаний.

Для достижения цели гидропульсатор, содержащий вытеснительный гидромеханизм в виде корпуса с рабочей полостью, ротором и рабочим органом, а также исполнительный орган в виде гидроцилиндра с возвратной пружиной, сообщенного напорным каналом с вытеснительным механизмом, и бак, дополнен гидроаккумулятором и подпиточной насосной установкой, а вытеснительный гидромеханизм снабжен многоканальным гидрораспределителем и четным числом роликов-замыкателей. Рабочий орган состоит из четного числа лопастей, взаимодействующих с роликами-замыкателями, а в корпусе выполнены каналы, сообщающие рабочую полость с аккумулятором и с подпиточной насосной установкой. Четное число замыкателей и лопастей определяет гидравлическую нагрузку ротора гидропульсатора.

Предусмотрено два варианта размещения роликов-замыкателей и лопастей, согласно которым первые могут быть установлены либо в корпусе, тогда вторые в роторе, либо в роторе, тогда лопасти в корпусе, с образованием каналов. В первом случае ролики выполнены с симметричными профрезеровками, а лопасти установлены в роторе с образованием боковых каналов. Гидрораспределитель представляет собой неподвижный золотник с радиальными отверстиями, расположенными против замыкателей, и с осевым отверстием, сообщенным с исполнительным органом. Размещены гидроаккумуляторы при этом в корпусе, между замыкателями, причем все гидроаккумуляторы должны быть сообщены между собой и с подпиточной насосной установкой.

По второму варианту число замыкателей должно быть больше количества лопастей, а лопасти снабжены подпружиненными ползушками, установленными на боковых поверхностях лопастей, контактирующих с кромками замыкателей при обкатке последними лопастей.

На фиг.1 дан высокочастотный гидропульсатор, поперечный разрез; на фиг.2 вытеснительный гидромеханизм с роликами-замыкателями, лопастями и гидроаккумуляторами, размещенными в корпусе между замыкателями, продольный разрез; на фиг. 4 и 5 вытеснительный гидромеханизм увеличенной частоты, продольный и поперечный разрезы соответственно.

В корпусе 1 выполнена кольцевая рабочая полость 2, в которой расположены ротор 3 с лопастями 4. В роторе рядом с лопастями выполнены каналы: насосные 6 и гидромоторные 5. В центральном отверстии ротора установлен неподвижный золотник 7 с каналами 8 к центральным отверстиям 9, идущим к исполнительному органу. В корпусе установлены ролики-замыкатели 10, на осях 11 которых закреплены уплотнительные трубки 12. Каналы 8 ротора 7 расположены против замыкателей 10. В корпусе на середине секторов рабочей полости 2 имеются отверстия 13 и 15, сообщенные между собой кольцевым каналом 14, сообщенным, в свою очередь, с насосной установкой 16 и аккумулятором 17.

В варианте конструкции с аккумуляторами, установленными между замыкателями в радиальных гнездах корпуса (фиг.2, 3), закрытой крышкой 18, имеется коллектор 19, в котором выполнена рабочая полость. Замыкатели 10 опираются на подшипники 20, запрессованные в гнезда корпуса и коллектора. Вал 21 ротора с шестерней 22 установлен на подшипниках 23. Отверстия 24 в серединах секторов рабочей полости непосредственно выходят к аккумуляторам, имеющим вид корпусов 25 с поршнями 26 и пружинами 27. Подпоршневые полости аккумуляторов сообщены общей гидромагистралью с входным отверстием 28 отверстиями 29, расточками 30 и отверстиями 31.

В варианте вытеснительного роликолопастного механизма с удвоенной частотой колебаний (фиг.4, 5), в корпусе 32 с крышками 33 и 34 установлен коллектор 35, 37 с лопастями 36, в которых выполнены насосные и гидромоторные каналы. На боковых участках лопастей установлены ползушки 38, поджатые пружинами 39. На валу 40 закреплен ротор 41, в гнездах которого расположены замыкатели 42 с валиками 43. Вал 40 покоится на подшипниках 46. Выходной конец вала уплотнен торцовым 47 и манжетным 48 уплотнителями. Отверстия 49 рабочей полости через кольцевой канал 50 сообщены с аккумулятором 51 и насосной станцией 52, а напорный канал 53 с исполнительным органом 54.

Гидропульсатор работает следующим образом.

При вращении ротора 3 (фиг.1) с лопастями 4 жидкость под давлением вытесняется через каналы 6 ротора, каналы 8 золотника в центральное отверстие 9, идущее под поршень исполнительного органа. При насосном режиме поршень перемещается на величину амплитуды колебаний, сжимая пружину исполнительного органа. С другой стороны лопастей 4 ротора 3 жидкость вытесняется в освобожденные объемы секторов рабочей полости из полости аккумулятора 17, проходя по кольцевому каналу 14 во все секторы рабочей полости. Когда дуговой участок лопасти вступает в контакт с уплотнительной трубкой 12, вращаемой на оси 11 замыкателя 10, происходит перекрытие каналов 8 золотника 7, и поршень исполнительного органа останавливается при максимально сжатой его пружине. При дальнейшем движении лопастей происходит открытие каналов 8 золотника. При этом цилиндрическая поверхность замыкателя 10 контактирует с поверхностью ротора 3, замыкая соответствующие участки секторов рабочей полости.

При обратном ходе под воздействием пружины исполнительного органа сжатая жидкость по отверстию 9 и каналам 8 поступает в рабочие камеры, давит на лопасти ротора, осуществляя гидромоторный режим. При этом потенциальная энергия колебаний преобразуется в кинетическую энергию маховика, происходят высокочастотные колебания исполнительного органа в условиях рекуперации энергии колебаний, обуславливая уменьшение установочной мощности двигателя гидропульсатора.

Гидроаккумулятор со многими аккумуляторами (фиг.2, 3) действует следующим образом. При вращении вала 21 на подшипниках 23 через шестеренную передачу 22 осуществляется синхронное вращение замыкателей 10 на подшипниках 20. Происходит аналогичное описанному по фиг.1 возвратно-поступательное движение рабочей жидкости из исполнительного органа в аккумуляторы, которые подзаряжаются давлением жидкости, подаваемой насосной установкой 16 по каналам 29, 31. Она же при условии дренажа утечек в бак (не показано) пополняет жидкость в полости роликолопастного вытеснителя. Аккумуляторы обеспечат безкавитационное движение жидкости в рабочую полость и обратно при больших окружных скоростях движения лопастей.

При работе высокочастотного гидропульсатора с планетарным вытеснительным гидромеханизмом (фиг. 4, 5) вращение вала 40 на подшипниках 46 заставляет вращаться ротор 41 и синхронно с ним вращаются замыкатели 45 на подшипниках 44, установленных в гнездах ротора 41. При несовпадающих количествах замыкателей (например, 6) и неподвижных лопастей (например 4) происходит одномоментное действие только двух замыкателей. Если два замыкателя в данный момент огибают лопасть, то другие два замыкателя находятся в положении начала насосного режима, а два в конце гидромоторного режима. По объединенным каналам противоположно расположенных лопастей происходит возвратно-поступательное движение рабочей жидкости, то вытесняемой по каналу 53 в исполнительный орган 54, то вытесняемой в аккумулятор 51, когда замыкатели 42 открывают проход жидкости через рабочую полость, выполняя функцию внутреннего распределителя. Требуемая герметичность контакта кромок, огибающих лопасть замыкателей, обеспечивается подпружиненными ползушками 38, отжимаемыми в радиальном направлении.

Аналогично действуют аккумуляторы и насосная установка, показанные на фиг.3.

Эффективность высокочастотного гидропульсатора обеспечивается прежде всего тем, что многоканальный распределитель создает условия для рекуперации потенциальной энергии, колебаний при работе исполнительного органа. Жидкость, выталкиваемая из рабочей полости при возврате из наполнительного органа, аккумулируется и затем возвращается в рабочую полость под воздействием пружин аккумулятора и насосной установки.

Частота колебаний увеличивается многократно во столько раз, сколько установлено замыкателей. Дополнительное удвоение частоты колебаний достигается за счет использования планетарной схемы роликолопастного гидромеханизма с уплотнением кромок замыкателей.