RU2319037C1 - Rotary electrohydraulic engine - Google Patents
Rotary electrohydraulic engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2319037C1 RU2319037C1 RU2006121891/06A RU2006121891A RU2319037C1 RU 2319037 C1 RU2319037 C1 RU 2319037C1 RU 2006121891/06 A RU2006121891/06 A RU 2006121891/06A RU 2006121891 A RU2006121891 A RU 2006121891A RU 2319037 C1 RU2319037 C1 RU 2319037C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- engine
- stator
- shaft
- working chambers
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, в частности в транспортостроении, преимущественно в автомобилестроении.The invention relates to the field of engine building and can be used in various industries, in particular in the transport industry, mainly in the automotive industry.
Известны роторные электрогидравлические двигатели, содержащие статор с тангенциальными электрогидравлическими камерами и ротор с валом и выступами, образующими подвижные стенки рабочих камер, в каждой из которых размещена пара электродов, причем один закреплен на статоре, а другой - на роторе (а.с. SU 629356, 1978 г.; патент RU 2023908, 1994 г.) или, например, выполненные в виде гидроцилиндра, на валу (роторе) которого установлены перегородки, делящие объем цилиндра на две наполненные жидкостью камеры, и обхваты для восприятия давления, возникающего под действием электрогидравлического удара, формируемого в разрядной камере с технологической жидкостью и электродами, расположенной вне цилиндра и связанной шлангами с его камерами (патент RU 2088796, 1997 г.). Эти двигатели обладают недостаточными выходными параметрами.Known rotary electro-hydraulic motors containing a stator with tangential electro-hydraulic chambers and a rotor with a shaft and protrusions forming movable walls of the working chambers, each of which contains a pair of electrodes, one mounted on the stator and the other on the rotor (AS SU 629356 , 1978; patent RU 2023908, 1994) or, for example, made in the form of a hydraulic cylinder, on the shaft (rotor) of which there are baffles dividing the cylinder volume into two chambers filled with liquid, and girths for sensing pressure arising under ystviem electrohydraulic shock generated in the discharge chamber with the process fluid and the electrodes disposed outside the cylinder and its associated hoses chambers (patent RU 2088796, 1997 YG). These engines have insufficient output parameters.
Наиболее близким аналогом (прототипом) изобретения является роторный электрогидравлический двигатель по а.с. SU 1828942, 1993 г., содержащий выходное звено, статор, ротор, выполненный в виде закрепленного на его валу набора дисков с выступами, расположенными под одинаковым углом к валу, а также ряд размещенных в статоре и равномерно расположенных относительно вала ротора рабочих камер с установленными в них электродами, связанных трубопроводами с системой подачи технологической жидкости, включающей в себя гидроаккумулятор, насос и накопительную емкость. Управляющей системой служит набор распределителей с кулачками, размещенных между дисками. Электроды подключены к системе формирования высоковольтного импульса.The closest analogue (prototype) of the invention is a rotary electro-hydraulic engine for AS SU 1828942, 1993, containing an output link, a stator, a rotor, made in the form of a set of disks mounted on its shaft with protrusions located at the same angle to the shaft, as well as a number of working chambers located in the stator and evenly distributed relative to the rotor shaft with installed in them electrodes connected by pipelines to the process fluid supply system, which includes a hydraulic accumulator, a pump and a storage tank. The control system is a set of valves with cams placed between the disks. The electrodes are connected to a high voltage pulse generation system.
Вращение ротора обеспечивается за счет поочередного вдоль ряда формирования ударной волны при воссоединении определенных рабочих камер с выступами соответствующих им дисков. Изменение мощности двигателя регулируется числом участвующих в цикле дисков и камер.Rotor rotation is ensured by alternating along a series of shock wave formation during the reunification of certain working chambers with the protrusions of their respective disks. The change in engine power is governed by the number of discs and cameras involved in the cycle.
К недостаткам прототипа следует отнести недостаточные выходные параметры двигателя и узкий диапазон регулирования этих параметров, отсутствие возможности реверса двигателя, в силу чего такой двигатель не пригоден для использования в силовых установках транспортных средств.The disadvantages of the prototype include insufficient output parameters of the engine and a narrow range of regulation of these parameters, the inability to reverse the engine, which is why such an engine is not suitable for use in power plants of vehicles.
Задача изобретения - расширить область распространения технических средств, основанных на использовании электрогидравлического эффекта, и создать компактный, экономичный и экологичный двигатель для транспортных средств.The objective of the invention is to expand the distribution of technical means based on the use of the electro-hydraulic effect, and to create a compact, economical and environmentally friendly engine for vehicles.
Технический результат, получаемый от использования изобретения, заключается в повышении выходной мощности двигателя и обеспечении автоматического регулирования момента и частоты вращения на выходном звене и реверса.The technical result obtained from the use of the invention is to increase the output power of the engine and provide automatic control of the torque and speed at the output link and reverse.
Технический результат достигается тем, что роторный электрогидравлический двигатель, содержащий статор, ротор с валом и расположенными под одинаковым углом к валу выступами, по меньшей мере тремя, рабочие камеры с технологической жидкостью и электродами, управляющую систему и подключенные к ней системы подвода технологической жидкости и формирования высоковольтных импульсов, а также связанное с валом ротора выходное звено, например выходной вал, согласно изобретению снабжен подключенными к управляющей системе средствами для осуществления мониторинга температуры и давления в рабочих камерах и частоты вращения и крутящего момента на выходном звене, и в нем рабочие камеры выполнены в виде размещенных в выступах ротора цилиндров замкнутого объема с подвижными плунжерами, электроды в них расположены под плунжерами, статор выполнен с возможностью радиальных перемещений относительно ротора от индивидуального подключенного к управляющей системе приводного механизма и имеет внутреннюю полость цилиндрической формы, а ротор установлен внутри этой полости с эксцентриситетом, регулируемым с помощью упомянутых перемещений статора, задаваемых управляющей системой по данным мониторинга.The technical result is achieved by the fact that a rotary electro-hydraulic engine containing a stator, a rotor with a shaft and at least three protrusions arranged at the same angle to the shaft, working chambers with process fluid and electrodes, a control system and process fluid supply and formation systems connected thereto of high-voltage pulses, as well as an output link connected to the rotor shaft, for example, an output shaft, according to the invention is equipped with means for carrying out monitoring temperature and pressure in the working chambers and the frequency of rotation and torque at the output link, and in it the working chambers are made in the form of closed volume cylinders located in the protrusions of the rotor with movable plungers, the electrodes are located under the plungers in them, the stator is made with the possibility of radial movements relative to the rotor from an individual drive mechanism connected to the control system and has an internal cavity of cylindrical shape, and the rotor is installed inside this cavity with eccentricity is adjustable by means of displacement of said stator given by the control system monitoring data.
Дополнительные отличия состоят в том, что:Additional differences are that:
- плунжеры имеют на выступающем из цилиндра торце тело вращения, например завальцованный ролик;- the plungers have a body of revolution on the end protruding from the cylinder, for example a rolled roller;
- рабочие камеры снабжены отражателями ударной волны в виде параболического дна цилиндра.- working chambers are equipped with shock wave reflectors in the form of a parabolic cylinder bottom.
Предлагаемое решение взаимосвязи статора и ротора, а также выполнения и размещения рабочих камер обеспечивает:The proposed solution of the relationship between the stator and the rotor, as well as the implementation and placement of the working chambers provides:
- возможность создания большего момента за счет действия большего давления на большую площадь (сечения плунжеров) при наличии эксцентриситета и регулировки его величины;- the possibility of creating a greater moment due to the action of greater pressure on a large area (section of the plungers) in the presence of eccentricity and adjustment of its value;
- бесступенчатое изменение момента за счет плавного изменения эксцентриситета при неизменных параметрах электрического разряда;- stepless change in torque due to a smooth change in eccentricity with constant parameters of the electric discharge;
- возможность плавного изменения выходной мощности двигателя за счет плавного регулирования момента и частоты вращения ротора, изменением величины подаваемого электрического сигнала;- the ability to smoothly change the output power of the engine due to the smooth regulation of the moment and frequency of rotation of the rotor, by changing the magnitude of the supplied electrical signal;
- бесступенчатый реверс вращения выходного вала смещением оси статора относительно оси ротора.- stepless reverse rotation of the output shaft by displacement of the axis of the stator relative to the axis of the rotor.
К тому же исключена необходимость циркуляции жидкости при каждом цикле работы из рабочих камер двигателя на слив и обратно, что позволяет сэкономить электрическую энергию на работу системы подачи жидкости.In addition, the need for fluid circulation during each cycle of operation from the working chambers of the engine to drain and vice versa is eliminated, which saves electric energy for the operation of the fluid supply system.
На представленных чертежах: на фиг.1 дан общий вид двигателя в разрезе; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.2.In the drawings: in Fig. 1 is a General view of the engine in section; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a section bB in figure 2; figure 4 - section bb in figure 2.
Статор 1 имеет внутреннюю гладкую цилиндрическую поверхность с осью «О1» и установлен в направляющих 2 рамы машины (на фиг. не показано) с возможностью радиальных перемещений от приводного механизма 3.The stator 1 has an internal smooth cylindrical surface with the axis "O1" and is installed in the guides 2 of the machine frame (not shown in Fig.) With the possibility of radial movement from the drive mechanism 3.
Ротор 4 с валом 5 установлен внутри статора 1 таким образом, что его ось «О2» смещена относительно оси «О1» полости статора 1 на величину эксцентриситета «е».The rotor 4 with the
Выполнен ротор 4 с выступами 6, по меньшей мере тремя, равномерно расположенными на валу 5 под одинаковым углом к нему. В каждом выступе 6 размещена рабочая камера 7 в виде цилиндра 8 с параболическим дном и подвижным плунжером 9. Объем камеры 7 между дном и торцом плунжера 9 наполнен технологической жидкостью с исходным заданным уровнем, и ниже уровня установлены электроды 10 и 11 с разрядным промежутком 12. Число рабочих камер 7 определяется требуемой мощностью двигателя и должно быть нечетным, не менее трех.The rotor 4 is made with protrusions 6, at least three equally spaced on the
Система формирования высоковольтных импульсов 13 представляет собой источник электрической энергии 14 и блок формирования высоковольтных импульсов 15, состоящий, например, из соединенных между собой последовательно генератора импульсов 16, транзисторного коммутатора 17 и повышающего трансформатора 18. Такое выполнение блока 15 наиболее оптимально, особенно при реализации изобретения на транспортном средстве, но он может быть выполнен и другим каким-либо известным образом. В конкретном примере исполнения (фиг.3) генератор импульсов 16 запитан от источника электроэнергии 14 и на выходе к нему подключен своим входом транзисторный коммутатор 17, имеющий по количеству рабочих камер число выходов, подключенных к соответствующим им входам повышающего трансформатора 18, который в свою очередь через цепь высокого напряжения подключен к соответствующему контактному кольцу подвода электрического питания 19, установленному на валу 5 ротора 4, и далее к рабочей камере 8. Контактное кольцо 19 на своем внутреннем диаметре имеет «контактное пятно», непрерывно касающееся контакта 20, вмонтированного в вал 5.The system for generating high-
В качестве управляющей системы 21 служит микроконтроллер или может быть использован бортовой компьютер.As the
Объем камеры 7 и исходный уровень жидкости в ней устанавливается конструктивно и/или за счет определенного изменения эксцентриситета «е», исходя из условия обеспечения выходных служебных характеристик двигателя таких, как крутящий момент и частота вращения его выходного звена.The volume of the chamber 7 and the initial liquid level in it are established constructively and / or due to a certain change in the eccentricity “e”, based on the conditions for providing output service characteristics of the engine, such as torque and speed of its output link.
Для изменения объема технологической жидкости в рабочих камерах 7 в зонах заданных параметров служит управляемая от микроконтроллера 21 система подвода технологической жидкости 22, которая может иметь различное конструктивное исполнение, например, как показано на фиг.1, в виде наполненной рабочей жидкостью емкости 23 с насосом низкого давления 24, предохранительным переливным клапаном 25 и фильтром 26. Камеры 7 подключены к системе 22 через управляемые от микроконтроллера 21 электромагнитные клапаны 27, получающие электрические команды на открытие/закрытие по цепи управления, проходящей внутри вала 5 ротора 4 через контакт 28, вмонтированный в вал 5, и кольцо подвода электрического сигнала управления 29.To change the volume of the process fluid in the working chambers 7 in the zones of predetermined parameters, the process fluid supply system 22 controlled from the
Электрод 11 соединен с контактом 20 электрической цепью питания, находящийся внутри вала 5, к которому подводится электрический ток от контактного кольца 19, подключенного к силовому выходу трансформатора 18 системы 13. Электрод 11 и цепь его питания внутри вала 5 ротора надежно изолированы от корпуса ротора 4 во избежание электрических потерь и короткого замыкания. Электрод 10 замкнут на массу ротора.The
Приводной механизм 3 может иметь различное конструктивное исполнение, выбираемое в зависимости от назначения двигателя по соображениям экономичности, конструктивной целесообразности и надежности срабатывания. Его функция заключается в перемещении статора 1 относительно ротора 4 для регулировки выходных характеристик двигателя путем изменения эксцентриситета «е».The drive mechanism 3 may have a different design, selected depending on the purpose of the engine for reasons of economy, design feasibility and reliability of operation. Its function is to move the stator 1 relative to the rotor 4 to adjust the output characteristics of the motor by changing the eccentricity "e".
Системы 13 и 22, рабочие камеры 7 и приводной механизм 3 по цепи управления подключены к системе 21 через средства для обеспечения мониторинга по температуре и давлению в рабочих камерах 7, а также по частоте вращения и крутящему моменту на выходном звене, которые включают в себя быстросрабатывающие датчики температуры, например датчики сопротивления, и датчики давления, например пьезометрические, размещенные в цилиндрах 8, а также размещенные на выходном звене двигателя датчик частоты вращения, например датчик Холла, и датчик крутящего момента (на чертежах условно не показаны).
При пуске двигателя и включении источника электроэнергии 14 управляющая система 21 загружается, проводит мониторинг всех систем, т.е. отслеживает сигналы, поступающие от датчиков температуры, давления, частоты вращения выходного звена, крутящего момента, изменения эксцентриситета «е», угла поворота ротора, сравнивает их с заложенным в программу алгоритмом работы двигателя и подает команду на формирование электрических разрядов с определенной частотой и энергией в рабочие камеры 7, находящиеся между отметками 0° и 180° по ходу вращения ротора по часовой стрелке (фиг.1). По командам от системы 21 механизмом 3 перемещается статор 1 и устанавливается заданный эксцентриситет «е» между осью «О1» и «О2», что дает возможность изменять рабочий объем камеры 7 и, соответственно, управлять объемом рабочей жидкости, меняя таким образом выходные характеристики двигателя (момент и частоту вращения) в широком диапазоне. Блок формирования импульсов 15, генератор импульсов 16 и транзисторный коммутатор 17 соответствующим образом формируют импульсы установленной частоты и силы тока, которые в свою очередь повышающим трансформатором 18 преобразуются в импульсы высокого напряжения (20-30 кВ) и далее по высоковольтной цепи питания через контактное кольцо 19 подвода питания к контакту 20 подаются в промежуток 12 между электродами 10 и 11 соответствующей рабочей камеры 7.When starting the engine and turning on the
При разрядах в камере 7 рабочая жидкость мгновенно «вскипает», образуется парогазовая смесь, которая, расширяясь, воздействует на плунжер 9. Последний, выдвигаясь из цилиндра 8, создает усилие на внутреннюю поверхность статора 1 и, благодаря эксцентриситету «е», составляющая компонента этого усилия, направленная по касательной к траектории вращения ротора 4, создает момент вращения ротора. Далее при прохождении камерой отметки около 180° по команде от микроконтроллера 21 прекращается подача импульсов в эту рабочую камеру, парогазовая смесь охлаждается и конденсируется, что приведет к резкому понижению давления в ней, и плунжер 9 переместится во внутрь цилиндра, а ротор 4 при этом завершит оборот по часовой стрелке от 180 до 0°. Описанный рабочий цикл повторяется для каждого из цилиндров, и подача разрядов в них производится с заданным углом опережения стартовой отметки (когда плунжеры 9 проходят отметку около 0°) по команде от микроконтроллера 21 в соответствии с алгоритмом и текущими условиями работы двигателя при определенных характеристиках (частота, напряжение).When discharges in the chamber 7, the working fluid instantly “boils”, a vapor-gas mixture is formed, which, expanding, acts on the plunger 9. The latter, moving out of the cylinder 8, creates a force on the inner surface of the stator 1 and, due to the eccentricity “e”, is a component of this the force directed tangentially to the path of rotation of the rotor 4 creates a moment of rotation of the rotor. Then, when the camera passes the mark of about 180 ° by a command from the
Для изменения оборотов вращения и крутящего момента вала 5 ротора по команде от микроконтроллера 21 изменением эксцентриситета «е» с помощью приводного механизма 3 задается нужный объем рабочей камеры 7 с объемом технологической жидкости в ней и при необходимости подается командный сигнал по цепи управления от микроконтроллера 21 через кольцо подвода сигнала управления 29, контакта 28, вмонтированного в выходной вал 5, (фиг.2 и 4) на электромагнитный клапан 27 для его открытия, и система 22 через трубопроводы подает дополнительную или сливает лишнюю рабочую жидкость.To change the rotation speed and torque of the
Охлаждение двигателя воздушное, поскольку самого вращения ротора 4 внутри статора 1 достаточно для создания движения потока воздуха с нужной скоростью и объемами для его охлаждения, для чего предусматриваются щели в статоре 1 и оптимальная форма ротора 4.The engine is cooled by air, since the very rotation of the rotor 4 inside the stator 1 is sufficient to create the movement of the air flow at the desired speed and volume for cooling, for which there are slots in the stator 1 and the optimal shape of the rotor 4.
Тела качения, например ролики 30, завальцованные в торце плунжера 9, снижают трение ротора 4 о внутреннюю поверхность статора 1, что снижает нагрев двигателя, облегчает его запуск и в целом повышает общий КПД двигателя.Rolling bodies, for example,
В двигателе предусмотрена также возможность реверса вала 5 (против часовой стрелки) для создания обратного хода машины за счет установки отрицательного эксцентриситета «е» приводным механизмом 3 по команде от микроконтроллера 21, соответствующего переноса стартовой отметки 0° и изменения порядка и последовательности (частоты и энергии) электрических разрядов внутри рабочих камер 7, что повышает гибкость управления и эффективность работы роторного электрогидродинамического двигателя в целом.The engine also provides the possibility of reversing the shaft 5 (counterclockwise) to create a reverse stroke of the machine by setting the negative eccentricity “e” by the drive mechanism 3 at the command of the
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006121891/06A RU2319037C1 (en) | 2006-06-21 | 2006-06-21 | Rotary electrohydraulic engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006121891/06A RU2319037C1 (en) | 2006-06-21 | 2006-06-21 | Rotary electrohydraulic engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2319037C1 true RU2319037C1 (en) | 2008-03-10 |
Family
ID=39280985
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006121891/06A RU2319037C1 (en) | 2006-06-21 | 2006-06-21 | Rotary electrohydraulic engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2319037C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2519635C1 (en) * | 2013-01-24 | 2014-06-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Rotary hydroelectric engine |
RU2525044C1 (en) * | 2013-01-24 | 2014-08-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Rotary hydroelectric engine |
-
2006
- 2006-06-21 RU RU2006121891/06A patent/RU2319037C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2519635C1 (en) * | 2013-01-24 | 2014-06-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Rotary hydroelectric engine |
RU2525044C1 (en) * | 2013-01-24 | 2014-08-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Rotary hydroelectric engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20050252561A1 (en) | Control valve for a device for changing the control times of an internal combust ion engine | |
RU2319037C1 (en) | Rotary electrohydraulic engine | |
RU2015146828A (en) | HYBRID CAR | |
EP2927438A1 (en) | System for a thermodynamic cycle process, control device for a system for a thermodynamic cycle process, method for operating a system, and assembly with a combustion engine and a system | |
EP3837398A1 (en) | Digital pump axis control system | |
JP2017129075A5 (en) | ||
JP2013536351A (en) | Inflator for use in a working medium circuit and method of operating an inflator | |
RU2358114C2 (en) | Method and device for flow control in expansion device | |
JP4840202B2 (en) | Waste heat recovery device | |
KR20030050112A (en) | Oil circuit controlling device of continuously variable valve timing apparatus | |
US10480359B2 (en) | Camshaft adjusting device | |
RU2278297C1 (en) | Piston electrohydraulic engine | |
Nuri et al. | Design and simulation of a new single actuator double acting electro-mechanical continuously variable transmission | |
US20140219844A1 (en) | Expansion device for use in a working medium circuit and method for operating an expansion device | |
RU2230934C2 (en) | Device to provide reciprocation of working member | |
JP2014105699A (en) | Supercritical engine, supercritical engine drive generating device and movable body with the same | |
CA3054250A1 (en) | Apparatus for converting thermal energy | |
KR101137093B1 (en) | Generation apparatus using engine's exhaust | |
CN109291385A (en) | A kind of injection molding machine hybrid drive system | |
US12055073B2 (en) | Bypass oil supply for an oil volume accumulator of a hydraulic camshaft phaser | |
RU2157893C2 (en) | Electrohydraulic shock energy conversion process | |
KR20160083824A (en) | Hydraulic Engine with Hydraulic Pump | |
US20240360847A1 (en) | Hydraulic power boosting system | |
US20240141877A1 (en) | Osmotic energy transfer devices and methods | |
EP4428367A1 (en) | Hydraulic power boosting system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120622 |