FR2471070A1

FR2471070A1 - Rotary converter or pump drive - uses propellers secured to LV motors mounted on rotatable beam to rotate shaft coupled to generator or pump

Info

Publication number: FR2471070A1
Application number: FR7930643A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-12-07
Filing date: 1979-12-07
Publication date: 1981-06-12

Abstract

Generators or pumps may be driven from a low voltage power source connected to a slip ring (12) near the end of a mainshaft (1). At the end of the mainshaft a slotted bar (5) fixed with its longitudinal axis perpendicular to the mainshaft, carries a low voltage electric motors (M) at both ends, supplied by cables from the slip ring. The electric motors each drive a propeller (7) which generates thrust to rotate the arm and hence the mainshaft. Belt (9) and pulley (8) coupling from the main shaft increases the rotational speed to drive a generator (G) giving either alternating or direct current at a voltage depending on the design of the generator (G).

Description

Lünvention a pour objet un appareil notaaient pour l'entrainement en rotation de générateurs électriques, de pompes ou autres machines. The subject of the invention is a device for the rotary drive of electric generators, pumps or other machines.

L'objet de l'invention se rattache au secteur technique de la production de l'énergie électrique, de la commande des moteurs, générateuns ou concvertisseurs électriques. The object of the invention relates to the technical sector of the production of electric energy, the control of motors, generators or electric converters.

Selon l'invention, on a voulu, à partir d'une tension d'ali- mentation 'rès faible, entraines un cu plusieurs générateurs
lectriques ou autres, au moyen d'un appareil de transmission, de conception simple et économique.According to the invention, it was desired, from a very low supply voltage, to drive one or more generators
electric or other, by means of a transmission device, of simple and economical design.

Cette économie mésulte en partie du fait que l'énergie népessaire à l'alimentation de l'appareil est d'une part peu importante et d'autre part peut être écupérée au moyen du ou des gé- négateurs alimentés par le dit appareil. .n effet, l'énergie four- nie par le ou les générateuns électriques est beaucoup plus importante que celle absorbée par l'appareil. Une quantité infime de cette énergie fournie peut-dnnc être réutilisée, après transformation convenable, pour l'alimentation e l'appareil, tandis que le reste important de la quantité d'énergie fournie est utilisée selon les convenances et besoins exprimes par l'utilisateur. This saving partly results from the fact that the energy necessary to power the device is on the one hand insignificant and on the other hand can be recovered by means of the generator (s) supplied by said device. . Indeed, the energy provided by the electric generator (s) is much greater than that absorbed by the device. A minute quantity of this supplied energy can be reused, after suitable transformation, for the power supply to the device, while the rest of the large quantity of supplied energy is used according to the convenience and needs expressed by the user. .

Une première caractéristique réside dans le fait que l'appareil comprend essentiellement un arbre 1 monté toumnt dans des paliers supports 2 et 3, l'une des extrémités 12 de l'arbre 1 coopérant, au moyen d'organes intermédiai-es appropriés 8
Saisant office de multiplicateur de vitesse, avec le ou les géné- raseurs électriques à entraîner G, l'autre extrémité 11 du dit arbre 1 étant solidaire, d'une manière perpendiculaire ou sensiblement perpendiculaire, d'au moins un bras support 5 s'étendant de part et d'autre de l'axe dudit arbre et sensiblement d'une ma- mère quidstante ; le bras support 5 recevant de part @ et d'aut@e de l'axe d'articulation 1 un ou des moteurs électriques M accou plés mécaniquement à des hélices opposées 7 et montée de telles sorte qu'après l'alimentation desdits moteurs M, les hélices 7 créent par rapport audit axe, des forces parallèles F1 et F2 de
ême intensité et de sens contraire pour créer un couple assurant la rotation du bras 5 et conséquemment celle de 1 arbre ''entrai- nement 1 du ou des générateurs électriques G avec un rapport de multiplication déterminé.A first characteristic resides in the fact that the apparatus essentially comprises a shaft 1 always mounted in support bearings 2 and 3, one of the ends 12 of the shaft 1 cooperating, by means of suitable intermediate means 8
Entering as a speed multiplier, with the electric generators to be driven G, the other end 11 of said shaft 1 being secured, in a perpendicular or substantially perpendicular manner, to at least one support arm 5 s' extending on either side of the axis of said tree and substantially from a constant mother; the support arm 5 receiving, on both sides and from the e of the articulation axis 1, one or more electric motors M mechanically coupled to opposite propellers 7 and mounted so that after the supply of said motors M , the propellers 7 create with respect to said axis, parallel forces F1 and F2 of
same intensity and opposite direction to create a torque ensuring the rotation of the arm 5 and consequently that of the 1 shaft '' drive 1 of the electric generator (s) G with a determined multiplication ratio.

Ces caracté@istiques et d'autres encore ressortiront de la suite de la descsiption. These characteristics and others will emerge from the rest of the description.

Pour bien fixer l'objet de l'invention, sans toutefois le limiter, dans le dessin annexé :
La f Ligure 1 est une vue en perspective de l'appareil selon l'invention selon un exemple nullement limitatif de réalisation.To clearly define the object of the invention, without however limiting it, in the appended drawing:
The f Ligure 1 is a perspective view of the apparatus according to the invention according to an example which is in no way limitative of embodiment.

La figure 2 est une vue en coupe longitudinale de l'appareil selon l'exemple de la figure 1. FIG. 2 is a view in longitudinal section of the apparatus according to the example of FIG. 1.

La figure 3 est une vue de profil selon la flèche F de la figure 2. FIG. 3 is a side view along arrow F in FIG. 2.

La figure 4 est une vue de profil à caractère purement schématique montrant une variante de réalisation de l'appareil. Figure 4 is a purely schematic profile view showing an alternative embodiment of the device.

La figure 5 est un schéma synoptique montrant un exemple d' installation avec l'appareil selon l invention. Figure 5 is a block diagram showing an example of installation with the apparatus according to the invention.

Afin de rendre plus concret l-ob et de l'invention, on le dé- crit maintenant d'une manière non Iimitsive en se référant aux exemples de réalisation des figures du dessin. In order to make l-ob and the invention more concrete, it is now described in a non-limitative manner with reference to the exemplary embodiments of the figures of the drawing.

On voit figure 1 que l'appareil désigné dans son ensemble par
A comprend un arbre I mon tournant dans des paliers 2 et 3. Les paliers 2 et 3 sont fixés par tout moyen connu et approprié sur un bati-support 4.We see in Figure 1 that the device designated as a whole by
A comprises a shaft I turning in bearings 2 and 3. The bearings 2 and 3 are fixed by any known and appropriate means on a support frame 4.

L'une des extrémités 1 / de l'arbre 1 est solidaire d'au moins un bras vertical 5 monté d'une manière préférée, perpendiculaire à l'axe -de l'arbre enétant équidistant dudit axe. One of the ends 1 / of the shaft 1 is secured to at least one vertical arm 5 mounted in a preferred manner, perpendicular to the axis of the shaft being equidistant from said axis.

Le montage du bras 5 sur l'arbre 1 s'effectue par tous moyens connus et appropriés Par exemple, l'arbre s'engage dans un alésage 51 du bras 5 et est immobilisé en translation par circlips 6 ou autres. Une clavette- 7 assure le blocage en rotation du bras 2 sur arbre 1 tout en autorisant son entraînement circulaire. The mounting of the arm 5 on the shaft 1 is carried out by any known and appropriate means. For example, the shaft engages in a bore 51 of the arm 5 and is immobilized in translation by circlips 6 or the like. A key 7 ensures the rotation blocking of the arm 2 on the shaft 1 while allowing its circular drive.

Selon l'invention, le bras 5 reçoit à chaque extrémité un ou des moteurs -, aptes à être alimentés sous une faible tensIon. According to the invention, the arm 5 receives at each end one or more motors - capable of being supplied with a low voltage.

Les caractéristiques de ces moteurs sont choisies de telle sorte que leur puissance absorbée soit la plus faible possible. D'une manière importante, l'arbre de sortie de ses moteurs M reçoit en
ou autres orqanes bout une-hélice X pour créer respectivement une force F1 et F2 (figure 3).The characteristics of these motors are chosen so that their power consumption is as low as possible. Importantly, the output shaft of its motors M receives in
or other orqanes end one-helix X to create a force F1 and F2 respectively (figure 3).

Ces moteurs M, montés d'une manière équidistante à l'axe de rotation L sont disposés de façon à ce que l'arbre d'entraînement des hélices soit perpendiculaire ou sensiblement perpendiculaire l'axe de rotation 1, les hélices étant oppcsées. Les moteurs sont en nombre égal/de part et d'autre de l'axe de rotation. These motors M, mounted equidistant from the axis of rotation L are arranged so that the propeller drive shaft is perpendicular or substantially perpendicular to the axis of rotation 1, the propellers being oppcpated. The motors are in equal number / on either side of the axis of rotation.

Il résulte -de ces dispositions que l'entraînement en rotation des moteurs X, de caractéristiques fonctionnelles dentiques engendre par l'intermédiaire des hélices 7 des forces F1 et F2 parallèles, e même intensité et de sens contraire (figure 3) pour créer un couple lequel assurela rotation du bras 5.Le mouvement de ce coupe ainsi crée est égale au produit de la force par la longueur des bras de levier qui correspond à la distance i de 1' axe de rotation 1 aux points d'application de for ces F1 et F2, c' est-à-dire l'axe de rotation deshélices 7
La rotation du bras S entraîne conséquemment l'arbre 4 dont son autre extrémité 1 est reliée, par l'intermédiaire ou non d' organes multiplicateur de vitesse, à un ou des générateurs électriques notamment des alternateurs G.Par exemple; comme montré 2 aux figures au dessin l'extrémité 1 de l'arbre 1 reçoit une poulie 8 de gran diamètre qui transmet par courroie 9 son mouvement de rotation à l'arbre de l'alternateur G.It follows from these arrangements that the rotational drive of the motors X, of dental functional characteristics generates via the propellers 7 parallel forces F1 and F2, e same intensity and in opposite direction (Figure 3) to create a couple which ensures the rotation of the arm 5. The movement of this cut thus created is equal to the product of the force by the length of the lever arms which corresponds to the distance i of the axis of rotation 1 at the points of application of these F1 and F2, i.e. the axis of rotation of the propellers 7
The rotation of the arm S consequently drives the shaft 4, its other end 1 of which is connected, by means or not of speed multiplier members, to one or more electric generators, in particular alternators G. For example; as shown 2 in the figures in the drawing, the end 1 of the shaft 1 receives a pulley 8 of large diameter which transmits by belt 9 its rotational movement to the shaft of the alternator G.

La puissance disporible sur l'arbre de commande 1 est fonction du couple lui-même fonction comme indiqué ci-dessus, des forces créées par les hélices 7, et de la longueur du bras de levier 1. The power available on the control shaft 1 is a function of the torque itself a function as indicated above, of the forces created by the propellers 7, and of the length of the lever arm 1.

A cet effet, pour la variation de longueur du bras de levier, d'une manière équidistante à l'axe de rotation, les moteurs M M sont montés dans des supports 10 règlables en position sur le bras 5. To this end, for the variation of the length of the lever arm, equidistant from the axis of rotation, the motors M M are mounted in supports 10 adjustable in position on the arm 5.

Par exemple, ces supports 10 sont montés sur Hes-glissières avec vis de manoeuvre, ou bien comme montré figures 1 et 2, les dits supports 10 coopèrent avec des lumières 52 formees selon l'axe longitudinal du bras 5.For example, these supports 10 are mounted on H-slides with maneuvering screws, or else as shown in FIGS. 1 and 2, said supports 10 cooperate with slots 52 formed along the longitudinal axis of the arm 5.

L'alimentation des moteurs X s'effectue d'une-manière préférée, quoique non limitative, sous une tension continue de 12 volts. The X motors are supplied in a preferred manner, although not limiting, under a direct voltage of 12 volts.

Cette tension de 12 volts est obtenu-e soit à partir du secteur après transformation appropriée, soit à partir d'une batterie
B.This 12-volt voltage is obtained either from the mains after appropriate transformation, or from a battery
B.

Quelle que soit la source choisie, le "moins" a est relié à la masse, par exemple la carcasse C de l'appareil, l-e "plus" b étant relié, par l'intermédiaire d'un organe de commutation 11 à une ba- gue conductrice 12, elle-même reliée électriquement à la borne ',plus" de chacun des moteurs M dont la borne "moins" est reliée évidemment à la masse (bras 5 par exemple). Whatever the source chosen, the "minus" a is connected to ground, for example the frame C of the device, the "plus" b being connected, via a switching member 11 to a ba - Conductive guide 12, itself electrically connected to the 'plus' terminal of each of the motors M, the "minus" terminal of which is obviously connected to ground (arm 5 for example).

La bague conductrice 12 est solidaire d'une manière fixe de l'arbre de commande 1 pour être entraînée en rotation, tandis que l'organe de commutation 11, par exemple constitué drun balai 13 constamment en appui sur la bague 12 et monté dans un port?-l-alai 131 de tout type-connu et approprié, est solidaire d'une partie fixe de l'appareil par exemple le palier 3 figures 1 et 2).Pour éviter un court-circuit, la bague conductrice 12 est isolée électriquement de l'arbre 1 (porté indirectement-au potentiel de la masse) au moyen par exemple d'une bague entre-toise 14 (figure 2) réalisée en toute matière- isolante. Le porte-balai 131 est également conformé pour assurer l'isolation du balai 13 par rapport à la masse
La bague conductrice 12 entraînée en rotation par- le bras 5 en même temps que l'arbre 1 fait office de collecteur, et permet la rotation du bras support des moteurs M indépendamment des fils d'amenée du t-ourant en provenant de la source pour leur éviter toute torsion néfaste.The conductive ring 12 is fixedly secured to the control shaft 1 to be driven in rotation, while the switching member 11, for example constituted by a brush 13 constantly supported on the ring 12 and mounted in a port? -l-alai 131 of any type-known and suitable, is integral with a fixed part of the apparatus for example the bearing 3 Figures 1 and 2). To avoid a short circuit, the conductive ring 12 is insulated electrically from the shaft 1 (carried indirectly-to ground potential) by means for example of a spacing ring 14 (Figure 2) made of any insulating material. The brush holder 131 is also shaped to insulate the brush 13 from the mass
The conductive ring 12 driven in rotation by the arm 5 at the same time as the shaft 1 acts as a collector, and allows the rotation of the support arm of the motors M independently of the leads of the t-ourant coming from the source. to avoid any harmful twists.

Il est bien évident que le bras 5 peut-former simplement deux branches 53 et 54 directement opposées et équidistantes à l' axe 1 ou bien comme illustré figure 4; une pluralité de branches 55 symétriques et décalées angulairement d'une manière égale. Dans chacun des cas, chacune des branches reçoit un ou plusieurs moteurs M. Dans le cas d'un nombre relativement élevé de moteurs entraînement M, ces derniers sont reliés électriquement en pari- le le. It is obvious that the arm 5 can simply form two branches 53 and 54 directly opposite and equidistant from the axis 1 or else as illustrated in FIG. 4; a plurality of branches 55 symmetrical and angularly offset in an equal manner. In each case, each of the branches receives one or more motors M. In the case of a relatively large number of drive motors M, the latter are electrically connected in the same way.

De même plusieurs bras à deux branches ou plus, peuvent être montés espacés sur le même arbre. Les hélices peuvent être, d'une manière connue, à pas variable, auto-orientables, auto-commandées formant régulateur. L'entraînement en- rotation du ou des générateurs électriques peut également s'effectuer au moyen d'un train de pigons de diamètres diff-érents pour faire office de rnultiplica tueur de vitesse. Likewise, several arms with two or more branches can be mounted spaced apart on the same shaft. The propellers can be, in a known manner, with variable pitch, self-orientable, self-controlled forming a regulator. The drive in rotation of the electric generator (s) can also be carried out by means of a train of pigs of different diameters to act as a speed killer multiplier.

D'une manière intéressante, on ncte que dans le cas où les moteurs d'entraînement M sont alimentés par une batterie B, cette dernière peut être auto-alimentée en récupérant une partie de 1' énergie fournie par le générateur électrique. Par exemple, comme montré figure 5, l'appareil A entraîne, comme indiqué précédemment, un alternateur G qui fournit d'une manière connue, une puis sance disponible pouvant être utilisée selon les convenances et besoins exprimés par l'utilisateur.Aux bornes de l'induit de 1' alternateur, il est également possible de recueillir une certain tension alternative qu'il suffit d'abaisser au moyen d'un transfor- moteur T (monophasé ou triphasé selon le fSpe d'alternateurs em- ployés) pour correspondre à la tension d'alimentation des moteurs
M, puis de transformer au moyen d'un pont redresseur R, cette tension alternative pour obtenir à la- sortie du pont redresseur
R, une tension continue apte à alimenter la batterie B.Dans le cas où le générateur électrique fourni une tension continue, on réalise d'une manière connue, L'opération inverse, c'est-à-dire transformation de cette tension continue en tension alternative au moyen d'un onduleur par exemple, puis abaissement de cette tension par un transformateur et enfin transformation / r'-e cette tension alternative basse en tension continue de même valeur au moyen par exemple d'unoedresseur. Interestingly, it is ncte that in the case where the drive motors M are powered by a battery B, the latter can be self-powered by recovering part of one energy supplied by the electric generator. For example, as shown in FIG. 5, the apparatus A drives, as indicated previously, an alternator G which supplies in a known manner, an available power which can be used according to the convenience and needs expressed by the user. armature of the alternator, it is also possible to collect a certain alternating voltage which it suffices to lower by means of a transformer T (single-phase or three-phase depending on the type of alternators employed) to correspond at the supply voltage of the motors
M, then transform by means of a rectifier bridge R, this alternating voltage to obtain at the output of the rectifier bridge
R, a DC voltage capable of supplying the battery B. In the case where the electric generator supplies a DC voltage, the reverse operation is carried out in a known manner, that is to say transformation of this DC voltage into AC voltage by means of an inverter for example, then lowering of this voltage by a transformer and finally transformation / r'-e this low AC voltage into DC voltage of the same value by means for example of a rectifier.

Il est bien évident que l'appareil selon l'invention peut alimenter plusieurs alternateurs accouplés entre eux en parallèle par tout moyen connu et approprié. D'autres organes peuvent également être entraînés en rotation par llappareil tel que dynamo, pompes, etc... It is obvious that the apparatus according to the invention can supply several alternators coupled together in parallel by any known and appropriate means. Other organs can also be rotated by the device such as a dynamo, pumps, etc.

Comme indiqué précédemment, l'arbre de sortie ils moteurs M peut recevoir en bout des organes, autres que les hélices, susceptibles de créer des forces opposées pour assurer un couple de rotation eu égard au bras 5. Par exemple, les moteurs M peuvent être solidaires de pignons ou autres tels que galets engrenant respectivement avec une même roue dentée fixe ou bien les moteurs
M peuvent être accouplés à des turbines à gaz.As indicated previously, the output shaft they motors M can receive at the end of the bodies, other than the propellers, capable of creating opposite forces to ensure a torque in relation to the arm 5. For example, the motors M can be integral with pinions or others such as rollers respectively meshing with the same fixed gear or the motors
M can be coupled to gas turbines.

Dans le cas où les moteurs sont en nombre inégal de part et dgautre de l'axe de rotation 1, il suffit d'interposer sur le bras 5, du côté où le nombre de moteurs est inférieur, un ou des contre-poids pour créer un équilibre. In the case where the motors are in unequal number on either side of the axis of rotation 1, it suffices to interpose on the arm 5, on the side where the number of motors is lower, one or more counterweights to create a balance.

Les avantages ressortent bien de la description,- en particulier, on souligne - La simplicité de réalisation. The advantages are apparent from the description, - in particular, it is emphasized - The simplicity of implementation.

- La faible consommation d'énergie nécessaire à l'alimentation de l'appareil.- The low energy consumption required to power the device.

- La possibilité de récupérer une partie dd l'énergie-- fournie par le ou les générateurs électriques entraînés par l'appareil pour autoriser son auto-alimentation.- The possibility of recovering part of the energy - supplied by the electric generator (s) driven by the device to authorize its self-supply.

L'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d' application non plus qu'à ceux des modes de réalisation dises diverses parties ayant plus spécialement été indiquées ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. The invention is in no way limited to that of its modes of application any more than to those of the embodiments of various parts which have been more especially indicated; on the contrary, it embraces all its variants.

Claims

-1- Apparatus for the rotary drive of electric generators (G) in particular, pumps or others, characterized in that it essentially comprises a shaft (1) mounted rotating in pa lieras supports (2 and 3), the one of the ends (12) of the shaft (1) cooperating by means of suitable intermediate members (8) acting as speed multiplier, with the electric generator or generators to be driven (G), the other end (11) of said shaft (l) being integral, in a perpendicular or substantially perpendicular manner, dsau at least one support arm (5) extends in on either side of the axis of said shaft and substantially in a way equidistant; the support arm (5) receiving on either side of the articulation axis (l) one or more electric motors (M), mechanically coupled to opposite propellers (7) or other members, and-mounted so that 'after the supply of said motors (M), the propellers (7) create, with respect to said axis, parallel forces (F1 and F2) of the same intensity and in opposite directions to create a torque ensuring the equi - free of the arm (5) and consequently that of the drive shaft (1) of the electric generator (s) (G) with a determined multiplication ratio.

-2- Apparatus according to claim 1, characterized in that the motors (M) are mounted equidistant from the axis of rotation (1) and are arranged so that the propeller drive shaft ( 7) is perpendicular or substantially perpendicular to the axis of rotation (1), the propellers (7) relative to said axis (l) being opposite, while the motors (M) are equal or unequal in number with or without counterweight interposed on either side of the axis of rotation (1) to create a balance.

-3- Apparatus according to any one of claims l and 2, ca acterized in that the motors (M) are mounted in supports (10) adjustable in position on the arm (5) relative to the axis of articulation (1) for varying the length of the lever arm (1) in order to increase or decrease the value of the torque and consequently the power available on the shaft (1).

-4- Apparatus according to any one of claims 1, 2 and 3, characterized in that the motors (M) are supplied with a low DC voltage obtained from the mains or from a self-contained battery (B).

-5- Apparatus according to any one. of claims 1, 2, 3 and 4, characterized in that the "minus" (a) of the source is electrically connected to the ground of the device while the "plus" (b) of the source is connected, by via a switching member (ll) such as a brush holder (l3-l3l), to a conductive ring (12) fixedly secured to the rotation shaft (1), said conductive ring (12) being electrically connected to the "plus" terminal of the motors (M), the "minus" terminal of which is connected to ground.

-5- Apparatus according to claim 5, characterized in that the conductive ring (12) is electrically isolated from the shaft (1) by means for example of a spacer ring (14) made of any insulating material; the brush holder (11) being integral with a fixed part of. the apparatus being also isolated from this fixed part capable of being brought to ground potential.

-7- Apparatus according to any one of claims l, 2, 3, 4, 5 and 6, characterized in that the arm (5) is formed of two branches (53 and 54) directly opposite and equidistant from the axis (1), each of the branches (53 and 54) receiving one or more electric motors (M).

-8- Apparatus according to any one of claims 1, 2, 3, 4, 5 and 6, characterized in that the arm (5) is formed of a plurality of radial branches (55) symmetrical and angularly offset by in an equal manner, each of the branches receiving one or more electric motors (M).

-9- Apparatus according to any one of claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 and 8, characterized in that, in the case of powering the motors (M), by means of a battery (B), it is self-powered by part of the energy captured at the output of the electric generator (s), this part of the energy captured being suitably transformed to correspond to the value and the form of the voltage of the battery (B).