SI9720064A - Fluidni stroj - Google Patents

Abstract

Fluidni stroj, obsegajoč rezervoar (1) fluida, ki je opremljen z vstopom (2) in vsaj eno izstopno šobo (3). V tokovnem področju izstopne šobe (3) je na držalni napravi (4) in na način, ki omogoča prosto kotaljenje vzdolž notranje stene izstopne šobe (3), razporejen vsaj en kotalni rotor (5), ki je predstavljen s telesom rotacijske oblike.ŕ

Description

1 SEDLAČEK Miroslav HOSTIN Stanislav

Fluidni stroj

Področje tehnike

Izum se nanaša na fluidni stroj, sestoječ iz rezervoarja fluida z vstopom in vsaj eno izstopno šobo.

Stanie tehnike

Iz avtorskega spričevala št. 941 665 bivše Sovjetske zveze je znan hidravličen motor, sestoječ iz usmeijevalnega kanala, v katerem je zasnovan ožeč se izstop. V osi ožečega se izstopa je razporejen sferičen rotor na gredi. Rotorje povezan z zagonskim motorjem.

Pri zagonu se najprej zavrti gred in s tem tudi sferični rotor. Fluidni tok, ki v ožečem se izstopu teče okoli krogle, na ta način zarotira. Vrteči se fluidni tok obdrži sferični rotor v vrtenju zaradi trenja med fluidom in površino sferičnega rotorja. Potrebno je poudariti, da se sferični rotor v nobenem režimu delovanja ne kotali po stenah ožečega se izstopa.

Pomanjkljivost omenjene izvedbe leži v dejstvu, da se hidravličnega motorja ne da spraviti v pogon brez pomožnega zagonskega motorja. 2

Iz nadaljnjega avtorskega spričevala št. 1701971 bivše Sovjetske zveze je znan analogen hidravličen motor, kjer je zagonski motor nadomeščen s spiralnimi lopatami, razporejenimi v ožečem se izstopu.

Tudi pri tej izvedbi se rotor ne kotali po steni ožečega se izstopa. V praksi seje izkazalo, da tok okoli opisane vrste rotorja povzroči nepotrebne izgube, zato seje iskalo primernejšo izvedbo fluidnega stroja z večjim izkoristkom.

Opis izuma

Zastavljeni cilj je bil dosežen s pomočjo fluidnega stroja po izumu, obsegajočega fluidni rezervoar z vstopom in vsaj eno izstopno šobo, katerega princip leži v dejstvu, da je v tokovnem področju izstopne šobe na držalni napravi in na način, ki omogoča prosto kotaljenje vzdolž notranje stene izstopne šobe, razporejen vsaj en kotalni rotor, ki ga predstavlja telo rotacijske oblike.

Fluidni stroj po izumu omogoča izkoristiti moč fluida, ki teče, pri čemer fluid ni omejen zgolj na tekočino, temveč predstavlja tudi plin in zmes tekočin in plinov. Večji izkoristek se lahko doseže zlasti z manjšanjem upora, ki se pojavi pri kotaljenju rotorja v fluidu. Stroj lahko deluje celo s fluidi, ki so zelo onesnaženi z mehanskimi delci. Poleg tega je zelo enostavna tudi morebitna zamenjava izrabljenih delov.

Za povečanje izkoristka je prednostno, če je rotor ločen z ravnino naj večjega premera v dva dela različnih kapacitet, pri čemer je prvi del rotorja, ki leži poleg izstopne šobe, večji od drugega rotorskega dela, ki leži na nasprotni strani glede na izstopno šobo.

Po prednostni izvedbi je kapaciteta drugega dela rotorja lahko enaka nič in vsaj del površine prvega dela rotorja je lahko sferično oblikovan.

Po drugi prednostni izvedbi ima sferično obliko lahko celoten rotor.

Za primemo uporabo medija, ki teče, je prednostno, če držalna naprava sestoji iz podpornega območja, razporejenega v izstopni šobi za rotorjem, ali če držalna naprava sestoji iz v okviru vrtljivo uležajene gredi, ki drži rotor v osi izstopne šobe, gred pa je vsaj 5 3 na določenem odseku fleksibilna.

Po nadaljnji izvedbi sestoji držalna naprava iz v okviru vrtljivo uležajene kolenaste gredi, ki drži rotor zunaj osi izstopne šobe.

Za enostaven prenos dobljene moči je prednostno, če je rotor opremljen z magneti, nasproti katerim so v izstopni šobi razporejene magnetne tuljave, ali obratno, da je rotor opremljen z magnetnimi tuljavami, nasproti katerim so v izstopni šobi razporejeni magneti, pri čemer je rotor v danem primeru predstavljen z obtočnim generatorjem. 10

Pri nekaterih izvedbah je s kinematskega stališča lahko prednostno, da se funkcijo stroja spremeni tako, da je rotor nameščen mirujoče, izstopna šoba pa je drseče razporejena v ravnini, pravokotni na smer toka. 15 Za izdelavo črpalke, je prednostno, če sta rotor in pogonska enota medsebojno povezana.

Kratek opis skic

Fluidni stroj po izumu je detajlneje opisan s pomočjo skic, kjer kaže 20 sl. 1 izvedbeni primer fluidnega stroja po izumu, sl. 2 izvedbeni primer rotorja, sl. 3 nadaljnji izvedbeni primer rotorja, sl. 4 nadaljnji izvedbeni primer fluidnega stroja po izumu, sl. 5 nadaljnji izvedbeni primer fluidnega stroja po izumu, 25 sl. 6 nadaljnji izvedbeni primer fluidnega stroja po izumu, sl. 7 nadaljnji izvedbeni primer fluidnega stroja po izumu, prirejen za pridobivanje električne energije, sl. 8 nadaljnji izvedbeni primer fluidnega, prirejen za pridobivanje električne energije, sl. 9 nadaljnji izvedbeni primer fluidnega, prirejen za pridobivanje električne energije, 30 sl. 10 fluidni stroj, instaliran v prostem toku, sl. 11 fluidni stroj, instaliran v cevovodu, sl. 12 fluidni stroj, delujoč kot črpalka, sl. 13 izvedbeni primer fluidnega stroja po izumu s sferičnim rotorjem. 4

Načini za izvedbo izuma

Fluidni stroj po sl. 1 sestoji iz kovinskega rezervoarja 1 vode, ki je v svojem zgornjem delu zasnovan z vstopom 2, v svojem spodnjem delu pa z izstopno šobo 3 v obliki ožečega se izstopa. Na zgornjem robu rezervoarja 1 je pritrjen okvir 14, v katerem je vrtljivo uležajena gred 11, katere spodnji odsek je elastičen. V nivoju izstopne šobe 3 je na gredi 11 razporejen iz plastike izdelan rotor 5. Rotor 5 je predstavljen z rotacijskim telesom, katerega zmogljivost je z ravnino 6 naj večjega premera ločena v dva dela. Prvi del 9 rotorja 5, razporejen pod ravnino 6, ima večjo zmogljivost kot drugi del 10 rotoija 5. Na sl. 13 je prikazana analogna izvedba, ki je različna zgolj po obliki rotorja 5, ki je v tem primeru sferičen.

Skozi vstop 2 v rezervoar 1 dovedena voda teče od rezervoarja 1 skozi izstopno šobo 3, pri čemer tok odtekajoče vode povzroči, da se rotor 5 prične kotaliti v krožnem gibanju vzdolž sten izstopne šobe 3. Kotaljenje rotoija 5 vzdolž notranje stene izstopne šobe 3 je omogočeno z elastičnim delom gredi 11. Rotacijsko gibanje rotoija 5 se da uporabiti za pogon različnih orodij ali pa se ga lahko s pomočjo gredi 11 prenese na npr. neprikazan generator električne energije.

Seveda je lahko tudi držalna naprava 4 razporejena pod rotorjem 5, kot je prikazano na sl. 5. Funkcija te izvedbe je enaka kot pri zgoraj omenjenem izvedbenem primeru.

Največji izkoristek se doseže, če je zmogljivost drugega dela 10 rotoija 5, nad ravnino 6 naj večjega premera, približno nič. Idealni izvedbeni primer je ilustriran na sl. 2, po kateri je rotor 5 predstavljen s poloblo, tako da je zmogljivost drugega dela 10 onkraj ravnine največjega premera enaka nič.

Prvi del 9 rotoija 5, ki leži poleg izstopne šobe 3, seveda ni nujno oblikovan kot polobla. Na sl. 3 je prikazana oblika sferičnega segmenta. V splošnem bi zadostovalo, da je rotacijsko telo, npr. elipsoid. Drugi del 10 rotorja 5 je po sl. 3 predstavljen z delom elipsoida. Zmogljivost omenjenega drugega dela 10 rotoija je znatno manjša od zmogljivosti prvega dela 9. Rotor 5 pa je lahko tudi votel.

Na sl. 4 je prikazan izvedbeni primer fluidnega stroja, katerega držalna naprava 4 sestoji iz podpornega območja 8, ki je glede na smer toka fiksirano v izstopni šobi 3 za rotorjem 5. Prvi del 9 iz plastike izdelanega rotorja 5 ima obliko poloble, drugi del 10 pa ima obliko 5 dela elipsoida.

Rotor 5 je prosto razporejen na podpornem območju 8, tako da se kotali po stenah izstopne šobe 3, če fluid prehaja skozi izstopno šobo 3. Zgoraj opisana oblika rotorja 5 zagotavlja, 5 daje rotor 5 s svojim prvim delom 9 večjega volumna stalno obrnjen proti izstopni šobi 3.

Podporno območje 8 se da po višini nastavljati s pomočjo na skici neprikazane nastavljalne naprave. 10 Ena od možnosti uporabe na tak način pridobljene energije leži v namestitvi magnetov 12 v rotor 5, zatem pa se v istem nivoju namesti sistem magnetnih tuljav 13 v steno izstopne šobe 3.

Kotaljenje rotorja 5 ustvarja relativno gibanje med magneti 12 in tuljavami 13, kar ima za 15 posledico indukcijo električnega toka.

Na sl. 6 je prikazana izvedba fluidnega stroja po izumu, katerega rotor 5 nosi kolenasta gred 15. Kolenasta gred 15 je vrtljivo uležajena v okviru 14, katerega središče je identično z osjo izstopne šobe 3. Okvir 14 je lahko razporejen bodisi pod izstopno šobo 3 (kot je 20 prikazano na sl. 6) ali nad izstopno šobo 3 (analogno kot pri zvedbi po sl. 1). Na kolenasti gredi 15 je vrteče se uležajen rotor 5. Dolžina kolena kolenaste gredi 15 je izbrana tako, da je rotor 5 lahko v stiku s steno izstopne šobe 3, vzdolž katere se kotali, gnan s tokom fluida, ki teče skozi izstopno šobo 3. Moment, ki deluje na kolenasto gred 15, se lahko izrabi za npr. pogon generatorja električnega toka. 25

Pridobljeno energijo se po izvebi, prikazani na sl. 7 (analogno kot pri izvedbi, prikazani na sl. 4), lahko uporabi tudi na tak način, daje rotor 5 opremljen s sistemom magnetov 12, v nivoju katerih so v steni izstopne šobe 3 razporejene magnetne tuljave 13, v katerih se zaradi kotaljenja rotorja 5 inducira električni tok.

Na sl. 8 je prikazana izvedba, ki je analogna tisti po sl. 7, toda z razliko, da sta položaja magnetov 12 in tuljav 13 medsebojno zamenjana, tako da se inducirani električni tok odvzema iz rotorja 5. 30 6

Na sl. 9 je prikazana izvedba fluidnega stroja, ki je analogna tisti po sl. 6. Rotor 5 izvedbe po sl. 9 je predstavljen s t.i. obtočnim1 generatorjem 16, katerega magnetna navitja 13 kot tudi magneti 12 so razporejeni v rotorju 5. Hitrejše relativno gibanje med navitji 13 in magneti 12 se da doseči npr. s pomočjo neprikazane epiciklične zobniške enote. 5

Rezervoar 1 vseh zgoraj omenjenih izvedb fluidnega stroja po izumu ni umišljen zgolj kot rezervoar. Omenjeni rezervoar 1 je lahko izdelan npr. z zajezitivjo toka reke ali potoka, kot je prikazano na sl. 10. 10 Rezervoar 1 je lahko predstavljen tudi z npr. delov cevovoda 17, kot je prikazano na sl. 11. Smer toka vode v cevovodu 17 je označena s puščico. Vodni tok v cevovodu 17 vrti rotor 5 na enak način kot pri zgoraj omenjenih izvedbah. Sočasno pa vodni tok pritiska rotor 5 proti podpornemu območju 8. Električni tok se v magnetnih tuljavah 13 inducira na enak način kot pri zgoraj omenjenih izvedbenih primerih. 15

Sklicujoč se na izvedbeni primer po sl. 11 je očitno, da fluidni stroj po izumu ne deluje le v približno navpičnem položaju osi izstopne šobe 3, kot je to pri gravitacijskem iztekanju tekočine, temveč je lahko os izstopne šobe 3 obrnjena poljubno, če se fluid dovaja k izstopni šobi 3 z zadostnim tlakom. 20

Fluid ni zgolj tekočina, saj je stroj funkcionalen celo, če je medij plin, izbiroma zmes plinov in tekočin. Opisani primeri kažejo, da stroj po izumu lahko deluje kot vir momenta in kot generator električnega toka. 25 Ta stroj pa lahko deluje tudi kot črpalka. Takšen izvedbeni primer je prikazan na sl. 12. H gredi 11 je priključeno gonilo 18, ki je lahko elektromotor, ki preko gredi 11 poganja rotor 5. Del gredi lije fleksibilen, tako da kadar se rotor 5 vrti, se prične kotaliti po steni izstopne šobe 3, s čimer se fluid črpa iz rezervoarja 1 v prostor 19. Gonilo 18 je lahko predstavljeno s poljubnim motorjem, izbiroma z ročnim gonilom z ustreznim zobniškim 30 mehanizmom.

Strokovnjak bi fluidni stroj po izumu seveda lahko adaptiral tako, da je rotor 5 fiksiran, 1 flowed-round generator 7 izstopna šoba 3 pa se kotali. Za tako izvedbo mora biti šoba drseče razporejena v ravnini, pravokotni na smer toka. SEDLAČEK Miroslav HOSTIN Stanislav

PATENTN^flSARNA, a.cu>. LJUBLJANA, ČOPOVA H

Claims (5)

1. 5 1. 8 5 1. 8 2. 10 3. 15 4. 20 5. 6. 25 7. 8. Patentni zahtevki Fluidni stroj, obsegajoč rezervoar (1) fluida, ki je opremljen z vstopom (2) in vsaj eno izstopno šobo (3), značilen po tem, da je v tokovnem področju izstopne šobe (3) na držalni napravi (4) in na način, ki omogoča prosto kotaljenje vzdolž notranje stene izstopne šobe (3), razporejen vsaj en kotalni rotor (5), ki ga predstavlja telo rotacijske oblike. Fluidni stroj po zahtevku 1, pri katerem je volumen rotorja (5) ločen z ravnino (6) največjega premera v dva dela (9, 10) različnih kapacitet, pri čemer je prvi del (9) rotorja (5), ki leži poleg izstopne šobe (3), na nasprotni strani glede na izstopno šobo (3) večji od drugega dela (10) rotorja (5). Fluidni stroj po zahtevku 1 ali 2, pri katerem je volumen drugega dela (10) rotorja (5) na nasprotni strani glede na izstopno šobo (3) enak nič. Fluidni stroj po kateremkoli od predhodnih zahtevkov, pri katerem je vsaj del površine prvega dela (9) rotorja (5) poleg izstopne šobe (3) sferične oblike. Fluidni stroj po zahtevku 1, pri katerem je rotor (5) sferične oblike. Fluidni stroj po kateremkoli od predhodnih zahtevkov, pri katerem držalna naprava (4) obsega podporno območje (8), razporejeno v izstopni šobi (3) za rotoijem (5). Fluidni stroj po kateremkoli od predhodnih zahtevkov, pri katerem držalna naprava (4) sestoji iz v okviru (14) vrtljivo uležajene gredi (11), ki drži rotor (5) v osi izstopne šobe (3), gred (11) pa je fleksibilna vsaj na določenem odseku. Fluidni stroj po kateremkoli od predhodnih zahtevkov 1 do 6, pri katerem držalna naprava (4) obsega v okviru (14) vrtljivo uležajeno kolenasto gred (15), ki drži rotor (5) zunaj osi izstopne šobe (3). Fluidni stroj po kateremkoli od predhodnih zahtevkov 1 do 8, pri katerem je rotor (5) opremljen z magneti (12), nasproti katerih so v izstopni šobi (3) razporejene 30 9. 9 magnetne tuljave (13).
2. 10. Fluidni stroj po kateremkoli od predhodnih zahtevkov 1 do 8, pri katerem je rotor (5) opremljen z magnetnimi tuljavami (13), nasproti katerih so v izstopni šobi (3) razporejeni magneti (12).
3. 11. Fluidni stroj po kateremkoli od predhodnih zahtevkov 1 do 8, pri katerem je rotor (5) predstavljen z obtočnim generatorjem (16).
4. 12. Fluidni stroj po kateremkoli od predhodnih zahtevkov, pri katerem je rotor (5) razporejen nevrteče, izstopna šoba (3) pa je drseče razporejena v ravnini, pravokotni na smer prehoda.
5. 13. Fluidni stroj po kateremkoli od predhodnih zahtevkov, pri katerem je rotor (5) povezan z gonilom (18). SEDLAČEK Miroslav HOSTIN Stanislav

   Zanjm^^ 26930EWO-III/99-Iv