HU193265B

HU193265B - Volumetric energy transforming apparatus

Info

Publication number: HU193265B
Application number: HU158782A
Authority: HU
Inventors: Sandor Frankl; Lajos Natkai; Elek Ujfalusi
Original assignee: Sandor Frankl; Lajos Natkai; Elek Ujfalusi
Priority date: 1982-05-19
Filing date: 1982-05-19
Publication date: 1987-09-28

Abstract

A találmány tárgya volumetrikus energiaátalakító berendezés, amely az erőgépet és a munkagépet egy egységben tartalmazza. Egyaránt alkalmazható volumetrikus elven működő villamosenergiával hajtott szivattyúként, kompresszorként és folyadékkal illetve gázzal volumetrikus módon hajtott áramfejlesztő, forgógépként. A találmány feledata olyan energiaátalakító berendezés kialakítása, amely lényegében egy részben tartalmazza az elektromos energia, illetve a közeg energia átalakítására alkalmas berendezéseket, ily módon nem szükséges ezen két berendezés összeköttetését, vala- mint egymáshoz történő rögzítését külön csatlakoztató elemmel, illetve vázszerkezettel létrehozni. A jelen találmány szerint a fenti feladatot olyan volumetrikus energiaátalakító berendezéssel oldjuk meg, amely önmagában ismert villamos forgógépet és önmagában ugyancsak ismert axiális átömlésű többcélú áramlási berendezést tartalmaz, amelynek forgókamrája villamos forgógép csőtengelyeként van kialakítva. A csőtengely adott esetben ciklois szelvényű belső csavarfelülettel bír, es a forgókamrábamelőnyösen egyirányban forgathatóan összekapcsolt, ellipszis-szelvényű kül• ső csavarfelülettel ellátott forgó orsója van. -1-The present invention relates to a volumetric energy conversion device comprising a power unit and a machine in a unit. It can be used as a volumetric electric-powered pump, as a compressor and as a liquid-to-gas volumetric generator, as a rotary machine. It is an object of the present invention to provide an energy conversion device comprising substantially a part of a device for converting electrical energy or medium energy, so that it is not necessary to establish a connection between these two devices and attaching them to each other with a separate connecting element or frame structure. According to the present invention, the above task is solved by a volumetric energy conversion device comprising a known electric rotary machine itself and also known as an axial flow multipurpose flow device, the rotary chamber of which is formed as a tube axis of an electric rotary machine. The tube shaft optionally has an internal screw surface with a cyclo-sectional profile, and a rotating spindle having an ellipse-shaped outer screw surface, which is rotatably connected in a one-way direction, is preferably rotatable. -1-

Description

A találmány tárgya volumetrikus energíaátalakító berendezés, amely az erőgépet és a munkagépet egy egységben tartalmazza. Egyaránt alkalmazható volumetrikus elven működő villamosenergiával hajtott szivatytyúként, kompresszorként és folyadékkal illetve gázzal volumetrikus módon hajtott áramfejlesztő forgógépként.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a volumetric energy conversion device comprising a power unit and a machine in one unit. It can be used both as a volumetric electric pump, as a compressor and as a liquid or gas volumetric driven rotary generator.

Áramló közeg energiájának felhasználásával termelt villamos energia előállítására, illetve víllamosenergia mozgási energiává történő, átalakítására már ismeretesek különféle berendezések. Ezek lényege általában az, hogy két egymástól elhatárolt egység van összekapcsolva, amelyek egyikében az elektromos energia forgómozgássá történő átalakítása, a másikában pedig a forgó mozgás által a közeg mozgatása történik, illetve ellenkező esetben a közeg energiájának forgómozgássá történő átalakítása, valamint a forgó mozgás elektromos energiává történő átalakítása realizálódik.Various devices are already known for the production of electricity produced by the use of the energy of a flowing medium or for its conversion into electric energy by motion. These generally involve connecting two disconnected units, one for converting electrical energy into rotary motion, the other for rotating the medium by moving the medium, or otherwise converting the energy of the medium into rotary motion and the rotating motion into electrical energy. is realized.

Ilyen ismert berendezés például a gáz, illetve vízturbinával összekapcsolt generátor, vagy az elektromotorral összekapcsolt kompresszor, illetve szivattyú. Ezen ismert berendezéseknél a berendezés két része között általában különböző áttételek, illetve tengelykapcsoló van elrendezve, amelynek elég jelentős hely, illetve költség igénye van. A jelen találmány célja ezen összekötő elemek kiküszöbölése és így az energiaátalakító berendezés helyigényének csökkentése és hatásfokának, valamint alkalmazási területének növelése.Such known equipment is, for example, a generator connected to a gas or water turbine, or a compressor or pump connected to an electric motor. With these known devices, different gear ratios or clutches are generally arranged between the two parts of the device, which is quite significant in space and cost. The object of the present invention is to eliminate these connecting elements and thus reduce the space requirement and increase the efficiency and application area of the energy conversion device.

A fenti cél elérése esetén az íly módon kialakított energiátalakító berendezés jobb hatásfokkal és szélesebb körben alkalmazható, mint az eddigi berendezések.If the above objective is achieved, the energy conversion device thus developed can be used more efficiently and more widely than previous devices.

A találmány feladata olyan energiaátalakító berendezés kialakítása, amely lényegében egy részben tartalmazza az elektromos energia, illetve a közeg energia átalakítására alkalmas berendezéseket, íly módon nem szükséges ezen két berendezés összeköttetését, valamint egymáshoz történő rögzítését külön csatlakoztató elemmel, illetve vázszerkezettel létrehozni.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a device for converting energy which essentially comprises devices for converting electrical energy or medium energy, thus eliminating the need for connecting and securing the two devices with a separate connection element or frame structure.

A jelen találmány szerint a fenti feladatot olyan volumetrikus energiaátalakító berendezéssel oldjuk meg, amely önmagában ismert villamos forgógépet és önmagában ugyancsak ismert axális átömlésü többcélú áramlási berendezést tartalmaz, amely utóbbi részletesen a 175 810 számú magyar szabadalmi leírásban van ismertetve, mimellett ez a villamos forgógép csőtengelyeként van elrendezve.According to the present invention, the above object is solved by a volumetric energy conversion device comprising a known electric rotary machine and also known axial flow multipurpose flow device, the latter of which is described in detail in Hungarian Patent No. 175,810, which is described as a tubular shaft. arranged.

Ezen axiális átömlésü többcélú áramlási berendezés lényegében cikloisszelvényű belső csavartelülettel ellátott kamrából és az ebben elrendezett elipszisszelvényű külső csavarfelülettel ellátott orsóból áll, amelyek áttételen keresztül olymódon vannak összekapcsol2 va, hogy üzem közben egyirányban forgathatóak, azonban forgásuk szögsebessége egymástól különböző.This axial-flow multipurpose flow device consists essentially of a chamber having a helical internal helix and a spindle having an external elliptical helix disposed therein, such that it can be rotated unilaterally during operation but at different angles of rotation.

A találmány szerinti volumetrikus energiaátalakító berendezés egyik kiviteli alakjánál forgó orsó a forgó kamrában párhuzamos tengellyel, de excentrikusán van elrendezve.In one embodiment of the volumetric energy conversion device of the invention, the rotating spindle is arranged in the rotating chamber parallel to the axis, but eccentric.

A találmány szerinti volumetrikus energiaátalakító berendezés további előnyös kiviteli alakjánál a forgó kamra és a forgó orsó felülete egymáshoz legalább részben illeszkedik, továbbá a forgó orsó és a forgó kamra célszerűen fogaskerekekből álló áttételen keresztül is kapcsolatban van egymással.In a further preferred embodiment of the volumetric energy conversion device according to the invention, the surface of the rotating chamber and the rotating spindle are at least partially joined to one another, and the rotating spindle and the rotating chamber are preferably connected to each other through gear ratios.

A találmány szerinti volumetrikus energiaátalakító berendezést a mellékelt rajzon ábrázolt kiviteli példa alapján részletesebben ismertetjük: a mellékelt rajzon a találmány szerinti volumetrikus energiaátalakító berendezés egyik kiviteli alakjának részmetszete van ábrázolva.The volumetric energy conversion device of the present invention will now be described in more detail with reference to the exemplary embodiment shown in the accompanying drawings, in which: - the accompanying drawing is a partial sectional view of an embodiment of the volumetric energy conversion device of the invention.

A 1. ábrán látható kiviteli alakban az önmagában ismert villamos gép 1 forgórésze és az axiális átömlésü többcélú áramlási berendezés 2 forgó kamrája 3 ék által van összeerősítve. A villamos gép 11 állórészében van az 1 forgórész önmagában ismert módon csapágyazva. A 2 forgó kamrában 4 forgó orsó van elrendezve és 5 első fogaskeréken, 6 első közöstengelyü fogaskeréken, 7 második közöstengelyű fogaskeréken és 8 második fogaskeréken keresztül a 2 forgó kamrához csatlakoztatva. A 2 forgó kamra egyik végéhez 9 belépőcsőcsonk, másik végéhez 10 kilépőcsőcsonk van csatlakoztatva.In the embodiment shown in Fig. 1, the rotor 1 of the electric machine known per se and the rotary chamber 2 of the axial-flow multipurpose flow device are joined by wedges. In the stator 11 of the electrical machine, the rotor 1 is mounted in a manner known per se. The rotating chamber 2 is provided with a rotating spindle 4 and is connected to the rotating chamber 2 via a first gear 5, a first camshaft 6, a second camshaft 7 and a second gear 8. An inlet port 9 is connected to one end of the rotating chamber 2 and an outlet port 10 to the other end.

Az 1. ábrán ábrázolt volumetrikus energiaátalakító berendezés működését az alábbiakban ismertetjük: a berendezés egyik üzemmódjánál a 9 belépőcsőcsonkon keresztül mozgási energiával rendelkező közeget vezetünk a 2 forgó kamrába, amely azon keresztül áthaladva megforgatja a 2 forgó kamrát és a 4 forgó orsót, és a 3 ék közvetítésével a villamos gép 1 forgórészét is, íly módon tehát az 1 forgórész 11 állórészben történő elmozdulásával önmagában ismert módon villamosenergia termelhető. A berendezés ellentétes üzemmódban való üzemeltetésénél a villamos forgógép 1 forgórészét hozzuk villamosenergiával önmagában ismert módon forgásba, amely forgás által a 2 forgó kamra és az ebben elhelyezett 4 forgó orsó ugyancsak forgásba jön és a 9 belépőcsőcsonkon bevezetett közeget a 10 kilépőcsőcsonkoh keresztül kinyomja.The operation of the volumetric energy conversion device shown in Fig. 1 is described below: in one mode of operation of the device, a fluid having kinetic energy is introduced through the inlet port 9 into the rotating chamber 2, thereby passing the rotating chamber 2 and rotating spindle 3; the rotor 1 of the electric machine can thus also be produced in a manner known per se by the displacement of the rotor 1 in the stator 11. When the apparatus is operated in reverse mode, the rotor 1 of the electric rotor is rotated in a manner known per se, by which rotation of the rotary chamber 2 and the rotating spindle 4 located therein also flows through the outlet nozzle 10 through the inlet port.

A találmány szerinti volumetrikus energiaátalakító berendezés előnye, hogy hatásfoka jobb, mint az ismert megoldásoké, mert az axiális átömlés mindig biztosítható, így örvénylési, iránytörési veszteség nem lép fel. A hatásfok további javulását az is biztosítja, hogy a külső meghajtás elmaradása miatt többlet energia igény nem lép fel.An advantage of the volumetric energy conversion device according to the invention is that its efficiency is better than that of the prior art, because axial flow is always ensured, so that there is no loss of whirling or bending. A further improvement in efficiency is also ensured by the fact that no external drive is required due to the lack of external drive.

További hatásfok javulást eredményez, hogy az átáramló folyékony, illetve gázneműFurther efficiency is achieved by the fact that the flow is liquid or gaseous

-2193265 közeg a villamosgép hűtését elősegíti, így a hőmérséklet relatív csökkenésével csökken a vastest és a rézvezetők fajlagos ellenállása.-2193265 medium helps to cool the electrical machine so that the relative resistance of the iron and copper conductors decreases as the temperature drops relatively.

A találmány szerinti megoldás méret és költségcsökkenést eredményez, valamint a fel- 5 használási terület is növekszik, mert az ismertetett berendezés például fúrt kútak fúrólyukába is leereszthető.The solution of the present invention results in a reduction in size and cost as well as an increase in the area of use, since the apparatus described can be lowered, for example, into a borehole in a well.

Claims

I.) A volumetric energy conversion device comprising an electric rotary machine and an axial flow multipurpose flow device, characterized in that the rotary chamber (2) of the multipurpose flow solver is formed as the tubular axis of the electric rotary machine, the tubular axis being optionally cyclic. has a screw surface and the rotary chamber (2) preferably comprises a rotating spindle (4) with an outer ellipse section which is rotatably connected in one direction.

An apparatus according to claim 1, characterized in that the axis of the rotating spindle (4) and the rotating chamber (2) are parallel to each other in an eccentric arrangement.

3.) In steps 1-2. An apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the surface of the rotating chamber (2) and the rotating spindle (4) are at least partially joined to one another, and there is preferably a gear ratio between the rotating spindle (4) and the rotating chamber (2). .