RU2546962C2

RU2546962C2 - Device for conversion of energy of working medium to electrical energy

Info

Publication number: RU2546962C2
Application number: RU2013138769/07A
Authority: RU
Inventors: Фахраддин Гасан оглы Габибов; Валерий Андреевич Эвиев; Азад Тахир оглы Амрахов; Лейли Фахраддин кызы Габибова; Намик Мадат оглы Халафов; Ровшан Алекбер оглы Ахмедов
Priority date: 2013-08-20
Filing date: 2013-08-20
Publication date: 2015-04-10
Also published as: RU2013138769A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: device for conversion of energy of a working medium to electrical energy includes a housing made in the form of a detachable cone ring, the inner cavity of which has a variable cross-section. Electrical power generator is installed on a shaft and provided with blades at a detachment point of the cone ring. Working elements are made in the form of elastic toroids, the inner walls of which are screw-like twisted relative to central axes of the working elements which are filled with elastic fillers and installed on an endless band in the ring cavity. With that, an outlet channel in the housing is formed with a connector of the ring with a maximum cross-section value at the outlet of the working element. Blades of the generator interact with the working elements. As fillers of the working elements, there used are cylindrical inserts with central holes along longitudinal axes, the diameters of which exceed diameters of screw-like twisted inner walls of the toroids. Surfaces of the inserts are coated with an antifriction lubricant. The inserts are two-layered, the external layer of which is made from elastically compressed material, and the internal one is stiff and tubular and forms a central non-deformed hole of each insert and has a curvature in a longitudinal cross-section, which corresponds to the curvature of the annular housing.

EFFECT: improving reliability.

1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве исполнительных механизмов и устройств для преобразования энергии рабочего тела в электроэнергию.The invention relates to mechanical engineering and can be used as actuators and devices for converting the energy of the working fluid into electricity.

Известно устройство для преобразования энергии рабочего тела в электроэнергию, содержащее корпус, наполненный в виде разъемного конусного кольца, внутренняя полость которого имеет переменное сечение, генератор электрической энергии, установленный на валу и снабженный лопастями в месте разъема конусного кольца, рабочие органы, выполненные в виде эластичных торов, наполненных упругой текучей средой и установленных на бесконечной ленте в полости кольца, системы подачи рабочего тела, причем в корпусе выходной канал образован разъемом кольца с максимальной величиной сечения на выходе рабочего органа, а лопасти генератора взаимодействуют с рабочими органами (см. а.с. СССР №1529357, МПК H02K 7/18, 1987 г.).A device for converting the energy of the working fluid into electricity, comprising a housing filled in the form of a detachable conical ring, the internal cavity of which has a variable cross-section, an electric energy generator mounted on the shaft and equipped with blades in the place of the conical ring connector, working bodies made in the form of elastic tori filled with elastic fluid and mounted on an endless tape in the cavity of the ring, the supply system of the working fluid, and in the housing the output channel is formed by a connector tsa maximum value of the cross section at the outlet of the working body, and generator blades interact with the working bodies (see. USSR AS №1529357, IPC H02K 7/18, 1987 YG).

Недостатками этого устройства являются его недостаточная надежность в работе, т.к. при проколах оболочек рабочих органов упругая текучая среда вытекает из их полостей и устройство выходит из строя, возможно просачивание рабочего тела через центральные отверстия, образованные внутренними стенками торообразных рабочих органов, и относительно меньший срок службы из-за неравномерного износа материала торов ввиду неравномерного смятия при их перекатывании.The disadvantages of this device are its lack of reliability, because when the shells of the working bodies are punctured, the elastic fluid flows out of their cavities and the device fails, it is possible for the working fluid to leak through the central holes formed by the inner walls of the toroidal working bodies, and a relatively shorter service life due to uneven wear of the torus material due to uneven crushing during rolling over.

Из известных технических решений наиболее близким в заявляемому является устройство для преобразования энергии рабочего тела в электроэнергию, содержащее корпус, выполненный в виде разъемного конусного кольца, внутренняя полость которого имеет переменное сечение. Генератор электрической энергии, установленный на валу и снабженный лопастями в месте разъема конусного кольца, рабочие органы, выполненные в виде эластичных торов, внутренние стенки которых выполнены винтообразно скрученными относительно центральных осей рабочих органов, заполненных упругой текучей средой и установленных на бесконечной ленте в полости кольца, системы подачи рабочего тела, причем в корпусе выходной канал образован разъемом кольца с максимальной величиной сечения на выходе рабочего органа, а лопасти генератора взаимодействуют с рабочими органами (см а.с. СССР №1742944, МПК H02K 7/18, В01В 23/10, 1992 г.).Of the known technical solutions, the closest in the claimed is a device for converting the energy of the working fluid into electricity, containing a housing made in the form of a detachable conical ring, the inner cavity of which has a variable cross section. An electric energy generator mounted on the shaft and equipped with blades in the place of the conical ring connector, working bodies made in the form of elastic tori, the inner walls of which are helically twisted relative to the central axes of the working bodies, filled with elastic fluid and mounted on an endless tape in the ring cavity, the supply system of the working fluid, and in the case the output channel is formed by a ring connector with a maximum cross section at the output of the working body, and the generator blades are inter operate with the working bodies (see AS USSR №1742944, IPC H02K 7/18, V01V 23/10, 1992).

Недостатком устройства-прототипа является недостаточная надежность в работе, т.к. при проколах или разгерметизации оболочек рабочих органов упругая текучая среда вытекает из их полостей и устройство выходит из строя.The disadvantage of the prototype device is the lack of reliability, because during punctures or depressurization of the shells of the working bodies, an elastic fluid flows from their cavities and the device fails.

Задачей изобретения является повышение надежности работы устройства.The objective of the invention is to increase the reliability of the device.

Для решения поставленной задачи в устройстве для преобразования энергии рабочего тела в электроэнергию, содержащем корпус, выполненный в виде разъемного конусного кольца, внутренняя полость которого имеет переменное сечение, генератор электрической энергии, установленный на валу и снабженный лопастями в месте разъема конусного кольца, рабочие органы, выполненные в виде эластичных торов, внутренние стенки которых выполнены винтообразно скрученными относительно центральных осей рабочих органов, заполненных упругими наполнителями и установленных на бесконечной ленте в полости кольца, а также системы подачи рабочего тела, причем выходной канал в корпусе образован разъемом кольца с максимальной величиной сечения на выходе рабочего органа, а лопасти генератора взаимодействуют с рабочими органами, наполнители рабочих органов выполнены в виде цилиндрических вкладышей с центральными отверстиями вдоль продольных осей, диаметры которых превышают диаметры винтообразно скрученных внутренних стенок торов, поверхности вкладышей покрыты антифрикционной смазкой, а вкладыши выполнены двухслойными, внешний слой которых выполнен из упругосжимаемого материала, а внутренний слой выполнен жестким и трубчатым, образующим центральное недеформируемое отверстие каждого вкладыша и имеющим кривизну в продольном сечении, соответствующую кривизне кольцевого корпуса.To solve the problem in a device for converting the energy of the working fluid into electricity, containing a housing made in the form of a detachable conical ring, the internal cavity of which has a variable cross-section, an electric energy generator mounted on the shaft and equipped with blades in the place of the conical ring connector, working bodies, made in the form of elastic tori, the inner walls of which are helically twisted relative to the central axes of the working bodies, filled with elastic fillers and installed on an endless tape in the cavity of the ring, as well as the supply system of the working fluid, and the output channel in the housing is formed by a ring connector with a maximum cross section at the output of the working body, and the generator blades interact with the working bodies, the fillers of the working bodies are made in the form of cylindrical inserts with central holes along the longitudinal axes, the diameters of which exceed the diameters of the helically twisted inner walls of the tori, the surfaces of the liners are coated with antifriction grease, and the liners made of two layers, the outer layer of which is made of elastically compressible material, and the inner layer is made rigid and tubular, forming a central non-deformable hole of each liner and having a curvature in longitudinal section corresponding to the curvature of the annular body.

Сущность изобретения заключается в том, что наличие упругого цилиндрического нетекучего наполнителя-вкладыша в полости каждого тора с центральным отверстием повышает устойчивость рабочих органов устройства к проколам и разрывам, выполнение каждого вкладыша двухслойным с внутренним жестким трубчатым слоем со строго определенным диаметром внутреннего отверстия и покрытие всей поверхности каждого вкладыша смазкой позволяет сохранить способность торообразных рабочих органов устройства перекатываться при наличии нетекучего наполнителя и предотвратить защемление внутренних стенок торов. Соответствие кривизны внутренних жестких трубчатых слоев кривизне кольцевого корпуса позволяет свободно перемещаться рабочим органам с жестким элементом в полости кольцевого корпуса.The essence of the invention lies in the fact that the presence of an elastic cylindrical non-flowing filler insert in the cavity of each torus with a Central hole increases the resistance of the working bodies of the device to punctures and tears, the implementation of each liner is two-layer with an internal rigid tubular layer with a strictly defined diameter of the inner hole and coating the entire surface each liner grease allows you to save the ability of toroidal working bodies of the device to roll in the presence of non-fluid filling ator and prevent jamming of the internal walls of tori. Correspondence of the curvature of the internal rigid tubular layers to the curvature of the annular housing allows working bodies with a rigid element to move freely in the cavity of the annular housing.

Вышеуказанные новые признаки и свойства отсутствуют в известных технических решениях, что позволяет заявленному техническому решению достигнуть эффективности, заключающейся в повышении надежности работы устройства.The above new features and properties are absent in the known technical solutions, which allows the claimed technical solution to achieve efficiency, which consists in increasing the reliability of the device.

На фиг.1 представлено устройство для преобразования энергии рабочего тела в электроэнергию, поперечный разрез.Figure 1 presents a device for converting the energy of the working fluid into electricity, a cross section.

Устройство для преобразования энергии рабочего тела в электроэнергию содержит корпус 1, выполненный в виде разъемного конусного кольца, имеющего переменное сечение, генератор электрической энергии (не показан), установленный на валу 2 и снабженный лопастями 3, рабочие органы 4, выполненные в виде эластичных торов, установленных на бесконечной ленте 5, и систему 6 подачи рабочего тела. Выходной канал конусного кольца образован разъемом кольца с максимальной величиной сечения на выходе 7 рабочего органа 4 и минимальной величиной сечения на выходе 8. Внутренние стенки 9 рабочих органов 4 винтообразно скручены. В полостях рабочих органов установлены наполнители в виде цилиндрических вкладышей 10 с центральными отверстиями 11 по продольным осям, причем вкладыши выполнены двухслойными, внешний слой 12 которых выполнен из упругосжимаемого материала, а внутренний слой 13 выполнен из жесткого трубчатого материала. Вся поверхность вкладышей 10 покрыта антифрикционной смазкой.A device for converting the energy of the working fluid into electricity contains a housing 1 made in the form of a detachable conical ring having a variable cross-section, an electric energy generator (not shown) mounted on the shaft 2 and provided with blades 3, the working bodies 4 made in the form of elastic tori, mounted on an endless belt 5, and a system 6 for supplying a working fluid. The output channel of the conical ring is formed by a ring connector with a maximum cross section at the output 7 of the working body 4 and a minimum cross section at the output 8. The inner walls 9 of the working bodies 4 are screw-twisted. In the cavities of the working bodies, fillers are installed in the form of cylindrical inserts 10 with central holes 11 along the longitudinal axes, the inserts being made two-layer, the outer layer 12 of which is made of elastically compressible material, and the inner layer 13 is made of rigid tubular material. The entire surface of the liners 10 is coated with antifriction grease.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Системой 6 подачи в полость корпуса 1 непрерывно подают рабочее тело, которое заполняет пространство между торами 4 и перемещает последние к выходному каналу 7 (за счет перепада давления в полости корпуса и внешней среды).System 6 feed into the cavity of the housing 1 continuously serves the working fluid, which fills the space between the tori 4 and moves the latter to the output channel 7 (due to the pressure drop in the cavity of the housing and the external environment).

В тот момент, когда очередной тор 4 перекрывает канал подачи рабочего тела, подача прекращается.At the moment when the next torus 4 closes the feed channel of the working fluid, the flow is stopped.

За счет перепада давления рабочие органы 4 совершают вместе с лентой 5 круговое движение, причем при выходе торов 4 из расширяющегося конца 7 конусного кольца, они перемещают очередную лопасть 3 генератора. Таким образом, происходит преобразование энергии рабочего тела в электроэнергию. При перекатывании торов 4 спереди их внутренние стенки 9, переходя в наружные, раскручиваются, а сзади наружные стенки торов, переходя во внутренние, наоборот, скручиваются.Due to the pressure drop, the working bodies 4 make a circular motion together with the tape 5, and when the tori 4 exit from the expanding end 7 of the conical ring, they move another generator blade 3. Thus, the conversion of the energy of the working fluid into electricity occurs. When rolling tori 4 in front, their inner walls 9, turning into external ones, unwind, and behind the outer walls of tori, turning into internal ones, on the contrary, twist.

На валу 2 могут быть установлены аналогичные устройства в шахматном порядке, соответствующая лопасть генератора смещена относительно лопасти 3.On the shaft 2 can be installed similar devices in a checkerboard pattern, the corresponding blade of the generator is offset relative to the blade 3.

Вкладыши 10 внутри торов 4 не мешают их перекатыванию, т.к. поверхности вкладышей 10 покрыты антифрикционной смазкой, например техническим маслом, которая способствует снятию трения между вкладышами и оболочками торов 4. Упругосжимаемый слой 12 каждого вкладыша 10 изготавливается, например, из технического каучука, а жесткий трубчатый внутренний слой 13 каждого вкладыша 10 выполнен, например, из жесткой металлической или пластмассовой трубки, которая изогнута в соответствии с кривизной кольцевого корпуса. Причем диаметр отверстия этих трубок, формирующих центральные отверстия 11 вкладышей, чуть превышает диаметры винтообразно скрученных внутренних стенок 9 торов 4. При упругом сжатии вкладышей 10 внутри корпуса 1 внутренние стенки 9 торов 4 не защемляются, т.к. этому препятствуют жесткие трубчатые слои 13 вкладышей 10.The inserts 10 inside the tori 4 do not interfere with their rolling, because the surfaces of the liners 10 are coated with antifriction grease, for example, technical oil, which helps to remove friction between the liners and the shells of the tori 4. The elastic compressible layer 12 of each liner 10 is made, for example, of technical rubber, and the rigid tubular inner layer 13 of each liner 10 is made, for example, of a rigid metal or plastic tube that is bent in accordance with the curvature of the annular body. Moreover, the diameter of the holes of these tubes, forming the central holes 11 of the liners, slightly exceeds the diameters of the screw-twisted inner walls 9 of the tori 4. During elastic compression of the liners 10 inside the housing 1, the inner walls 9 of the tori 4 do not get pinched, because this is prevented by rigid tubular layers 13 of the liners 10.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства по сравнению с устройством-прототипом заключается в том, что при проколах или разгерметизации оболочек рабочих органов последние продолжают выполнять свои функции, т.к. вкладыш не способен вытекать из их полостей, а это позволяет достигнуть повышения надежности работы устройства в целом.The technical and economic efficiency of the proposed device compared to the prototype device is that when punctured or depressurized the shells of the working bodies, the latter continue to perform their functions, because the liner is not able to flow out of their cavities, and this allows to achieve increased reliability of the device as a whole.

Claims

A device for converting the energy of the working fluid into electricity, containing a housing made in the form of a detachable conical ring, the internal cavity of which has a variable cross section, an electric energy generator mounted on the shaft and equipped with blades in the place of the conical ring connector, working bodies made in the form of elastic tori the inner walls of which are screw-twisted relative to the central axes of the working bodies, filled with elastic fillers and mounted on an endless belt in the cavity of the ring, as well as the supply system of the working fluid, the output channel in the housing formed by a ring connector with a maximum cross section at the output of the working body, and the generator blades interact with the working bodies, characterized in that the working body fillers are made in the form of cylindrical inserts with central holes along the longitudinal axes, whose diameters exceed the diameters of the helically twisted inner walls of the tori, the surfaces of the liners are coated with antifriction grease, and the liners are made for uhsloynymi, the outer layer of which is made of uprugoszhimaemogo material and the inner layer is rigid and tubular forming the central opening of each deformable liner and having a curvature in a longitudinal section corresponding to the curvature of the annular body.