RU155271U1

RU155271U1 - HYDROTURBINE HYBRID ENGINE

Info

Publication number: RU155271U1
Application number: RU2014154554/06U
Authority: RU
Inventors: Александр Арсентьевич Четкарёв; Александр Александрович Четкарёв
Original assignee: Александр Арсентьевич Четкарёв
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2014-12-30
Publication date: 2015-09-27

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, к гидротурбинным двигателям внутреннего сгорания, и предназначена для широкого использования во всех устройствах. Двигатель гидротурбинный гибридный, содержит корпус с гидротурбиной, цилиндры с поршнями, трубопроводы, запорные вентили, бак рабочей жидкости, соединенный с трубопроводом запорными вентилями, в корпусе гидротурбины установлены электромагниты, крыльчатка гидротурбины выполнена в виде ротора с электрическими обмотками, на одной стороне ротора размещен узел с электрическими щетками. Конструкция двигателя позволяет совместить в одном устройстве узел гидротурбины и узел генератора, при этом узел генератора может выполнять функцию электростартера для запуска двигателя. 1 п. ф-лы, 1 ил. The utility model relates to the field of mechanical engineering, to hydro turbine internal combustion engines, and is intended for widespread use in all devices. The hybrid hydraulic turbine engine contains a housing with a hydraulic turbine, cylinders with pistons, pipelines, shutoff valves, a working fluid tank connected to the pipeline by shutoff valves, electromagnets are installed in the turbine housing, the turbine impeller is designed as a rotor with electric windings, a unit is located on one side of the rotor with electric brushes. The engine design allows you to combine in one device the turbine assembly and the generator assembly, while the generator assembly can act as an electric starter to start the engine. 1 p. Fs, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к гидротурбинным двигателям внутреннего сгорания, и предназначена для широкого использования во всех устройствах, в частности в машинах и механизмах, а также в бытовых и промышленных установках.The utility model relates to the field of mechanical engineering, in particular to hydraulic turbine internal combustion engines, and is intended for widespread use in all devices, in particular in machines and mechanisms, as well as in domestic and industrial installations.

Широко известны различные конструкции гидротурбинных двигателей внутреннего сгорания, использующие энергию сгоревшего в цилиндрах горючего, преобразующие возвратно-поступательное движение поршней в цилиндрах во вращательное движение рабочего вала с помощью без шатунного силового механизма.Various designs of hydraulic turbine internal combustion engines are widely known, using the energy of fuel burned in the cylinders, converting the reciprocating motion of the pistons in the cylinders into the rotational movement of the working shaft using no connecting rod power mechanism.

Известен двухтактный гидротурбинный двигатель внутреннего сгорания (патент РФ на полезную модель №98482, F02B 71/04, опубл. 20.10.2010), выполненный с пневматическим приводом системы газораспределения и регулируемой степенью сжатия, содержащий корпус с гидротурбиной, один или несколько цилиндров с поршнями, жестко соединенными штоками между собой и перемещающимися в насосных камерах, трубопровод.Known two-stroke hydraulic turbine internal combustion engine (RF patent for utility model No. 98482, F02B 71/04, publ. 10/20/2010), made with a pneumatic drive of the gas distribution system and adjustable compression ratio, comprising a housing with a hydraulic turbine, one or more cylinders with pistons, rigidly connected rods to each other and moving in the pump chambers, the pipeline.

К недостаткам известного двигателя относятся ограниченность применения известного двигателя в виду невозможности применения двигателя для выработки электрического тока без подключения дополнительного узла в виде генератора.The disadvantages of the known engine include the limited use of the known engine in view of the impossibility of using the engine to generate electric current without connecting an additional node in the form of a generator.

Известен гидротурбинный двигатель внутреннего сгорания (патент РФ на полезную модель №139802, F02B 71/04, опубл. 20.04.2014) принятый за прототип, содержащий корпус с гидротурбиной, по меньшей мере, два цилиндра с поршнями, трубопроводы, запорные вентили, установленные в трубопроводах, бак рабочей жидкости, соединенный с трубопроводом запорными вентилями.Known hydraulic turbine internal combustion engine (RF patent for utility model No. 139802, F02B 71/04, publ. 04/20/2014) adopted for the prototype, comprising a housing with a hydraulic turbine, at least two cylinders with pistons, pipelines, shut-off valves installed in pipelines, a working fluid tank connected to the pipeline by shut-off valves.

Недостатком известного гидротурбинного двигателя является невозможность применения двигателя для выработки электрического тока без подключения дополнительного узла в виде генератора.A disadvantage of the known hydraulic turbine engine is the inability to use the engine to generate electric current without connecting an additional node in the form of a generator.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является разработка усовершенствованного гидротурбинного двигателя с расширением его функциональных возможностей.The task to which the utility model is directed is the development of an improved hydraulic turbine engine with the expansion of its functionality.

Техническим результатом является уменьшение размеров двигателя, возможность использования двигателя для выработки электрического тока.The technical result is to reduce the size of the engine, the ability to use the engine to generate electric current.

Поставленная задача достигается тем, что двигатель гидротурбинный гибридный, содержащий корпус с гидротурбиной, по меньшей мере, два цилиндра с поршнями, трубопроводы, запорные вентили, установленные в трубопроводах, бак рабочей жидкости, соединенный с трубопроводом запорными вентилями, согласно полезной модели, в корпусе гидротурбины установлены электромагниты, крыльчатка гидротурбины выполнена в виде ротора с электрическими обмотками, на одной стороне ротора размещен узел с электрическими щетками.The task is achieved in that the hybrid turbine engine, comprising a housing with a hydraulic turbine, at least two cylinders with pistons, pipelines, shut-off valves installed in the pipelines, a working fluid tank connected to the piping by shut-off valves, according to a utility model, in a turbine-turbine housing electromagnets are installed, the impeller of the hydraulic turbine is made in the form of a rotor with electric windings, a node with electric brushes is placed on one side of the rotor.

Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.Between the distinguishing features and the achieved technical result, there is the following causal relationship.

Выполнение гидротурбины с электрическим ротором и статором позволяет совместить в одном устройстве узел гидротурбины и узел генератора, при этом узел генератора может выполнять функцию электростартера для запуска самого гидротурбинного двигателя.The implementation of the turbine with an electric rotor and stator allows you to combine in one device the turbine assembly and the generator assembly, while the generator assembly can act as an electric starter to start the hydraulic turbine engine itself.

Совмещение в заявляемом двигателе гидротурбины с генератором (электродвигателем) позволяет изготавливать двигатель более компактным в сравнении с аналогами, в которых данные узлы выполнены отдельно.The combination in the inventive engine of a turbine with a generator (electric motor) allows to make the engine more compact in comparison with analogues in which these units are made separately.

На чертеже представлен заявляемый гидротурбинный гидравлический двигатель.The drawing shows the inventive hydraulic turbine hydraulic engine.

Двигатель гидротурбинный гидравлический содержит рабочие цилиндры 1, 2 с поршнями 3, 4 и нагнетательные цилиндры 5, 6, с двойными поршнями 7, 8, обратными клапанами 9,10 на каждом нагнетательном цилиндре, всасывающий трубопровод 11, нагнетательный трубопровод 12 с электромагнитными клапанами 13 контакты электромагнитных клапанов 14, размещенные в рабочих цилиндрах 1, 2, трубопроводы 15, бак рабочей жидкости 16 с запорными вентилями 17, 18, запорный вентиль 19, служащий для осуществления холостого хода двигателя в случае отключения турбины, в корпусе гидротурбины по всей окружности располагаются электромагниты 20, образующие статор генератора, крыльчатка 21, выполненная в виде ротора генератора с изолированными электрическими обмотками, на валу крыльчатки 21 выполнен коллектор 22, вал турбины внутри выполнен пустотелым с отверстием 23, электрические щетки 24, входящие в щеточный узел 25 для снятия либо подачи электрического тока, взаимодействуют с коллектором 22, вентили 26 служат для изменения направления вращения гидротурбины, трубопроводы 27 предназначены для возможности подключения других гидротурбин, вентили 28, 29 переключают работу двигателя на другие гидротурбины,The hydraulic hydraulic turbine engine contains working cylinders 1, 2 with pistons 3, 4 and pressure cylinders 5, 6, with double pistons 7, 8, check valves 9.10 on each pressure cylinder, a suction pipe 11, a discharge pipe 12 with electromagnetic valves 13 contacts solenoid valves 14, located in the working cylinders 1, 2, pipelines 15, the working fluid tank 16 with shut-off valves 17, 18, a shut-off valve 19, used to idle the engine in case of turbine shutdown, in the hydro urbines around the circumference are electromagnets 20 forming the generator stator, the impeller 21, made in the form of a generator rotor with insulated electric windings, a collector 22 is made on the impeller shaft 21, the turbine shaft inside is hollow with a hole 23, the electric brushes 24 included in the brush assembly 25 to remove or supply electric current, interact with the collector 22, valves 26 are used to change the direction of rotation of the turbine, pipelines 27 are designed to connect other drill turbines, valves 28, 29 switch the engine to other hydraulic turbines,

Работа двигателя осуществляется следующим образом.The engine is as follows.

Пуск двигателя осуществляется, например, подачей сжатого воздуха, с последующей подачей топлива (не показано) в один из нагнетательных цилиндров, например, цилиндр 5, либо путем подачи электрического тока через щетки 25 на ротор гидротурбины 20. При запуске двигателя поршень 7 из цилиндра 5 перекачивает жидкость из всасывающего трубопровода 11 в нагнетательный трубопровод 12, через обратные клапаны 9, 10 при открытом электромагнитном клапане 13 в рабочий цилиндр 1. Поршень 3 в рабочем цилиндре 1 под давлением жидкости идет в верхнюю мертвую точку одновременно передавая давление жидкости по трубопроводу 15 на крыльчатку 21 гидротурбины. После турбины жидкость по второму трубопроводу 15 поступает в рабочий цилиндр 2, выжимая поршень 4 в нижнюю мертвую точку, совершая рабочий цикл двигателя. Переключение электромагнитных клапанов в двигателе происходит посредством замыкания контактов 14, подавая сигнал электромагнитным клапанам 9, 10 на закрытие или на открытие, после чего осуществляется рабочий ход в рабочем цилиндре 2 по аналогичному циклу. При закрытых вентилях 26 и открытом вентиле 19 осуществляется холостой ход двигателя, при котором крыльчатка турбины 21 не вращается.The engine is started, for example, by supplying compressed air, followed by the supply of fuel (not shown) to one of the injection cylinders, for example, cylinder 5, or by applying electric current through brushes 25 to the rotor of the turbine 20. When the engine is started, piston 7 from cylinder 5 pumps liquid from the suction pipe 11 to the discharge pipe 12, through the check valves 9, 10 with the solenoid valve 13 open, into the working cylinder 1. The piston 3 in the working cylinder 1 goes to the top dead center under fluid pressure while transmitting the fluid pressure through the pipeline 15 to the impeller 21 of the turbine. After the turbine, the liquid through the second pipeline 15 enters the working cylinder 2, squeezing the piston 4 to the bottom dead center, making the duty cycle of the engine. Switching of the electromagnetic valves in the engine occurs by closing the contacts 14, giving a signal to the electromagnetic valves 9, 10 to close or open, after which the working stroke in the working cylinder 2 is carried out in a similar cycle. With closed valves 26 and open valve 19, the engine is idled, in which the impeller of the turbine 21 does not rotate.

При работе двигателя жидкость вращает крыльчатку 21. При взаимодействии электромагнитов, расположенных в корпусе турбины, с электрическими обмотками, расположенными на валу крыльчатки 21, создается Э.Д.С в результате чего вырабатывается электрический ток, который отводится через электрические щетки 25.When the engine is running, the fluid rotates the impeller 21. During the interaction of the electromagnets located in the turbine housing with the electric windings located on the impeller shaft 21, an E.D.C is created, as a result of which an electric current is generated which is discharged through the electric brushes 25.

В случае подачи электрического тока на щетки 25, например, для запуска гидротурбинного двигателя, турбина работает как электродвигатель, при этом, вращаясь, крыльчатка 21 толкает жидкость по трубопроводу 15, которая поступает в рабочий цилиндр 2, выжимая поршень 4 в нижнюю мертвую точку, совершая запуск двигателя.In the case of applying electric current to the brushes 25, for example, to start the hydraulic turbine engine, the turbine works as an electric motor, while rotating, the impeller 21 pushes the liquid through the pipe 15, which enters the working cylinder 2, squeezing the piston 4 to the bottom dead center, making engine starting.

Claims

A hybrid hydraulic turbine engine, comprising a housing with a hydraulic turbine, at least two cylinders with pistons, pipelines, shut-off valves installed in the pipelines, a working fluid tank connected to the pipeline by shut-off valves, characterized in that electromagnets are installed in the hydraulic turbine housing, the turbine impeller is made in the form of a rotor with electric windings, a node with electric brushes is placed on one side of the rotor.