RU2014483C1

RU2014483C1 - Hydraulic motor

Info

Publication number: RU2014483C1
Application number: SU894718910A
Authority: RU
Inventors: Григорий Васильевич Маскаев
Original assignee: Григорий Васильевич Маскаев
Priority date: 1989-07-13
Filing date: 1989-07-13
Publication date: 1994-06-15

Abstract

FIELD: hydraulic power engineering. SUBSTANCE: hydraulic motor has two apparatus with armatures. One prime mover of first apparatus has central housing and lateral housings. Other prime mover has also central housing and lateral housings. Electric lines of apparatus are connected by means of cable and switchboard and are connected to user by means of cable. Prime movers are connected with driven mechanisms by means of tapes wound on drums. Tapes are secured on tops of masts and are connected with drum of energy accumulators. Braces are connected with other tapes. Third tapes connect lateral housing with drum of winches mounted on turntable platforms. Mounted on edges of third tapes are tape lateral bend sensors. Front and rear transverse framework is mounted on central housing and is provided with stops. Central housings are provided with synchronizers. Energy accumulator is mounted on turntable platform and is provided with sensor. Lateral housings are provided with shock absorbers. Stop carries sensors. Energy accumulator has reduction gear with single-acting clutch, hydraulic pump, hydraulic accumulator and distributor connected to drive of winch by means of hydraulic line. Energy accumulator is provided with weight. Stops are provided with sensors. Driven mechanism has sensor, energy accumulator, brake-stop, clutch, reduction gear, single-acting clutch and generator. Other driven mechanism has brake-stop, energy accumulator, clutch, reduction gear, single-acting clutch and electric motor. Winches have brake-stops, energy accumulators, sensors, clutches, reduction gears and single-acting clutches. Single-acting clutch is connected with shaft of hydraulic motor connected to hydraulic line. Turntable platforms have position retainer, position sensor, turning reduction gear and motor. Reduction gears have adjustable ratio of reduction. EFFECT: enhanced efficiency and reliability of hydraulic motor through adjustment of position of lateral and central housings relative to water flow and reduction of impact loads in changing-over travel of prime mover. 6 dwg

Description

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано в гидравлических двигателях, преобразующих энергию потока воды и энергию волн. The invention relates to hydropower and can be used in hydraulic motors that convert the energy of the flow of water and the energy of the waves.

Цель изобретения - повышение КПД и надежности гидравлического двигателя. The purpose of the invention is to increase the efficiency and reliability of the hydraulic motor.

На фиг. 1 показан предлагаемый гидравлический двигатель, общий вид; на фиг. 2 - тягач, вид сверху; на фиг. 3 - снаряд и тягач, вид сбоку; на фиг. 4 - схема ведомого механизма снаряда; на фиг. 5 - схема лебедки; на фиг. 6 - поворотная платформа, вид сбоку. In FIG. 1 shows the proposed hydraulic motor, General view; in FIG. 2 - tractor, top view; in FIG. 3 - shell and tractor, side view; in FIG. 4 is a diagram of the driven mechanism of the projectile; in FIG. 5 is a diagram of a winch; in FIG. 6 - rotary platform, side view.

Гидравлический двигатель содержит два снаряда 1 и 2, зафиксированных в потоке при помощи якорей 3 и 4. Тягач 5 снаряда 1 состоит из центрального корпуса 6 и боковых корпусов 7 и 8. Тягач 9 снаряда 2 состоит из центрального корпуса 10 и боковых корпусов 11 и 12. Электросети снарядов 1 и 2 соединены при помощи кабеля 13 и связаны с потребителем силовым кабелем 14. Тягачи 5 и 9 связаны с ведомыми механизмами 15 и дополнительными ведомыми механизмами 16 снарядов 1 и 2 соответственно при помощи лент 17 и 18, наматываемых на барабаны 19 и 20. Ленты 21 закреплены одним концом на верхушках мачт 22 и намотаны на барабаны 23 накопителей 24 энергии. Растяжки 25 боковых корпусов 7, 8 и 11, 12 соединены с вторым концом лент 18. Посредством лент 26 боковые корпуса 7, 8 и 11, 12 связаны с имеющими накопители энергии лебедками 27, на барабаны 28 которых намотаны ленты 26. Лебедки 27 установлены на поворотных платформах 29. По краям лент 26 имеются датчики 30 бокового изгиба ленты. Передние поперечные каркасы 31 установлены на центральных корпусах 6 и 10 и имеют упоры 32 для сдвинутого положения боковых корпусов 7, 8 и 11, 12, шарнирно соединенных с плечами задних поперечных каркасов 33, также установленных на центральных корпусах 6 и 10, и имеющих упоры 34 для раздвинутого положения боковых корпусов 7, 8 и 11, 12. На центральных корпусах 6 и 10 имеются также синхронизаторы 35 и 36 поворотного движения боковых корпусов и поворотная платформа 37 с накопителем 24 энергии и датчиком 38 бокового изгиба ленты. Боковые корпуса 7, 8 и 11, 12 имеют амортизаторы 39 и 40, расположенные в зоне контакта с упорами 32 и 34. На упорах 32 размещены датчики 41 контакта с боковыми корпусами. Накопитель 24 энергии, установленный на поворотной платформе 37 включает в себя редуктор 42 с муфтой одностороннего действия, ведущим валом которого является вал барабана 23, гидронасос 43, подключенный к выходному валу редуктора 42, гидроаккумулятор 44, распределитель 45, подключенный гидромагистралью 46 к приводу лебедок 27 на поворотных платформах 29. На валу барабана 23 установлен также весовой накопитель 24 энергии обратного сматывания ленты 21, имеющий подъемный груз 47. Упоры 34 снабжены датчиками 48 контакта с боковыми корпусами 7, 8 и 11, 12. Ведомый механизм 15 снарядов 1 и 2 содержит установленные на валу барабана 19 датчик 49 длины смотанной ленты, весовой накопитель 50 энергии обратного сматывания ленты, тормоз-фиксатор 51, муфту 52 сцепления, второй вал которой через редуктор 53 и муфту 54 одностороннего действия связан с маховиковым валом генератора 55. Дополнительный ведомый механизм 16 содержит установленные на валу барабана 20 тормоз-фиксатор 56, весовой накопитель 57 энергии обратного сматывания ленты, муфту 58 сцепления, второй вал которой через редуктор 59 и муфту 60 одностороннего действия связан с валом электродвигателя 61. Электросети снарядов 1 и 2 подключены к общему коммутатору 62. Лебедки 27 содержат установленные на валу барабана 28 тормоз-фиксатор 63, весовой накопитель 64 энергии обратного сматывания ленты, датчик 65 длины смотанной ленты, муфту 66 сцепления, второй вал которой через редуктор 67 и муфту 68 одностороннего действия связан с валом гидродвигателя 69, подключенного к гидромагистрали 46. Поворотные платформы 29 содержат фиксатор 70 положения, датчик 71 положения, поворотный редуктор 72 и двигатель 73. Редукторы 74 всех весовых накопителей энергии обратного сматывания лент выполнены с регулируемым коэффициентом редукции, изменяющимся в зависимости от длины смотанной части ленты. Датчики 30 и 38 снабжены боковыми роликами 75. The hydraulic motor contains two shells 1 and 2, fixed in the flow using anchors 3 and 4. The tractor unit 5 of the shell 1 consists of a central body 6 and the side bodies 7 and 8. The tractor 9 of the shell 2 consists of a central body 10 and side bodies 11 and 12 Electrical networks of shells 1 and 2 are connected by cable 13 and connected to the consumer by power cable 14. Tractors 5 and 9 are connected with driven mechanisms 15 and additional driven mechanisms 16 of shells 1 and 2, respectively, using tapes 17 and 18 wound on drums 19 and 20. The tapes 21 are fixed at one end m masts at apices 22 and wound onto storage reels 23, 24 of energy. Stretch marks 25 of the side casings 7, 8 and 11, 12 are connected to the second end of the tapes 18. By means of the tapes 26, the side casings 7, 8 and 11, 12 are connected to energy storage winches 27, on the drums 28 of which the tapes 26 are wound. The winches 27 are mounted on rotary platforms 29. At the edges of the tapes 26 there are sensors 30 lateral bending of the tape. The front transverse frames 31 are mounted on the central housings 6 and 10 and have stops 32 for shifting the position of the lateral housings 7, 8 and 11, 12 pivotally connected to the shoulders of the rear transverse frames 33, also mounted on the central housings 6 and 10, and having stops 34 for the extended position of the side housings 7, 8 and 11, 12. On the central housings 6 and 10 there are also synchronizers 35 and 36 for the rotational movement of the side housings and a rotary platform 37 with an energy storage 24 and a sensor 38 for lateral bending of the tape. The side housings 7, 8 and 11, 12 have shock absorbers 39 and 40 located in the contact zone with the stops 32 and 34. On the stops 32 there are sensors 41 of contact with the side bodies. The energy storage device 24 mounted on the turntable 37 includes a gearbox 42 with a single-acting clutch, the drive shaft of which is the shaft of the drum 23, a hydraulic pump 43 connected to the output shaft of the gearbox 42, a hydraulic accumulator 44, a distributor 45 connected by a hydraulic line 46 to the drive of the winches 27 on rotary platforms 29. On the shaft of the drum 23 there is also a weight accumulator 24 of energy for rewinding the tape 21 having a lifting load 47. The stops 34 are equipped with sensors 48 for contacting the side housings 7, 8 and 11, 12. Driven The mechanism 15 of shells 1 and 2 comprises a coil 49 length sensor 49 mounted on the shaft of the drum 19, a weight accumulator 50 of energy for rewinding the belt, a brake latch 51, a clutch 52, the second shaft of which is connected to the flywheel via a gear 53 and a single-acting clutch 54 generator 55. The additional driven mechanism 16 comprises a brake-latch 56 mounted on the shaft of the drum 20, a weight accumulator 57 for the reverse rewinding energy of the tape, a clutch 58, the second shaft of which through a gearbox 59 and a single-acting clutch 60 connected to the shaft of the electric motor 61. The electrical circuits of shells 1 and 2 are connected to a common switch 62. The winches 27 contain a brake-clamp 63 mounted on the shaft of the drum 28, a weight accumulator 64 of energy for rewinding the tape, a sensor 65 for the length of the coiled tape, the clutch 66, the second shaft which through a gearbox 67 and a single-acting clutch 68 is connected to the shaft of a hydraulic motor 69 connected to the hydraulic line 46. The rotary platforms 29 contain a position lock 70, a position sensor 71, a rotary gear 72 and a motor 73. Gearboxes 74 all weight O energy storage reverse winding tapes are made with an adjustable reduction ratio which varies depending on the length of the unwound portion of the tape. Sensors 30 and 38 are provided with side rollers 75.

Гидравлический двигатель работает следующим образом. The hydraulic motor operates as follows.

Когда один из тягачей 5 и 9 с развернутыми боковыми корпусами 7, 8 или 11, 12 оттягивается течением, приводя в действие генератор 55 ведомого механизма 15, другой тягач со сдвинутыми боковыми корпусами 11, 12 или 7, 8 подтягивается возвратным электродвигателем 61 дополнительного ведомого механизма 16, получающего электроэнергию по согласующему кабелю 13 от генератора 55 другого снаряда. В следующем цикле ведомые механизмы тягачи 5 и 9 меняются функциями. В крайних позициях тягачей 5 и 9 производится разворот течением и лебедками 27 боковых корпусов 7, 8 и 11, 12. Для сглаживания пульсаций работы поочередно работающих генераторов 55 они могут быть выполнены с гидропреобразователям, имеющими сглаживающие гидроаккумуляторы. Запасание энергии на начальный разворот боковых корпусов 7, 8 и 11, 12 производится в гидравлическом накопителе энергии, установленном на поворотной платформе 37, закачивающем рабочую жидкость высокого давления в гидроаккумулятор 44 при удалении тягачей 5 и 9 от снарядов 1 и 2. Накопители 24 энергии приводятся в действие барабанами 23, раскручивающимися при сматывании с них ленты 21. Для меньшего износа лент 21 и 26 лебедки 27 и накопители 24 энергии установлены на поворотных платформах 29 и 37, поворачиваемых в соответствующую сторону при касании лентами 21 и 26 боковых роликов 75 датчиков 30 и 38 бокового изгиба ленты. Стабилизация силы натяжения лент 17, 18, 21 и 26 при их обратном сматывании опускающимися грузами 47 при различной длине их намотанной части осуществляется при помощи редукторов 74 с коэффициентом редукции, изменяемым в соответствии с показаниями датчика 65 длины смотанной ленты. When one of the tractors 5 and 9 with the side bodies 7, 8 or 11, 12 deployed is pulled by the current, driving the generator 55 of the driven mechanism 15, the other tractor with the side bodies 11, 12 or 7, 8 shifted is pulled back by the return motor 61 of the additional driven mechanism 16, receiving electricity through a matching cable 13 from a generator 55 of another projectile. In the next cycle, the driven mechanisms of the tractor 5 and 9 change functions. In the extreme positions of the tractors 5 and 9, the current and the winches are turned around 27 of the side housings 7, 8 and 11, 12. To smooth out the pulsations of the alternately working generators 55, they can be made with hydraulic converters having smoothing accumulators. Energy is stored in the initial turn of the side housings 7, 8 and 11, 12 in a hydraulic energy storage device mounted on a rotary platform 37, which pumps high-pressure hydraulic fluid into the hydraulic accumulator 44 when the tractors 5 and 9 are removed from shells 1 and 2. Energy stores 24 driven by drums 23, unwound when the tapes are unwound from them 21. For less wear on the tapes 21 and 26 of the winch 27 and energy storage 24 are mounted on turntables 29 and 37, which are rotated in the corresponding direction when touched by tapes 21 and 26 of the side rollers 75 of the sensors 30 and 38 of the lateral bending of the tape. The stabilization of the tension force of the tapes 17, 18, 21 and 26 when they are rewound by lowering loads 47 at different lengths of their wound parts is carried out using gearboxes 74 with a reduction coefficient that can be changed in accordance with the readings of the sensor 65 of the length of the wound tape.

Ведомые механизмы 15 и 16 действуют следующим образом. Перед началом рабочего хода тягачей 5 и 9 производится цикл разведения в стороны боковых корпусов 7, 8 или 11, 12. При этом сначала отпускается муфта 58 сцепления с одновременным отключением двигателя 61 и включением лебедок 27, для чего в них включаются муфты 66 сцепления и запускаются гидродвигатели 69, в результате чего начинается наматывание ленты 26 на барабаны 28 лебедок 27. Благодаря этому производится гарантированный разворот в сторону боковых корпусов 7, 8 или 11, 12 в случае возможной непараллельности положения центрального корпуса 6 или 10 направлению потока. При этом в начале разворота центральный корпус 6 или 10 по инерции осуществляет ход против течения. С помощью показаний датчика 49 определяется момент изменения направления движения центрального коpпуса 6 или 10 и как только он, увлекаемый течением, начинает удаляться от снаряда 1 или 2 - включается тормоз-фиксатор 51, и данный центральный корпус удерживается на месте до разворота боковых корпусов в рабочую позицию. По показаниям датчиков 65 определяется критическое приближение боковых корпусов 7, 8 или 11, 12 к лебедкам 27. В этот момент отключается муфта 66 сцепления и отключается подача рабочей жидкости высокого давления на гидродвигатель 69 лебедок 70. Дальше боковые корпуса 7, 8 или 11, 12 разворачиваются только за счет течения. При приближении бокового корпуса к упору 34 в импульсном режиме включается тормоз-фиксатор 63, за счет чего обеспечивается мягкое торможение боковых корпусов перед упиранием их амортизаторами 39 в упор 34. После срабатывания обоих датчиков 48 упирания амортизаторов 39 в упор 34 или после срабатывания одного из них при показаниях датчиков 65, подтверждающих позицию, близкую к полному развороту в течение нормативного времени - производится отпуск тормоза-фиксатора 51 и включается муфта 52 сцепления при отпущенной муфте 58 сцепления и отпущенном тормозе-фиксаторе 56. Начинается работа генератора 55 за счет сматывания ленты 17 с раскручиваемого барабана 19. Постоянный натяг лент 17, 18 и 21 и растяжек 25 для исключения их провисания и касания водной поверхности осуществляется за счет применения весовых накопителей 24, 57 и 64 энергии обратного сматывания лент. В конце рабочего хода тягачей 5 и 9 в соответствии с показаниями датчика 49 производится включение тормоза-фиксатора 56, а в соответствии с показаниями датчиков 65 - импульсное торможение тормозами-фиксаторами 63. После срабатывания датчиков 41 упирания амортизаторов 40 в упоры 32 производится включение муфты 58 сцепления с последующим поэтапным переключением коэффициента редукции редуктора 59 до начального стартового коэффициента, затем включаются тормоза-фиксаторы 51 и 56, выполненные как и тормоз-фиксатор 63 по схеме сочетания механического тормоза-фиксатора вала барабана и гидравлически-демпферного тормоза-поглотителя энергии. После остановки тягача 1 или 2 со сложенными боковыми корпусами 7, 8 или 11, 12 отключается муфта 52 сцепления, включается двигатель 61 при установленном стартовом коэффициенте редукции редуктора 59, отпускаются тормоза-фиксаторы 51 и 56, в результате чего начинается возвратное движение тягача с поэтапным переключением коэффициента редукции редуктора 59, подтягиваемого по мере разгона тягача двигателем 61, режим работы которого управляется в соответствии с положением другого тягача гидравлического двигателя так, что подтягивание производится не позже конца рабочего хода на другой половине гидравлического двигателя. Если подтягивание произведено быстрее, то может быть осуществлена временная фиксация положения тягача в сложенном состоянии с помощью тормоза-фиксатора 56. В соответствии с рабочими тактами ведомых механизмов 15 и 16 снарядов 1 и 2 производится коммутация электросетей генератора 55 и электродвигателей 61 через общий коммутатор 62 таким образом, что можно использовать и энергию работающих по инерции генераторов 55 после отключения соответствующей муфты 52 сцепления. Driven mechanisms 15 and 16 operate as follows. Before the working stroke of the tractors 5 and 9, a breeding cycle is carried out to the sides of the side housings 7, 8 or 11, 12. First, the clutch 58 is released while the engine 61 is turned off and the winches 27 are turned on, for which clutch 66 is turned on and started hydraulic motors 69, as a result of which the winding of the tape 26 on the drums 28 of the winches 27 begins. This ensures a guaranteed turn in the direction of the side casings 7, 8 or 11, 12 in case of possible parallelism of the position of the central housing 6 or 10 leniyu flow. At the same time, at the beginning of a turn, the central building 6 or 10 by inertia carries out a course against the current. Using the readings of the sensor 49, the moment of changing the direction of movement of the central housing 6 or 10 is determined and as soon as he, carried away by the current, begins to move away from the projectile 1 or 2, the brake-latch 51 is turned on, and this central body is held in place until the side buildings rotate into the working position. According to the readings of the sensors 65, the critical approach of the side casings 7, 8 or 11, 12 to the winches 27 is determined. At this moment, the clutch 66 is turned off and the supply of high pressure fluid to the hydraulic motor 69 of the winches 70 is turned off. Next, the side casings 7, 8 or 11, 12 unfold only due to the flow. When approaching the side casing to the stop 34 in a pulsed mode, the brake-latch 63 is activated, which provides soft braking of the side casings before the shock absorbers 39 rest against the stop 34. After the operation of both sensors 48 of the shock absorbers 39 against the stop 34 or after the operation of one of them when the sensors 65 confirm the position close to a full turn within the standard time, the release brake 51 is released and the clutch 52 is engaged with the clutch 58 released and the brake released oz-fixator 56. The operation of the generator 55 begins by winding the tape 17 from the spinning drum 19. A constant tightening of the tapes 17, 18 and 21 and stretch marks 25 to prevent them from sagging and touching the water surface is carried out through the use of weight accumulators 24, 57 and 64 of energy reverse rewinding tapes. At the end of the working stroke of the tractors 5 and 9, in accordance with the readings of the sensor 49, the brake-latch 56 is engaged, and in accordance with the readings of the sensors 65, the brakes of the latching brakes 63 are pulsed. After the sensors 41 of the shock absorbers 40 are engaged in the stops 32, the clutch 58 the clutch, followed by phased switching of the reduction coefficient of the gearbox 59 to the initial starting coefficient, then the locking brakes 51 and 56 are turned on, made like the brake lock 63 according to the mechanical torus combination scheme Oz latch shaft and the drum brake hydraulic-damping energy absorber. After stopping the tractor 1 or 2 with the lateral housings 7, 8 or 11, 12 folded down, the clutch 52 is turned off, the engine 61 is turned on when the starting reduction coefficient of the gearbox 59 is set, the brakes-clamps 51 and 56 are released, as a result of which the tractor begins to move back in stages switching the reduction coefficient of the reducer 59, which is pulled up as the tractor accelerates with the engine 61, the operation mode of which is controlled in accordance with the position of the other tractor of the hydraulic motor so that the pull-up is not ozzhe stroke end on the other side of the hydraulic motor. If the pull-up is done faster, then the tractor can be temporarily fixed in the folded state using the brake-latch 56. In accordance with the working cycles of the driven mechanisms 15 and 16 of the shells 1 and 2, the electric networks of the generator 55 and the motors 61 are switched through a common switch 62 so so that it is possible to use the energy of inertia generators 55 after disconnecting the corresponding clutch 52.

Гидравлический двигатель содержит тягачи, выполненные по простейшей корпусно-поворотной схеме, что позволяет использовать в гидравлическом двигателе корпуса отработавших судов. Монолитность конструкции тягачей обеспечивает надежность и долговечность двигателя, его защищенность от проплывающих предметов. The hydraulic engine contains tractors made according to the simplest hull-swivel design, which makes it possible to use the hull of spent ships in the hydraulic engine. The monolithic design of the tractors ensures the reliability and durability of the engine, its protection from floating objects.

Предлагаемый гидравлический двигатель может быть использован и в зимнее время за плотинными гидростанциями или за искусственными перемешивателями воды на участке незамерзающего русла реки. Гидравлический двигатель может быть также использован для преобразования энергии волн. The proposed hydraulic motor can also be used in winter for dammed hydroelectric stations or for artificial water mixers in a section of an ice-free riverbed. A hydraulic motor can also be used to convert wave energy.

Claims

A HYDRAULIC ENGINE containing two shells, each of which contains an anchor, a driven mechanism made in the form of a drum with a tape connected by a shaft to a weight energy storage device, a holding brake, a belt length sensor, a clutch, a gearbox and a single-acting clutch, and connected through the latter to the generator shaft an additional slave mechanism, similar to the main one, connected to the motor shaft, a switch connected to the electric networks of generators and electric motors and the power cable beater, two tractors having rotary platforms with energy storage, the drums of which are connected by bands to the masts of shells, characterized in that in order to increase efficiency and reliability, each tractor is made in the form of a central body containing front and rear transverse frames with stops, additional rotary platforms with energy storage drum winches installed at the ends of the front transverse frames, and a synchronizer, and two side housings pivotally connected to the shoulders of the rear transverse frame and equipped with shock absorbers, the latter are located in the contact zone of the casings with the carcass stops, while the bow parts of the side casings are connected by tapes to the winch drums, the drum belts of the additional driven mechanisms are provided with braces connected to the side casings, the drum tapes of the driven mechanisms are connected to the central casings, and rotary platforms with energy storage are installed on the latter.