NO320961B1 - An energy - Google Patents
An energy Download PDFInfo
- Publication number
- NO320961B1 NO320961B1 NO20015468A NO20015468A NO320961B1 NO 320961 B1 NO320961 B1 NO 320961B1 NO 20015468 A NO20015468 A NO 20015468A NO 20015468 A NO20015468 A NO 20015468A NO 320961 B1 NO320961 B1 NO 320961B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- unit
- energy converter
- rotor
- converter according
- stator
- Prior art date
Links
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 27
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 3
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
- F01C1/08—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing
- F01C1/10—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
- F01C1/107—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2250/00—Geometry
- F04C2250/20—Geometry of the rotor
- F04C2250/201—Geometry of the rotor conical shape
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
- Rotary Pumps (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Detergent Compositions (AREA)
- Table Equipment (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
Description
Den foreliggende oppfinnelse vedrører en energiomvandler i samsvar med ingressen til det etterfølgende krav 1. The present invention relates to an energy converter in accordance with the preamble of the subsequent claim 1.
Det er kjent en rekke pumper for å pumpe fluider og motorer som helt eller delvis baserer seg på utnyttelse av energien i fluider. Ofte vil en og samme enhet kunne fungere både som pumpe, kompressor, motor og turbin med enkle tilpasninger. Dette er tilfellet også ved energiomvandleren ifølge den foreliggende oppfinnelse. A number of pumps are known for pumping fluids and motors which are wholly or partly based on the utilization of the energy in fluids. Often, one and the same unit will be able to function both as a pump, compressor, motor and turbine with simple adaptations. This is also the case with the energy converter according to the present invention.
Som eksempel på teknikkens stand beskriver GB 2234SS7 en hydroelektrisk generator der to roterbare sylindere er anordnet med den ene inne i den andre. Hver av sylinderne har heliske strømningsbaner, som er motsatt rettet. Sylinderne vil derved rotere i motsatt retning i forhold til hverandre. Rotasjonen overføres via et system av tannhjul til en elektrisk generator. Sylinderne har samme tverrsnitt over hele lengden. As an example of the state of the art, GB 2234SS7 describes a hydroelectric generator in which two rotatable cylinders are arranged one inside the other. Each of the cylinders has helical flow paths, which are oppositely directed. The cylinders will thereby rotate in the opposite direction in relation to each other. The rotation is transmitted via a system of gears to an electric generator. The cylinders have the same cross-section over their entire length.
GB 1573334 beskriver et sylindrisk vannhjul med vinger som er snodd helisk om aksen. Det er plassert inne i et kammer med glatte vegger. Vannhjulet og kammeret har samme tverrsnitt over hele den aktive lengden. GB 1573334 describes a cylindrical water wheel with blades which are twisted helically about the axis. It is placed inside a chamber with smooth walls. The water wheel and the chamber have the same cross-section over the entire active length.
US 4378195 beskriver en sylindrisk rotor med ru overflate som er plassert inne i et kammer med glatte vegger. Også her har kammeret og rotoren samme tverrsnitt over hele lengden. US 4378195 describes a cylindrical rotor with a rough surface which is placed inside a chamber with smooth walls. Here, too, the chamber and the rotor have the same cross-section over the entire length.
US 4412417 beskriver et bølgekraftverk der en rotor er utstyrt med minst to heliske vinger, som er noe forskjøvet i forhold til hverandre. Rotoren ikke plassert i noe hus. Rotoren har samme tverrsnitt over hele lengden. US 4412417 describes a wave power plant in which a rotor is equipped with at least two helical blades, which are slightly offset in relation to each other. The rotor not placed in any housing. The rotor has the same cross-section over its entire length.
US 5313103 beskriver en slags vindmølle med en rotor som har en helisk vinge. Denne er heller ikke plassert i noe hus. Rotoren har samme tverrsnitt over hele lengden. US 5313103 describes a type of windmill with a rotor having a helical blade. This is also not placed in any house. The rotor has the same cross-section over its entire length.
DE 3802069 beskriver også en slags vindmølle. Her er rotoren konisk med et sett av heliske vinger. Noe rotorkammer finnes imidlertid ikke. DE 3802069 also describes a kind of windmill. Here the rotor is conical with a set of helical blades. However, there is no rotor chamber.
GB 1157273 beskriver en skruemotor, der to motsatt snodde heliske vinger er plassert etter hverandre på samme aksling inne i et kammer med glatte vegger. Både rotoren og kammeret har samme tverrsnitt over hele lengden. GB 1157273 describes a screw motor, where two oppositely twisted helical blades are placed one behind the other on the same shaft inside a chamber with smooth walls. Both the rotor and the chamber have the same cross-section over the entire length.
WO 94/13957 beskriver en impeller. Her er rotoren satt sammen av heliske vinger festet til et konisk sentrallegeme. Rotorkammeret har glatte vegger. WO 94/13957 describes an impeller. Here the rotor is composed of helical blades attached to a conical central body. The rotor chamber has smooth walls.
GB 98714 beskriver en blander, som er spesielt innrettet på å blande plastmateriale. Blanderen omfatter en rotor og en stator, som begge er utstyrt med heliske spor. De heliske sporene på rotoren og statoren kan være slått i motsatte retninger. Sporene har her tilnærmet rektangulært tverrsnitt. GB 98714 describes a mixer, which is specially designed for mixing plastic material. The mixer comprises a rotor and a stator, both of which are equipped with helical grooves. The helical grooves of the rotor and stator can be turned in opposite directions. Here, the tracks have an approximately rectangular cross-section.
Den foreliggende oppfinnelse tar sikte på å tilveiebringe en energiomvandler, særlig til bruk som hydraulisk pumpe, kompressor, motor eller turbin, for samvirke med et eller flere fluider, som er fleksibel i bruk, har lav indre friksjon, er enkel å fremstille med lave krav til toleranser og som har stor anvendbarhet på flere bruksområder. Dette oppnås ved de trekk som fremgår av den kjennetegnende delen av det etterfølgende krav 1. The present invention aims to provide an energy converter, in particular for use as a hydraulic pump, compressor, motor or turbine, for cooperation with one or more fluids, which is flexible in use, has low internal friction, is easy to manufacture with low requirements to tolerances and which has great applicability in several areas of use. This is achieved by the features that appear in the characterizing part of the following claim 1.
Boringen i den første delen og den ytre overflaten på den andre delen er koniske med komplementær konisitet. Med begrepene konisk og kjegle menes i det etterfølgende alle former som har mindre diameter i den ene enden enn i den andre enden. Dette innebærer ikke nødvendigvis at diameteren skal øke jevnt. En maskin ifølge oppfinnelsen, som for eksempel har deler med "flaskefasong" vil også kunne anvendes. The bore of the first part and the outer surface of the second part are tapered with complementary taper. In what follows, the terms conical and cone mean all shapes that have a smaller diameter at one end than at the other end. This does not necessarily mean that the diameter should increase uniformly. A machine according to the invention, which for example has parts with a "bottle shape" will also be able to be used.
Oppfinnelsen skal nå forklares nærmere under henvisning til de medfølgende figurer, der: Figur la i en prinsippskisse viser en enhet for en energiomvandler ifølge den foreliggende oppfinnelse, The invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying figures, where: Figure 1a in a schematic diagram shows a unit for an energy converter according to the present invention,
Figur lb viser enheten ifølge figur 1 a sett i retning av pilen A, Figure 1b shows the unit according to Figure 1 a seen in the direction of arrow A,
Figur lc viser enheten ifølge figur la sett i retning av pilen B, Figure lc shows the unit according to figure la seen in the direction of arrow B,
Figur 2 illustrerer virkeprinsippet ved den foreliggende oppfinnelse, Figure 2 illustrates the working principle of the present invention,
Figur 3 viser statoren ifølge figur la, Figure 3 shows the stator according to Figure la,
Figur 4 viser rotoren ifølge figur la og Figure 4 shows the rotor according to Figure la and
Figur 5 skjematisk illustrerer en praktisk anvendelse av energiomvandleren ifølge oppfinnelsen. Figure 5 schematically illustrates a practical application of the energy converter according to the invention.
I figur la er det vist et utførelseseksempel på en enhet for en energiomvandler ifølge den foreliggende oppfinnelse. I figur la kan man tenke seg at både rotor og stator er vist delvis gjennomsiktige. Enheten består av en stator 1 og en rotor 2. Til rotoren er det festet en aksling 3. Figure la shows an embodiment of a unit for an energy converter according to the present invention. In figure la, one can imagine that both rotor and stator are shown to be partially transparent. The unit consists of a stator 1 and a rotor 2. A shaft 3 is attached to the rotor.
Figur 3 illustrerer skjematisk statoren 1. Man kan også her tenke seg at rotoren og statoren er vist delvis gjennomsiktige. Den har en innvendig boring 4 som er konisk utformet med sin minste diameter Dl til venstre i figur 3 og sin største diameter D2 til høyre i figuren. Hensiktsmessig er et mindre parti 5 ved den minste diameteren Dl utformet med uniform diameter, mens det øvrige av statoren har en indre overflate 6 som danner en vinkel a med statorens ytre sylindriske overflate 7. Vinkelen a er hensiktsmessig mellom 1° og 3°. Figure 3 schematically illustrates the stator 1. One can also imagine here that the rotor and the stator are shown to be partially transparent. It has an internal bore 4 which is conically designed with its smallest diameter D1 on the left in Figure 3 and its largest diameter D2 on the right in the figure. Conveniently, a smaller part 5 at the smallest diameter Dl is designed with a uniform diameter, while the rest of the stator has an inner surface 6 which forms an angle a with the stator's outer cylindrical surface 7. The angle a is suitably between 1° and 3°.
I den indre overflaten 6 er det utformet heliske spor 8. Hensiktsmessig er det utformet flere heliske spor som er forskjøvet noe i forhold til hverandre. I det viste utførelseseksempelet er det utformet 12 heliske spor som er slått i 45° vinkel på statorens lengdeakse. Antallet spor kan være flere eller færre enn dette og vinkelen kan også være større eller mindre enn 45°. In the inner surface 6, helical grooves 8 are formed. Appropriately, several helical grooves are formed which are offset somewhat in relation to each other. In the design example shown, 12 helical grooves are designed which are turned at a 45° angle to the longitudinal axis of the stator. The number of tracks can be more or less than this and the angle can also be greater or less than 45°.
Partiet 5 med uniform diameter utgjør hensiktsmessig mellom 5% og 20% av statorens lengde. Diameteren Dl og D2 utgjør hensiktsmessig ca. 1/3 til 1/5 av statorens totale lengde. The portion 5 with a uniform diameter suitably comprises between 5% and 20% of the stator's length. The diameters D1 and D2 conveniently amount to approx. 1/3 to 1/5 of the total length of the stator.
Sporene 8 er svært grunne ved statorens 1 største diameter D2 (til høyre i figur 3) og har en dybde tilnærmet lik null ved denne enden av statoren 1. Sporenes dybde øker gradvis mot statorens motsatte ende ved diameteren Dl (til venstre i figur 3). Her når sporene 8 en dybde tilnærmet lik diameteren D2, slik at bunnen av sporene 8 ligger på en tenkt sylinderflate tilsvarende diameteren D2. Dette forenkler fremstillingen av statoren 1 betydelig, slik det skal forklares nedenfor. Imidlertid er ikke dette kritisk for funksjonen og for statorer som er støpt til ferdig form, vil bunnen av sporene også kunne ligge på en tenkt kjegle. Stigningen for sporene 8 kan være den samme over hele statorens lengde eller variere. The grooves 8 are very shallow at the stator 1's largest diameter D2 (on the right in Figure 3) and have a depth approximately equal to zero at this end of the stator 1. The depth of the grooves gradually increases towards the opposite end of the stator at diameter Dl (on the left in Figure 3) . Here, the grooves 8 reach a depth approximately equal to the diameter D2, so that the bottom of the grooves 8 lies on an imaginary cylindrical surface corresponding to the diameter D2. This simplifies the production of the stator 1 considerably, as will be explained below. However, this is not critical for the function and for stators that are cast to the finished form, the bottom of the slots will also be able to lie on an imaginary cone. The pitch for the tracks 8 can be the same over the entire length of the stator or vary.
Figur 4 viser rotoren 2. Rotoren 2 har en kjegleformet ytre overflate 10, som danner en vinkel a med en tenkt sylinder som omskriver rotoren 2. Vinkelen a er den samme som for statoren 1. Rotoren 2 har sin største diameter D3 ved den enden der akslingen 3 er festet. Her er det også et parti 15 med uniform diameter. Diameteren D3 kan være tilnærmet lik statorens største diameter D2. Rotorens minste diameter D4 er Uk eller mindre enn statorens 1 minste diameter Dl. Figure 4 shows the rotor 2. The rotor 2 has a cone-shaped outer surface 10, which forms an angle a with an imaginary cylinder circumscribing the rotor 2. The angle a is the same as for the stator 1. The rotor 2 has its largest diameter D3 at the end where the shaft 3 is attached. Here there is also a lot 15 with a uniform diameter. The diameter D3 can be approximately equal to the stator's largest diameter D2. The rotor's smallest diameter D4 is Uk or less than the stator's 1 smallest diameter Dl.
I rotorens overflate 10 er det utformet spor 18 tilsvarende statorens spor 8. Sporene være av likt antall og med samme stigningsvinkel som sporene 8 for statoren 1, men kan også avvike både i antall og stigning. Imidlertid er sporene 18 slått i motsatt retning av sporene 8 i statoren 1. For å oppnå en best mulig vkkningsgrad, må sporene i statoren 1 og rotoren 2 krysse hverandre 90 °. In the surface 10 of the rotor, grooves 18 have been formed corresponding to the stator's grooves 8. The grooves should be of the same number and with the same pitch angle as the grooves 8 for the stator 1, but may also differ both in number and pitch. However, the grooves 18 are turned in the opposite direction to the grooves 8 in the stator 1. To achieve the best possible degree of excitation, the grooves in the stator 1 and the rotor 2 must cross each other at 90°.
Partiet 15 med uniform diameter utgjør hensiktsmessig mellom 5% og 20% av rotorens lengde. Diameteren D3 og D4 utgjør hensiktsmessig ca. 1/3 til 1/5 av rorens totale lengde. The portion 15 with a uniform diameter suitably constitutes between 5% and 20% of the length of the rotor. The diameters D3 and D4 conveniently amount to approx. 1/3 to 1/5 of the rudder's total length.
Sporene 18 er svært grunne ved rotorens 2 minste diameter D4 (til venstre i figur 4) og har en dybde tilnærmet lik null ved denne enden av roren 2. Sporenes dybde øker gradvis mot rorens motsatte ende ved diameteren D3 (til høyre i figur 4). Her når sporene 18 en dybde tilnærmet lik diameteren D4, slik at bunnen av sporene 18 Ugger på en tenkt sylinderflate tilsvarende diameteren D4. Dette forenkler fremstiUingen av roren 2 betydelig, slik det skal forklares nedenfor. Imidlertid er ikke dette kritisk for funksjonen og for rotorer som er støpt til ferdig form, vil bunnen av sporene også kunne ligge på en tenkt kjegle. Stigningen for sporene 18 kan være den samme over hele rotorens lengde eller variere. The grooves 18 are very shallow at the smallest diameter D4 of the rotor 2 (on the left in figure 4) and have a depth approximately equal to zero at this end of the rudder 2. The depth of the grooves gradually increases towards the opposite end of the rudder at diameter D3 (on the right in figure 4) . Here, the grooves 18 reach a depth approximately equal to the diameter D4, so that the bottom of the grooves 18 rests on an imaginary cylindrical surface corresponding to the diameter D4. This simplifies the manufacture of the rudder 2 considerably, as will be explained below. However, this is not critical for the function and for rotors that have been cast to a finished shape, the bottom of the grooves will also be able to lie on an imaginary cone. The pitch for the grooves 18 can be the same over the entire length of the rotor or vary.
Statoren 1 og rotoren 2 er hensiktsmessig omtrent like lange. The stator 1 and the rotor 2 are conveniently approximately the same length.
Når rotoren 2 settes inn i statoren 1 slik det er vist i figur la, vil det hensiktsmessig være et parti av rotoren 2 som stikker ut av statoren 1, og tilsvarende et parti av statoren 1 som ikke overlappes av rotoren 2. Betydningen av dette skal forklares nærmere nedenfor. Imidlertid vil energiomvandleren fungere utmerket også om rotoren lar seg føre fullstendig inn i statoren. Figur lb viser enheten i figur la sett i retning pilen A i figur la. Her ser man inngangen til de 12 sporene 8 i statoren ved disses største dybde. Rotoren 2 fremtrer med glatt overflate her, fordi sporene i rotoren har tilnærmet null dybde ved denne enden av enheten. Figur lc viser enheten i figur la sett i retning pilen B i figur la. Her ser man inngangen til de 12 sporene 18 i rotoren ved disses største dybde. Statoren 2 fremtrer med glatt overflate her, fordi sporene i statoren har tilnærmet null dybde ved denne enden av enheten. When the rotor 2 is inserted into the stator 1 as shown in Figure 1a, there will conveniently be a part of the rotor 2 that protrudes from the stator 1, and correspondingly a part of the stator 1 that is not overlapped by the rotor 2. The meaning of this shall explained in more detail below. However, the energy converter will also work perfectly if the rotor can be completely inserted into the stator. Figure lb shows the unit in figure la seen in the direction of arrow A in figure la. Here you can see the entrance to the 12 slots 8 in the stator at their greatest depth. The rotor 2 appears with a smooth surface here, because the grooves in the rotor have approximately zero depth at this end of the unit. Figure lc shows the unit in figure la seen in the direction of arrow B in figure la. Here you can see the entrance to the 12 slots 18 in the rotor at their greatest depth. The stator 2 appears with a smooth surface here, because the slots in the stator have approximately zero depth at this end of the unit.
Enhetens funksjon skal nå forklares nærmere under henvisning til figur 2, der det for å illustrere prinsippet er tatt ut ett spor 18 fra rotoren og ett spor 8 fra statoren. For dette eksempelet er enheten tenkt brukt som en hydraulisk motor. Fluid strømmer inn ved statorens 1 ende med minst diameter Dl (se pilen A i fig 1), men med størst spordybde. Siden sporene i rotoren 2 ved denne enden av enheten har null dybde vil fluidet strømme langs sporene 8 i statoren 1. Imidlertid blir sporene 8 i statoren 1 grunnere etter hvert som fluidet strømmer langs sporet 8. Samtidig blir sporet 18 i rotoren 2 dypere. Fluidet vil derfor tvinges til å strømme over i sporet 18 i rotoren 2.1 figur 2 er det vist et situasjonsbilde på et gitt tidspunkt for to spor, et spor 8 i statoren 1 og ett spor 18 i rotoren 2. Man ser her at sporet 8 og sporet 18 krysser hverandre tilnærmet vinkelrett i punktet X på dette gitte tidspunktet. Litt av fluidet vil derfor her strømme over fra sporet 8, som har stadig synkende tverrsnitt, til sporet 18, som har stadig økende tverrsnitt. Samtidig må fluidet endre retning med 90° (her fra å strømme ned mot høyre til å strømme opp mot høyre). Denne remmgsenclringen medfører at det påføres en kraft på rotoren 2, og denne tvinges derved til rotasjon. The unit's function will now be explained in more detail with reference to Figure 2, where, to illustrate the principle, one track 18 has been taken out from the rotor and one track 8 from the stator. For this example, the unit is intended to be used as a hydraulic motor. Fluid flows in at the stator 1 end with at least diameter Dl (see arrow A in fig. 1), but with the greatest groove depth. Since the grooves in the rotor 2 at this end of the unit have zero depth, the fluid will flow along the grooves 8 in the stator 1. However, the grooves 8 in the stator 1 become shallower as the fluid flows along the groove 8. At the same time, the groove 18 in the rotor 2 becomes deeper. The fluid will therefore be forced to flow into the groove 18 in the rotor 2. Figure 2 shows a situational picture at a given time for two grooves, a groove 8 in the stator 1 and a groove 18 in the rotor 2. Here you can see that the groove 8 and the track 18 intersects each other approximately perpendicularly at the point X at this given time. Some of the fluid will therefore here flow over from groove 8, which has a constantly decreasing cross-section, to groove 18, which has a constantly increasing cross-section. At the same time, the fluid must change direction by 90° (here from flowing down to the right to flowing up to the right). This belt tensioning means that a force is applied to the rotor 2, and this is thereby forced to rotate.
Siden rotoren roterer og det er et stort antall spor i rotoren og i statoren, vil man få et. stort antall krysningspunkter som hele tiden forflytter seg. Fluid vil derfor kontinuerlig strømme over fra sporene 8 til sporene 18 og bidra til å øke rotasjonen til rotoren og derved øke energioverføringen. Rotasjonsmomentet kan så hentes ut på akslingen 3 og benyttes til for eksempel drift av en generator. Jo flere spor man har i rotoren og statoren, jo flere krysningspunkter vil man få og jo jevnere vil enheten gå og jo bedre vil virkningsgraden bli. Since the rotor rotates and there are a large number of slots in the rotor and in the stator, one will get a. large number of crossing points that are constantly moving. Fluid will therefore continuously flow over from the grooves 8 to the grooves 18 and help to increase the rotation of the rotor and thereby increase the energy transfer. The rotational torque can then be extracted on the shaft 3 and used for, for example, operation of a generator. The more slots you have in the rotor and stator, the more crossing points you will get and the smoother the unit will run and the better the efficiency will be.
For bruk som pumpe vil enheten fungere motsatt, idet rotasjon av rotoren 2 skaper et undertrykk i sporene 8 i statoren 1, som suger fluid inn i sporene 8, samtidig som det skapes et overtrykk i sporene 18, som presser fluidet ut ved den motsatte enden av pumpen. For use as a pump, the unit will work in the opposite way, as rotation of the rotor 2 creates a negative pressure in the grooves 8 in the stator 1, which sucks fluid into the grooves 8, while at the same time an overpressure is created in the grooves 18, which pushes the fluid out at the opposite end of the pump.
Bruk av enheten som kompressor blir i prinsippet det samme som ved bruk som pumpe. Det er også tenkelig å benytte enheten som brermstoffturbin, idet en forbrenning av et brennstoff initieres ved inngangen til turbinen, og brennstoffet og eventuell ekspansjonsgass ekspanderer gjennom turbinen. Dette vil imidlertid medføre at enheten, på grunn av volumekspansjon, må utformes med et forholdsvis lite innløpsareal og et forholdsvis stort utløpsareal. Using the unit as a compressor is in principle the same as using it as a pump. It is also conceivable to use the unit as a fuel turbine, as combustion of a fuel is initiated at the entrance to the turbine, and the fuel and any expansion gas expand through the turbine. However, this will result in the unit, due to volume expansion, having to be designed with a relatively small inlet area and a relatively large outlet area.
Netto åpningsareale (gjennomstrømningsareale) gjennom enheten vil typisk ligge i området 30 - 40% av statorens aksielle tverrsnittsareal, fortrinnsvis 35 - 37%, noe som gir en stor gjermomstrømning i forhold til størrelsen. Når enheten anvendes som væsketurbin eller pumpe, er det viktig at gjennomstrømningarealet er tilnærmet det samme gjennom hele enheten, for å unngå kavitasjon på grunn av lokale trykkfall eller trykkøkninger. The net opening area (throughflow area) through the unit will typically be in the range of 30 - 40% of the axial cross-sectional area of the stator, preferably 35 - 37%, which gives a large girder circulation in relation to its size. When the unit is used as a liquid turbine or pump, it is important that the flow area is approximately the same throughout the unit, to avoid cavitation due to local pressure drops or pressure increases.
Det er også viktig at vinkelen a for konisiteten til boringen i statoren og den ytre overflaten til rotoren er tilnærmet like, for å unngå lekkasje og tilbakestrømninger, som kan redusere virkningsgraden og gi varmegang. It is also important that the angle a for the conicity of the bore in the stator and the outer surface of the rotor is approximately the same, to avoid leakage and backflows, which can reduce efficiency and cause heat transfer.
I figur 5 er det skjematisk vist et praktisk eksempel på anvendelse av enheten, her for pumping av olje, der olje også benyttes som drivmedium. Figure 5 schematically shows a practical example of using the unit, here for pumping oil, where oil is also used as a driving medium.
En hydraulisk motor 20 og en hydraulisk pumpe 21 er plassert i et felles hus 22. A hydraulic motor 20 and a hydraulic pump 21 are placed in a common housing 22.
Motoren 20 har en stator 20a, som er fiksert i forhold til huset 22 ved at den er festet til en delevegg 24, og en rotor 20b. Pumpen 21 har en stator 21a, som er fiksert i forhold til huset 22 ved at den er festet til en delevegg 25, og en rotor 21b. Rotorene 20b og 21b er koblet til en felles aksling 23. The motor 20 has a stator 20a, which is fixed in relation to the housing 22 in that it is attached to a dividing wall 24, and a rotor 20b. The pump 21 has a stator 21a, which is fixed in relation to the housing 22 in that it is attached to a dividing wall 25, and a rotor 21b. The rotors 20b and 21b are connected to a common shaft 23.
Pumpen 21 har større fortrengningsvolum enn motoren 20. Pumpen 21 og motoren 20 er anordnet slik at motorens 20 utløpsende vender mot pumpens 21 innløpsende. The pump 21 has a larger displacement volume than the motor 20. The pump 21 and the motor 20 are arranged so that the outlet end of the motor 20 faces the inlet end of the pump 21.
Et innløp 26 for drivfluid er anordnet ved motorens 20 innløpsende til venstre for deleveggen 24. Et innløp 27 for pumpemedium ér anordnet mellom deleveggene 24 og 25 og et utløp 28 for både drivmedium og pumpemedium er anordnet ved pumpens 21 utløpsende til høyre for deleveggen 25. An inlet 26 for drive fluid is arranged at the inlet end of the motor 20 to the left of the partition wall 24. An inlet 27 for pump medium is arranged between the partition walls 24 and 25 and an outlet 28 for both drive medium and pump medium is arranged at the outlet end of the pump 21 to the right of the partition wall 25.
Drivmedium, for eksempel olje, tilføres under trykk gjennom innløpet 26 og presses gjennom motoren 20. Dette setter motorens 20 rotor 20b i rotasjon og driver, gjennom akslingen 23, i sin tur pumpens 21 rotor 21b. I og med at pumpen 21 har større fortrengningsvolum enn motoren 20 vil det skapes et undertrykk i kammeret mellom deleveggene 24 og 25. dette medfører at pumpemedium suges inn gjennom innløpet 27, blander seg med drivmediet som strømmer ut av motoren 20 sin utløpsende og trekkes gjennom pumpen 21. Den samlede fluidstrømmen tvinges så ut gjennom utløpet 28. Hensikten med denne løsningen er at energien i væske med høyt trykk omdannes til mekanisk roterende energi som driver en større lavtrykksmaskin, som omdanner mekanisk energi til væskeenergi, imidlertid med et lavere trykk, men med vesentlig større mengde. Drive medium, for example oil, is supplied under pressure through the inlet 26 and is forced through the motor 20. This sets the rotor 20b of the motor 20 in rotation and, through the shaft 23, in turn drives the rotor 21b of the pump 21. As the pump 21 has a larger displacement volume than the motor 20, a negative pressure will be created in the chamber between the dividing walls 24 and 25. This means that pump medium is sucked in through the inlet 27, mixes with the drive medium flowing out of the motor 20's outlet end and is drawn through the pump 21. The combined fluid flow is then forced out through the outlet 28. The purpose of this solution is that the energy in liquid with high pressure is converted into mechanical rotating energy which drives a larger low-pressure machine, which converts mechanical energy into liquid energy, however with a lower pressure, but with a significantly larger amount.
I stedet for å bruke samme fluid som drivmedium som man skal pumpe, så kan man også plassere en delevegg mellom motoren og pumpen og anordnet et utløp for drivmedium til venstre for denne deleveggen. Derved er det mulig å benytte et annet drivmedium enn fluidet som skal pumpes. Imidlertid er det egenskapen til å utnytte samme fluid som gjør omvandleren særlig anvendelig, fordi man unngår tetningsproblemer og sammenblanding av ulike væsker. Instead of using the same fluid as the drive medium to be pumped, you can also place a dividing wall between the motor and the pump and arrange an outlet for the drive medium to the left of this dividing wall. Thereby, it is possible to use a different drive medium than the fluid to be pumped. However, it is the property of utilizing the same fluid that makes the converter particularly useful, because it avoids sealing problems and the mixing of different fluids.
En annen svært aktuell anvendelse av energiomvandleren ifølge oppfinnelsen er i Another very relevant application of the energy converter according to the invention is i
forbindelse med vannkraft. Energiomvandleren ifølge oppfinnelsen egner seg særdeles godt for å hente ut energi ved høyt trykk. Det vil derfor være spesielt hensiktsmessig å benytte energiomvandleren som turbin ved utnyttelse av mindre vannkraftressurser, det vil si vannkraftressurser med forholdsvis liten vannmengde, men stor fallhøyde. Energiomvandleren i henhold til oppfinnelsen er også egnet i forbindelse med bølgekraftverk. I dette tilfellet er trykket forholdsvis lite, mens vannmengden er stor. Dette medfører imidlertid at energiomvandlerens lengde/diameterforhold må endres, ved at diameteren økes, slik at gjennomløpsarealet øker. connection with hydropower. The energy converter according to the invention is particularly suitable for extracting energy at high pressure. It will therefore be particularly appropriate to use the energy converter as a turbine when utilizing smaller hydropower resources, i.e. hydropower resources with a relatively small amount of water, but a large drop height. The energy converter according to the invention is also suitable in connection with wave power plants. In this case, the pressure is relatively low, while the amount of water is large. However, this means that the energy converter's length/diameter ratio must be changed, by increasing the diameter, so that the passage area increases.
Energiomvandleren kan også benyttes som ekspanderende maskin, for eksempel som forbrenningsmotor. Fortrinnsvis må da gjennomstrørnningsarealet da øke i forbrenningsmediets strømnmgsretning. Dette kan for eksempel gjøres ved at sporenes bredde øker i strømnmgsretningen. The energy converter can also be used as an expanding machine, for example as an internal combustion engine. Preferably, the flow area must then increase in the direction of flow of the combustion medium. This can be done, for example, by increasing the width of the tracks in the direction of flow.
Energiomvandleren er særdeles gunstig å fremstille, fordi den stiller lave krav til toleranser. Både rotoren og statoren kan støpes til ferdig form, med minimalt behov for etterbearbeiding. Det vil normalt kun være behov for å fjerne grader og slipe de overflater som kommer i kontakt med hverandre. The energy converter is particularly advantageous to produce, because it makes low demands on tolerances. Both the rotor and the stator can be molded to the finished shape, with minimal need for post-processing. There will normally only be a need to remove burrs and grind the surfaces that come into contact with each other.
Alternativt kan statorens boring freses ut og sporene dreies. Rotorens spor kan også dreies ved enkle operasjoner. Alternatively, the stator bore can be milled out and the slots turned. The rotor's track can also be turned by simple operations.
Det kreves ikke tetninger mellom rotor og stator. Rotoren føres inn i statoren inntil en lett berøring finner sted mellom rotor og stator. I henhold til en spesiell utførelsesform, kan sågar eksistere en liten klaring mellom rotoren og statoren. Under drift vil det dannes en liten pute av fluid mellom rotoren og statoren som rotoren vil flyte på. Rotoren trenger derfor ikke å opplagres i begge ender. Denne utførelsesformen kan være aktuell for spesielle applikasjoner. Rotoren bør imidlertid normalt være opplagret i begge ender, slik at man oppnår en minimal - tilnærmet null klaring mellom statoren og rotoren for å unngå kavitasjon og resirkulasjon. En av delene bør i tillegg være fremstilt av et bløtere materiale slik at rotoren ved slitasje kan skyves lenger inn i statoren. No seals are required between rotor and stator. The rotor is fed into the stator until a light touch takes place between the rotor and the stator. According to a particular embodiment, there may even be a small clearance between the rotor and the stator. During operation, a small cushion of fluid will form between the rotor and the stator on which the rotor will float. The rotor therefore does not need to be stored at both ends. This embodiment may be appropriate for special applications. However, the rotor should normally be supported at both ends, so that a minimal - almost zero clearance is achieved between the stator and the rotor to avoid cavitation and recirculation. One of the parts should also be made of a softer material so that the rotor can be pushed further into the stator when worn.
Dette vil igjen si at den eneste tetningen som eventuelt er nødvendig mot roterende deler er rundt akslingen fra rotoren. I enkelte tilfeller, slik som ved eksempelet i figur 5 er heller ikke dette nødvendig. This again means that the only seal that is possibly necessary against rotating parts is around the shaft from the rotor. In some cases, such as in the example in Figure 5, this is not necessary either.
Som nevnt tidligere er rotoren og statoren utformet slik at disse ikke kan føres helt sammen. Selv om dette er kraftig overdrevet i figurene, er hensikten med dette at etter hvert som. rotoren og statoren slites i berøringsflaten, skal rotoren kunne føres lenger inn i statoren. På denne måten kan delenes levetid forlenges betydelig og uten at det må foretas noe vedlikehold. Denne innskyvingen av rotoren kan foretas manuelt ved at en stillskrue etterjusteres med jevne mellomrom, men kan også foretas automatisk, for eksempel ved at rotoren er forspent mot statoren og mates inn i denne etter hvert som delene blir slitte. As mentioned earlier, the rotor and stator are designed so that they cannot be brought completely together. Although this is greatly exaggerated in the figures, the purpose of this is that gradually. the rotor and stator wear in the contact surface, the rotor must be able to be guided further into the stator. In this way, the lifetime of the parts can be extended significantly and without any maintenance. This insertion of the rotor can be done manually by adjusting a set screw at regular intervals, but can also be done automatically, for example by the rotor being biased against the stator and fed into it as the parts become worn.
På grunn av denne tilpasningen etter slitasjegrad, er energiomvandleren ifølge oppfinnelsen svært ufølsom overfor partikler og forurensninger i mediet som strømmer gjennom dette. Selv om mediet er svært slitende, slik som for eksempel boreslam, vil levetiden til energiomvandleren likevel bli akseptabelt lang. Due to this adaptation according to the degree of wear, the energy converter according to the invention is very insensitive to particles and contaminants in the medium that flows through it. Even if the medium is very abrasive, such as, for example, drilling mud, the lifetime of the energy converter will still be acceptably long.
Det ovennevnte er også en av de viktigste grunnene til at toleransekravene ved fremstillingen er svært lave. Selv om det for en nyprodusert energiomvandler kan eksistere avvik som gir lekkasjer mellom rotor og stator, vil rotoren og statoren, etter hvert som disse er i bruk, tilpasse seg hverandre og gi en stadig bedre tetning. The above is also one of the most important reasons why the tolerance requirements for manufacturing are very low. Although for a newly manufactured energy converter there may be deviations that cause leaks between rotor and stator, as they are used, the rotor and stator will adapt to each other and provide an increasingly better seal.
Rotoren og statoren kan fremstilles i ulike materialer avhengig av bruksområdet. Aktuelle materialer kan være stål, aluminium og ulike typer herdeplast eller termoplast. The rotor and stator can be manufactured in different materials depending on the area of use. Applicable materials can be steel, aluminum and various types of thermosetting plastics or thermoplastics.
Tverrsnittsformen på sporene 8 og 18 er firkantet i det viste utførelseseksempelet. Imidlertid kan formen også være avrundet, trekantet eller andre former som er hensiktsmessige å fremstille eller er virkningsgradsmessig optimale for den aktuelle anvendelse. The cross-sectional shape of the tracks 8 and 18 is square in the embodiment shown. However, the shape can also be rounded, triangular or other shapes that are convenient to produce or are optimal in terms of efficiency for the application in question.
Det er klart at statoren 1 ikke nødvendigvis trenger å stå stille, men kan rotere motsatt vei av rotoren, slik at enhetenen faktisk har to rotorer. Likeledes kan den indre delen stå stille og fungere som stator mens den ytre delen kan rotere og fungere som rotor. It is clear that the stator 1 does not necessarily need to stand still, but can rotate in the opposite direction of the rotor, so that the unit actually has two rotors. Likewise, the inner part can stand still and act as a stator, while the outer part can rotate and act as a rotor.
Claims (14)
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20015468A NO320961B1 (en) | 2001-11-08 | 2001-11-08 | An energy |
EP02778114A EP1458954B1 (en) | 2001-11-08 | 2002-11-08 | Coaxial energy converter |
AT02778114T ATE394582T1 (en) | 2001-11-08 | 2002-11-08 | COAXIAL ENERGY CONVERTER |
AU2002339765A AU2002339765A1 (en) | 2001-11-08 | 2002-11-08 | Coaxial energy converter |
PCT/NO2002/000410 WO2003056137A1 (en) | 2001-11-08 | 2002-11-08 | Coaxial energy converter |
DE60226490T DE60226490D1 (en) | 2001-11-08 | 2002-11-08 | KOAXIALENERGIEWANDLER |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20015468A NO320961B1 (en) | 2001-11-08 | 2001-11-08 | An energy |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20015468D0 NO20015468D0 (en) | 2001-11-08 |
NO20015468L NO20015468L (en) | 2003-05-09 |
NO320961B1 true NO320961B1 (en) | 2006-02-20 |
Family
ID=19913001
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20015468A NO320961B1 (en) | 2001-11-08 | 2001-11-08 | An energy |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1458954B1 (en) |
AT (1) | ATE394582T1 (en) |
AU (1) | AU2002339765A1 (en) |
DE (1) | DE60226490D1 (en) |
NO (1) | NO320961B1 (en) |
WO (1) | WO2003056137A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2482861B (en) | 2010-07-30 | 2014-12-17 | Hivis Pumps As | Pump/motor assembly |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL6509290A (en) * | 1965-07-17 | 1967-01-18 | ||
GB1573334A (en) * | 1976-05-06 | 1980-08-20 | Watts J | Submersible power coverter |
US4378195A (en) * | 1976-12-10 | 1983-03-29 | Joseph Gamell Industries, Inc. | Pressure fluid motor |
GB2234557A (en) * | 1989-07-10 | 1991-02-06 | William Charles Pearson Keen | Hydro electric generator |
US5332355A (en) * | 1992-12-07 | 1994-07-26 | Pamela Kittles | Impelling apparatus |
-
2001
- 2001-11-08 NO NO20015468A patent/NO320961B1/en not_active IP Right Cessation
-
2002
- 2002-11-08 EP EP02778114A patent/EP1458954B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-11-08 AU AU2002339765A patent/AU2002339765A1/en not_active Abandoned
- 2002-11-08 DE DE60226490T patent/DE60226490D1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-11-08 AT AT02778114T patent/ATE394582T1/en not_active IP Right Cessation
- 2002-11-08 WO PCT/NO2002/000410 patent/WO2003056137A1/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ATE394582T1 (en) | 2008-05-15 |
EP1458954B1 (en) | 2008-05-07 |
NO20015468L (en) | 2003-05-09 |
EP1458954A1 (en) | 2004-09-22 |
WO2003056137A1 (en) | 2003-07-10 |
WO2003056137A8 (en) | 2003-09-18 |
NO20015468D0 (en) | 2001-11-08 |
DE60226490D1 (en) | 2008-06-19 |
AU2002339765A1 (en) | 2003-07-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2274503B1 (en) | Device with rotary pistons that can be used as a compressor, a pump, a vacuum pump, a turbine, a motor and as other driving and driven hydraulic-pneumatic machines | |
US20050276714A1 (en) | Gear pump | |
JP6364419B2 (en) | Rotary lobe pump with direct drive | |
NO312919B1 (en) | Pump System | |
RU2327902C1 (en) | Centrifugal screw pump | |
CN105909573A (en) | Hydraulic energy-saving device | |
CN103953395A (en) | Hydrodynamic force machine with rotating wheel slewing mechanism | |
NO320961B1 (en) | An energy | |
US6468029B2 (en) | Pump device | |
CN107100836A (en) | A kind of Unitary Impeller is pressurized three screw pump | |
CN102305211A (en) | Combined type self-priming pump | |
CN207178225U (en) | A kind of bilobed wheel drawing liquid pump for applying to thick liquid | |
JP6901251B2 (en) | Fluid motor drive screw pump, transfer pump equipped with it, and recovery method of marine resources | |
CN2388350Y (en) | High-pressure fluid engine | |
RU2352820C1 (en) | Auger-centrifugal pump | |
WO2021117252A1 (en) | Liquid pumping/circulation device | |
CN201401267Y (en) | Siphon-type fluid propulsion plant | |
CN106523350B (en) | A kind of adjustable type can be changed inner curve hydraulic pump or motor | |
RU2391563C1 (en) | Centrifugal pump | |
CN213176070U (en) | Novel high-pressure double-suction centrifugal pump | |
CN204299865U (en) | A kind of energy-efficient chemical industry Special rotor pump | |
CN203516117U (en) | Submersible slurry pump with stainless steel base | |
CN208803999U (en) | Dry type double-screw compressor and fuel cell module | |
CN202273851U (en) | Compound self-sucking pump | |
CN203516116U (en) | Composite tube base submerged slurry pump |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |