RU2680783C1 - Гидромотор роторный - Google Patents
Гидромотор роторный Download PDFInfo
- Publication number
- RU2680783C1 RU2680783C1 RU2017139011A RU2017139011A RU2680783C1 RU 2680783 C1 RU2680783 C1 RU 2680783C1 RU 2017139011 A RU2017139011 A RU 2017139011A RU 2017139011 A RU2017139011 A RU 2017139011A RU 2680783 C1 RU2680783 C1 RU 2680783C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- inlet
- truncated cone
- fluid
- circumference
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 11
- 206010033101 Otorrhoea Diseases 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 17
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- 238000007514 turning Methods 0.000 description 2
- 208000031968 Cadaver Diseases 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B5/00—Machines or engines characterised by non-bladed rotors, e.g. serrated, using friction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Hydraulic Motors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к гидромашиностроению. Гидромотор роторный содержит корпус, ротор, входной и выходной распределители, входной и выходной патрубки, подшипники. Входной распределитель выполнен с возможностью разветвления общего потока жидкости на 4 потока, сечение на входе меньше сечения на выходе на 40%. Ротор выполнен цилиндрической формы. На цилиндрической поверхности ротора выполнены выемки в виде усеченного конуса, которые распределены вдоль оси вращения ротора в количестве 4 рядов и ряды смещены по окружности ротора на равный угол относительно друг друга. Жидкость воздействует на ротор по касательной к окружности. Ротор напрямую передает крутящий момент к потребителю под воздействием жидкости. Изобретение направлено на обеспечение высокого крутящего момента, высокой частоты вращения, технологичности изготовления деталей гидромотора, технологичности сборки и ремонта. 10 ил.
Description
1 Область техники
Гидромотор роторный имеет номер МПК F03B 17/06 - Прочие машины или двигатели - с использованием потока жидкости, например с подвижными створками, по Международному патентному классификатору.
Гидромотор роторный относится к гидромашиностроению и предназначен для преобразования гидравлической энергии в механическую энергию и прямолинейного движения жидкости во вращательное движение ротора. Гидромотор роторный применяется во многих отраслях промышленности в следующем из случаев:
- необходимость высокого крутящего момента ротора;
- отсутствует возможность передачи энергии от источника к потребителю по средствам жесткой сцепки;
- отсутствует возможность применения иных источников механической энергии.
2. Уровень техники
Гидромотор роторный не уступает ни одному из рассмотренных аналогов, а превосходит их в следующих критериях:
2.1) Технологичность - по этому критерию гидромотор роторный превосходит такие аналоги как:
a) DE 202015106402 U1, 27.02.2017, F01D 1/00.
Технологичность обеспечивается тем, что в состав гидромотора роторного входит ротор, который напрямую преобразует воздействие жидкости во вращательное движение с определенным крутящим моментом.
2.2) Высокий крутящий момент - по этому критерию гидромотор роторный превосходит такие аналоги как:
a) DE 202015106402 U1, 27.02.2017, F01D 1/00.
Высокий крутящий момент обеспечивается тем, что на цилиндрической поверхности ротора выполнены выемки в виде усеченного конуса, что увеличивает КПД взаимодействия с жидкостью, а именно увеличивает крутящий момент ΔМΣmax.
2.3) Высокая частота вращения - по этому критерию Гидромотор роторный превосходит такие аналоги как:
a) DE 202015106402 U1, 27.02.2017, F01D 1/00.
Высокая частота вращения обеспечивается тем, что потребляемый гидромотором роторным объем жидкости, направлен только для создания вращательного движения ротора, при этом взаимодействие ротора с жидкостью происходит по касательной к окружности, т.е. потребляемая жидкость не следует за вращением ротора и не создает сопротивления вращательному движению N.
3 Раскрытие сущности изобретения
Гидромотор роторный обеспечивает следующие основные требования:
- высокий крутящий момент ΔМΣmax;
- высокую частоту вращения N;
- технологичность изготовления деталей из состава гидромотора роторный;
- технологичность сборки и ремонта, что способствует снижению вероятности выхода из строя.
Гидромотор роторный не обеспечивает следующее основное требование:
- смена направления вращательного движения ротора. Примечания:
1) Проверка обеспечения основных требований будет подтверждаться расчетно-экспериментально;
2) Конструкция опытного образца гидромотора роторного разработана с учетом технологических возможностей.
Ротор выполнен цилиндрической формы и является телом вращения, цилиндрическая форма выполняется на токарном станке, что снижает затраты ресурсов на изготовление и исключает необходимость спец инструмента. Выемки в виде усеченного конуса на цилиндрической поверхности ротора выполняются на фрезерном или сверлильном станках, с применением стандартных инструментов, что исключает необходимость спец инструмента. В серийном производстве целесообразно выполнять выемки в виде усеченного конуса с применением литья, что снижает временные потери на изготовление.
Детали корпус, распределители и патрубки образуют полость для движения жидкости. Площадь сечение на входе в полость имеет следующее равенство: SΣ1=S1.1+S1.2+S1.3+S1.4, a S1.1=S1.2=S1.3=S1.4 по площади, что обеспечивает равенство по объему и по скорости движения потоков среды R1=R2=R3=R4, a RΣ=R1+R2+R3+R4. Площадь сечения на входе SΣ1 меньше сечения на выходе SΣ2 на 40%, что исключает кавитацию среды и снижает потери в скорости движения среды, имеет следующее равенство:
SΣ1=S1.1+S1.2+S1.3+S1.4<SΣ2=S2.1+S2.2+S2.3+S2.4, при этом S2.1=S2.2=S2.3=S2.4.
При подаче жидкости в полость через патрубок, общий поток разветвляется на 4 потока равные по скорости движения, потоки пересекают участок взаимодействия с жидкостью Z, воздействуя на ротор по касательной к окружности. Жидкость заполняет выемки в виде усеченного конуса и поднимает в них давление под воздействием силы гидросистемы. Возникшие силы F1, F2, F3, F4 создают крутящие моменты M1, М2, М3, М4 через рычаг от оси вращения ротора до осей выемок в виде усеченного конуса. Крутящие моменты будут иметь потери из-за отклонения осей выемок в виде усеченного конуса от направления движения жидкости на углы α1, α2, α3, α4. Значения крутящих моментов будут иметь разное значение в одно время, из-за смещения выемок в виде усеченного конуса относительно друг друга на угол Δα по окружности ротора. С течением времени значения крутящих моментов будут циклично увеличиваться/уменьшаться в каждой из выемок в виде усеченного конуса, т.е. до плоскости отсчета угла Δα увеличиваться, после нее уменьшаться.
Ввиду того, что выемки выполнены в виде усеченного конуса, то возникающие силы F1, F2, F3, F4 будут воздействовать с большего сечения Sb на меньшее сечение Ss под углом Δβ, в каждом из выемок, что будет способствовать увеличению сил. Силы будут иметь вид ΔF1, ΔF2, ΔF3, ΔF4 и соответственно крутящие моменты ΔM1, ΔМ2, ΔМ3, ΔМ4, так, как P=F/S, где Р - давление, F - сила, S - площадь, следовательно, чем меньше площадь воздействия, тем больше давление и соответственно сила по отношению к площади. МΣmax=ΔМ1+ΔМ2+ΔМ3+ΔМ4.
Суммарный крутящий момент МΣmax напрямую передается ротором к потребителю под воздействием жидкости, что исключает необходимость промежуточных деталей и повышает ремонтопригодность гидромотора роторного.
Взаимодействие жидкости с ротором происходит на протяжении неполной окружности, а некоторой ее части, следовательно, увеличение значения крутящего момента от MΣmin до MΣmax будет, происходит по некоторой части синусоиды, что видно на графике построенного для гидромотора роторного.
На графике видно смещение выемок в виде усеченного конуса относительно друг друга на угол Δα по окружности ротора. Смещение обеспечивает плавность вращения ротора.
Максимальный крутящий момент МΣmax это момент, при котором происходит полное прекращение вращательного движения ротора, частота вращения N=0. Уменьшая максимальный крутящий момент МΣmax, увеличивается частота вращения N>0.
4 Краткое описание чертежей
На фиг. 1 изображен гидромотор роторный, в составе следующие детали:
Корпус 1, в детали выполнено глухое гладкое отверстие большого диаметра, для размещения в нем ротора.
Выполнены сквозные гладкие отверстия в количестве 4 шт., которые пересекают глухое гладкое отверстие большого диаметра, для обеспечения прохода жидкости.
Ротор 2, цилиндрическая деталь, на цилиндрической поверхности выполнены выемки в виде усеченного конуса для взаимодействия с жидкостью. Выемки в виде усеченного конуса распределены вдоль оси вращения ротора в количестве 4 рядов, и ряды смещены по окружности ротора на равный угол Δα относительно друг друга.
Крышка 3, цилиндрическая деталь, в которой выполнено сквозное гладкое отверстие малого диаметра для выхода ротора.
Распределитель 4, в детали выполнено глухое гладкое отверстие для сопряжения с патрубком, по поверхностям примыкания выполняется сварное соединение.
Гладкое отверстие разветвляется на четыре сквозных гладких отверстия под углом для подачи жидкости в глухое гладкое отверстие большого диаметра корпуса, предназначенного для размещения в нем ротора. Гладкие отверстия в количестве 4 шт. совпадают со сквозными гладкими отверстиями в количестве 4 шт. корпуса.
Распределитель 5, деталь является исполнением распределителя 4, разветвленные отверстия в количестве 4 шт. выполнены большего диаметра.
Патрубок 6, цилиндрическая деталь со сквозным отверстием, предназначена для подачи жидкости через распределитель в глухое гладкое отверстие корпуса для взаимодействия жидкости с ротором.
Деталь сопрягается с распределителем. По поверхностям примыкания выполняется сварное соединение.
Патрубок 7, деталь является исполнением патрубка 6, сквозное отверстие выполнено большего диаметра, предназначена для вывода жидкости из полости гидромотора роторного.
Деталь сопрягается с распределителем. По поверхностям примыкания выполняется сварное соединение.
Винт с потайной головкой 10, предназначен для фиксации распределителей на корпусе.
Винт с цилиндрической головкой 11, предназначен для фиксации крышки на корпусе.
На фиг. 2 изображено:
- полость для прохождения жидкости;
- место входа/выхода жидкости;
- разветвленная жидкость;
- места сопряжения ротора с подшипниками;
- участок взаимодействия ротора с жидкостью;
- выемки в виде усеченного конуса, выполненные на цилиндрической поверхности ротора;
- ось передачи крутящего момента;
- Кольцо 004-006-14-1-0 ГОСТ 9833-73 12, предназначено для уплотнения технологических отверстий в корпусе;
- Манжета 13, предназначена для уплотнения места выхода ротора;
- Подшипник 14, предназначен для фиксации ротора в осевом направлении с сохранением его вращения.
На фиг. 3 изображено:
- разрез для потока R1;
- рычаг от оси выемки в виде усеченного конуса до оси вращения ротора;
- отклонение оси выемки в виде усеченного конуса от направления движения жидкости на углы α1;
- направление воздействия жидкости;
- направление вращения;
- плоскость отсчета угла Δα.
На фиг. 4 изображено:
- разрез для потока R2;
- рычаг от оси выемки в виде усеченного конуса до оси вращения ротора;
- отклонение оси выемки в виде усеченного конуса от направления движения жидкости на углы α2;
- направление воздействия жидкости;
- направление вращения;
- плоскость отсчета угла Δα.
На фиг. 5 изображено:
- разрез для потока R3;
- рычаг от оси выемки в виде усеченного конуса до оси вращения ротора;
- отклонение оси выемки в виде усеченного конуса от направления движения жидкости на углы α3;
- направление воздействия жидкости;
- направление вращения;
- плоскость отсчета угла Δα.
На фиг. 6 изображено:
- разрез для потока R4;
- рычаг от оси выемки в виде усеченного конуса до оси вращения ротора;
- отклонение оси выемки в виде усеченного конуса от направления движения жидкости на углы α4;
- направление воздействия жидкости;
- направление вращения;
- плоскость отсчета угла Δα.
На фиг. 7 изображен график увеличения крутящего момента от MΣmin до МΣmax в момент взаимодействия жидкости с выемками в виде усеченного конуса ротора.
На фиг. 8 изображена часть графика увеличения крутящего момента со смещением на угол Δα в линейном отношении.
На фиг. 9 изображено:
- выемка в виде усеченного конуса ротора.
- направление вектора силы, после воздействия жидкости с большего сечения Sb на меньшее сечение Ss выемки в виде усеченного конуса.
На фиг. 10 изображен гидромотор роторный в разнесенном виде.
5 Осуществление изобретения
Детали, входящие в состав гидромотора роторного технически выполнимы на токарно-фрезерном, токарном, фрезерном и сверлильном станках.
В производстве целесообразно использовать литье с последующей мех. обработкой.
Реализация заявленного назначения осуществляется тем, что ротор не зафиксирован от вращательного движения и под воздействием силы жидкости на выемки в виде усеченного конуса будет вращаться, т.к. давления жидкости на входе и выходе стремятся к равенству, т.е. перепад давлений и будет создавать вращательное движение. Прекращение вращательного движения возможно при условии, что крутящий момент нагрузки превысит максимально-возможный крутящий момент гидромотора роторного.
Claims (1)
- Гидромотор роторный, содержащий корпус, ротор, входной и выходной распределители, входной и выходной патрубки, подшипники, отличающийся тем, что входной распределитель выполнен с возможностью разветвления общего потока жидкости на 4 потока, сечение на входе SΣ1 меньше сечения на выходе SΣ2 на 40%, ротор выполнен цилиндрической формы, на цилиндрической поверхности ротора выполнены выемки в виде усеченного конуса, на роторе выемки в виде усеченного конуса распределены вдоль оси вращения ротора в количестве 4 рядов и ряды смещены по окружности ротора на равный угол Δα относительно друг друга, жидкость воздействует на ротор по касательной к окружности, ротор напрямую передает крутящий момент к потребителю под воздействием жидкости.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017139011A RU2680783C1 (ru) | 2017-11-09 | 2017-11-09 | Гидромотор роторный |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017139011A RU2680783C1 (ru) | 2017-11-09 | 2017-11-09 | Гидромотор роторный |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2680783C1 true RU2680783C1 (ru) | 2019-02-26 |
Family
ID=65479396
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017139011A RU2680783C1 (ru) | 2017-11-09 | 2017-11-09 | Гидромотор роторный |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2680783C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3609058A (en) * | 1969-09-08 | 1971-09-28 | Balazs K Tarsoly | Turbine motor having balanced gas lubricated rotor |
US3744926A (en) * | 1972-05-22 | 1973-07-10 | J Hedges | Rotary engine |
WO2002020947A1 (en) * | 2000-09-11 | 2002-03-14 | Gupta Rajendra P | Fluid flow machine |
US20130239920A1 (en) * | 2011-05-06 | 2013-09-19 | Lawrence McMillan | Rotary energy transducer |
DE202015106402U1 (de) * | 2015-11-24 | 2017-02-27 | Woco Industrietechnik Gmbh | Fluidgetriebener Antrieb und Aktuator |
-
2017
- 2017-11-09 RU RU2017139011A patent/RU2680783C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3609058A (en) * | 1969-09-08 | 1971-09-28 | Balazs K Tarsoly | Turbine motor having balanced gas lubricated rotor |
US3744926A (en) * | 1972-05-22 | 1973-07-10 | J Hedges | Rotary engine |
WO2002020947A1 (en) * | 2000-09-11 | 2002-03-14 | Gupta Rajendra P | Fluid flow machine |
US20130239920A1 (en) * | 2011-05-06 | 2013-09-19 | Lawrence McMillan | Rotary energy transducer |
DE202015106402U1 (de) * | 2015-11-24 | 2017-02-27 | Woco Industrietechnik Gmbh | Fluidgetriebener Antrieb und Aktuator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Stover | Development of a fourth generation energy recovery device. A ‘CTO's notebook’ | |
US9328743B2 (en) | Pressure exchanger and performance adjustment method of pressure exchanger | |
US20180306213A1 (en) | Passive follow-up hydraulic rotary joint | |
US9732771B2 (en) | Hydraulic rotary actuator | |
RU2680783C1 (ru) | Гидромотор роторный | |
RU2699162C1 (ru) | Гидромотор роторный | |
US20150369239A1 (en) | Screw Pump With At Least Two Parts | |
RU2708010C1 (ru) | Гидромотор роторный | |
US1042506A (en) | Propeller. | |
JP5996902B2 (ja) | 圧力交換装置 | |
KR900011643A (ko) | 회전능률 발생조종 장치 | |
CN109530110B (zh) | 一种螺旋分布的径向多孔截断式脉冲射流发生装置 | |
JP5657450B2 (ja) | 圧力交換装置 | |
CN106641352B (zh) | 一种两用阀门 | |
TWI639774B (zh) | Rotary hydraulic valve | |
CN105465084B (zh) | 全桥式力反馈弹性压扭联轴器型2d电液比例换向阀 | |
JP2018071548A (ja) | 逆回転ブレードを有するタービン又はコンプレッサ用の動力伝達装置 | |
US3309059A (en) | Hydraulic turbines | |
RU2314440C1 (ru) | Гидрораспределитель | |
EP2740978A1 (en) | Energy saving control valve | |
US829396A (en) | Reversing turbine-engine. | |
CN204386467U (zh) | 动力扩孔装置 | |
US1264856A (en) | Fluid-moved valve. | |
US351957A (en) | Rotary engine | |
US901258A (en) | Elastic-fluid motor. |