WO2006080862A1 - Hochimpulsiver hydrodynamischer motor - Google Patents

Hochimpulsiver hydrodynamischer motor Download PDF

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WO2006080862A1
WO2006080862A1 PCT/PL2006/000005 PL2006000005W WO2006080862A1 WO 2006080862 A1 WO2006080862 A1 WO 2006080862A1 PL 2006000005 W PL2006000005 W PL 2006000005W WO 2006080862 A1 WO2006080862 A1 WO 2006080862A1
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Anatolij Bierjukow
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Granipol Construction
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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03C—POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINES DRIVEN BY LIQUIDS
    • F03C2/00—Rotary-piston engines
    • F03C2/30—Rotary-piston engines having the characteristics covered by two or more of groups F03C2/02, F03C2/08, F03C2/22, F03C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F03C2/308—Rotary-piston engines having the characteristics covered by two or more of groups F03C2/02, F03C2/08, F03C2/22, F03C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in F03C2/08 and having a hinged member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/02—Adaptations for driving vehicles, e.g. locomotives
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    • 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
    • F03B1/00—Engines of impulse type, i.e. turbines with jets of high-velocity liquid impinging on blades or like rotors, e.g. Pelton wheels; Parts or details peculiar thereto
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H23/00—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
    • B63H23/22—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with non-mechanical gearing
    • B63H23/26—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with non-mechanical gearing fluid
    • 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

Definitions

  • the object of the invention consists of a high-impulsive hydrodynamic motor for driving devices of great power, for example of high-performance systems, in particular shafts of propellers.
  • the engine consists of a housing, an engine body, an axle and a core, pressure compensation chambers, bolts and inertial pistons.
  • the engine also has low and high pressure circuits in the form of channels containing the operating medium, e.g. As oil, and supplies.
  • the motor also has a gear and screw-mounted covers and bearings.
  • the construction of the motor described in application no. WO 2005/068839 A1 is characterized in that inertial pistons pivoting in the motor rotor are mounted in the chambers in a number of at least four pieces;
  • a gravitational chamber separated from the rotor by the housing has been formed between the rotor and the body of the motor.
  • the motor has at least one input channel of the operating medium to the gravitational chamber of the high pressure circuit and at least one output channel from the gravitational chamber in the low pressure circuit.
  • the motor shaft is in bearings, which are located in the body and the cover of the engine body, understood.
  • the surface of the rotor has the shape of a cylinder.
  • the construction of the motor ensures a uniform distribution of the inertial forces of the mobile parts of the motor and the permanent repeatability of the physical characteristics of the individual phases of the work of the motor.
  • the dense construction and simple construction assure the engine a long life and reliability. Tests have shown that the engine design is characterized by very high performance and a fixed rotational speed, with input power controlled by the magnitude of the supply pressure. .
  • the object of the invention is to devise the construction of a motor, in particular a hydraulic motor, which will eliminate the need to use additional gearboxes for distributing power and torque to individual motorized installations.
  • the essence of the solution consists according to the invention in that on the immovable axis fixed in the housing of the motor at least one immovable pin is inserted in the form of a cylinder, to the stationary axis in addition a rotary body is inserted, wherein at its inner periphery pressure compensation chamber in a Number of at least four are running.
  • located on the stationary axis an input port from the high pressure circuit and an output port to the low pressure circuit.
  • inertial pistons are mounted in pressure balance chambers on bolts and on the external periphery of Drehkörpes a gear is executed. In essence, at least one input channel of the operating medium is also performed to the compensation chamber of Drehkörpes from the high pressure circuit.
  • the core opening of the inlet duct of the high pressure circuit to the balancing chamber is at an angular distance of 5 ° ⁇ 1 ° from the working zone of the inertial piston working cycle.
  • the engine also has at least one core input passageway of the resource from the balance chamber to the low pressure circuit.
  • an output chamber of the means located in the output channel, an output chamber of the means, wherein the output chamber is in the passive zone of the duty cycle of the inertial piston and has the shape of a truncated cone based on an ellipse.
  • the apex angle of the cone formed in the exit chamber, in the vertical plane to the stationary axis, is at most 20 °.
  • the rotary body of the motor is rotatably mounted on a stationary axis, in bearings, which are located in the rotating body and the lid of the rotating body.
  • the design of the invented engine allows its integration with mechanical transmissions, such as editor, power distribution, and the like. This has an impact on increasing device performance and reducing size, as well as eliminating additional interconnections between devices.
  • FIG. 1 shows a crack of the motor along its stationary axis
  • Figure 2 shows a cross-section through the stationary axis.
  • the motor 1 consists of a housing 2, in which rigid an immovable axis . 3 is attached. On the axis 3, a cylindrical core 4 is fixed. Additive- lent is on the immovable axis 3, in camps 15 .
  • the rotary body 5 is inserted.
  • the bearings 15 are protected by covers 14 which are screwed to the rotary body 5 and the cover 12 of the core 4 by means of screws 16.
  • the cover 12 of the core 4 is fixed to the rotary body 5 by means of screws 13.
  • the housing 2 of the motor 1 consists of two, connected with screws 20 segments. In the rotating body 5_ are located at its inner periphery pressure equalization chamber 6, in which 7 bolts 7 inertial pistons are attached.
  • a gear 9 ⁇ which serves the payment of the motor 1 with a suitably prepared mechanical transmission.
  • an input port 10 from the high pressure circuit and an outlet opening H in the low pressure circuit are also in the stationary axis 3, an input port 10 from the high pressure circuit and an outlet opening H in the low pressure circuit.
  • In the core is also an input channel 17 of the equipment to the pressure compensation chamber 6 of the rotary body 5 from the high pressure circuit.
  • the engine 1 also has an output channel 18 of the operating medium, which is embodied in the core 4, from the pressure compensation chamber 6 of the rotary body 5_ into the low-pressure circuit.
  • an output chamber 19 of the medium in the form of a truncated cone based on an ellipse.
  • the engine 1 is supplied with oil from an external supply pump with a nemi pressure of up to 65 Mpa. Oil is carried out under high pressure through the inlet opening K) and an inlet channel 17 into the balancing chamber 6. The cumulative energy of the pressure acts on the inertial piston 8 . and the resultant circumferential force causes its rotational movement together with the rotary body 5_ relative to the stationary axis 3.
  • Each inertia piston S undergoes two working cycles - one active cycle and one blind cycle.

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Abstract

Ein hochimpulsiver hydrodynamischer Motor, bestimmt für Antrieb von Einrichtungen mit großer Leistung, insbesondere Wellen von Schiff schrauben. Auf der im Gehäuse (2) des Motors (1) befestigten unbeweglichen Achse (3) ost zumindest ein unbeweglicher in Form eines Zylinders eingesetzt. Wobei zu der unbeweglichen Achse (3) zusätzlich ein Drehkörper (5) eingesetzt ist, wobei an seinem inneren Umfang Druckausgleichkammer (6) in einer Anzahl von zumindest vier ausgeführt werden. Darüber hinaus befinden sich an der unbeweglichen Achse (3) eine Eingangsöffnung (19) von dem Hochdruckkreis und eine Ausgangsöffnung (11) zu dem Niederdruckkreis. Zusätzlich sind in Druckaus gleichkammern (6) auf Bolzen (7) Trägheitskolben (8) befestigt und an dem externen Umfang des Drehkörpers (5) ist ein Zahnrad (9) ausgeführt.

Description

HOCHIMPULSIVER HYDRODYNAMISCHER MOTOR
Der Gegenstand der Erfindung besteht aus einem hochimpulsiven hydrodynamischen Motor zum Antrieb von Einrichtungen von großer Leistung, zum Beispiel von Hochleistungsanlagen, insbesondere Wellen von Schiffsschrauben. Der Motor besteht aus einem Gehäuse, einem Motorkörper, einer Achse und einem Kern, Druckausgleichkammern, Bolzen und Trägheitskolben. Der Motor besitzt auch Nieder- und Hochdruckkreise in Form von Kanälen, die das Betriebsmedium, z. B. Öl, ab- und zufuhren. Der Motor besitzt auch ein Zahnrad sowie schraubenbefestigte Deckel und Lager.
Aus internationalen Patentanmeldungen mit den Nummern WO 2005/068839 Al und WO 2005/100778 Al sind ein hochimpulsiver elektrohydrodynamischer Gravitati- ons-Trägheitsmotor eines geschlossenen Zyklus in der Ausfuhrung mit oder ohne Kolben.
Die Konstruktion des in der Anmeldung Nr. WO 2005/068839 Al beschriebenen Motors charakterisiert sich dadurch, dass in dem Motorrotor, in den Kammern auf Bolzen schwenkende Trägheitskolben in einer Anzahl von zumindest vier Stück befestigt sind; außerdem wurde zwischen dem Rotor und dem Körper des Motors eine Gravitationskammer, die von dem Rotor durch das Gehäuse getrennt ist, gebildet. Der Motor besitzt zumindest einen Eingangskanal des Betriebsmediums zur Gravitationskammer von dem Hochdruckkreis und zumindest einen Ausgangskanal aus der Gravitationskammer in den Niederdruckkreis. Die Motorwelle ist in Lagern, die sich im Körper und dem Deckel des Motorkörpers befinden, aufgefasst. Die Oberfläche des Rotors hat die Form eines Zylinders.
Gemäß der Anmeldung stellt die Konstruktion des Motors eine gleichmäßige Verteilung der Trägheitskräfte der mobilen Teile des Motors und die dauerhafte Wiederholbarkeit der physikalischen Charakteristiken der einzelnen Phasen der Arbeit des Motors sicher. Die dichte Bauweise und die einfache Konstruktion versichern dem Motor eine lange Lebensdauer und Zuverlässigkeit. Durch Prüfungen wurde nachgewiesen, der sich konstruierte Motor durch eine sehr hohe Leistungsfähigkeit und einer festen Drehgeschwindigkeit auszeichnet, wobei die Leistung am Eingang durch die Größe des Versorgungsdrucks geregelt wird. ,
In der Anmeldung WO 2005/100778 Al wurde zwecks Vereinfachung der Konstruktion des Motors und der Erhöhung seiner Lebensdauer und Zuverlässigkeit die Konstruktion so verändert, dass von der Einrichtung Trägheitskolben und das Gehäuse der Gravitationskammer entfernt wurden. Diese Ziel wurde^ erreicht, indem Trägheitskolben durch die unmittelbar im Rotor ausgeführten Druckaus,gleichkammer ersetzt wurde. Aufgrund der eingeführten Änderungen wurde eine dichtere Konstruktion des Motors, mit einem höheren Grad der Materialisierung der Energie und mit einer höheren Leistungsfähigkeit erreicht.
Das Wesen der Lösung der Anmeldung WO 2005/100778 Al beruht darauf, dass am Umfang des Motorrotors Druckausgleichlcammer in einer Anzahl von zumindest vier ausgeführt werden, wobei jede Druckausgleichkammer mit einem an dem externen Umfang des Rotors, in der zu der Achse senkrechten Fläche, entlang der Motorwelle ausgeführten Durchflusskanal verbunden ist. Die Konstruktion des Motors sichert in einem größeren Grade die gleichmäßige Verteilung sämtlicher Trägheitskräfte der mobilen Teile des Motors sowie die feste Wiederholbarkeit der physikalischen Charakteristiken der einzelnen Phasen der Motorarbeit.
Das Ziel der Erfindung besteht in der Erarbeitung der Konstruktion eines Motors, insbesondere eines hydraulischen Motors, der die Notwendigkeit der Anwendung zusätzlicher Getrieben zur Verteilung der Leistung und des Drehmoments auf einzelne, motorbetriebene Anlagen eliminieren wird.
Das Wesen der Lösung besteht gemäß der Erfindung darauf, dass auf der im Gehäuse des Motors befestigten unbeweglichen Achse zumindest ein unbeweglicher Bolzen in Form eines Zylinders eingesetzt ist, wobei zu der unbeweglichen Achse zusätzlich ein Drehkörper eingesetzt ist, wobei an seinem inneren Umfang Druckausgleichkammer in einer Anzahl von zumindest vier ausgeführt werden. Darüber hinaus befinden sich an der unbeweglichen Achse eine Eingangsöffnung von dem Hochdruckkreis und eine Ausgangsöffnung zu dem Niederdruckkreis. Zusätzlich sind in Druckausgleichkammern auf Bolzen Trägheitskolben befestigt und an dem externen Umfang des Drehkörpes ist ein Zahnrad ausgeführt. Im Kern wird ebenfalls zumindest ein Eingangskanal des Betriebsmediums zu der Ausgleichkammer des Drehkörpes aus dem Hochdruckkreis ausgeführt. Die im Kern ausgeführte Öffnung der Eingangskanals des Hochdruckkreises zu der Ausgleichkammer befindet sich in einer Winkelentfernung von 5°±1° von der Arbeitszone des Arbeitszyklus des Trägheitskolben. Der Motor hat ebenfalls zumindest einen, im Kern ausgeführten Eingangkanal des Betriebsmittels von der Ausgleichkammer zu dem Niederdruckkreis. Weiter befindet sich im Ausgangskanal eine Ausgangskammer des Mittels, wobei sich die die Ausgangskammer in der passiven Zone des Arbeitszyklus des Trägheitskolben befindet und die Form eines Kegelstumpfs auf Basis einer Ellipse hat. Der Spitzenwinkel des in der Ausgangskammer, in der senkrechten Fläche zu der unbeweglichen Achse gebildeten Kegels beträgt höchstens 20°. Der Drehkörper des Motors ist drehbar auf einer unbeweglichen Achse, in Lagern, die sich im Drehkörper und am Deckel des Drehkörpers befinden, eingesetzt.
Die Konstruktion des erfundenen Motors ermöglicht seine Integration mit mechanischen Getrieben, wie Redaktor, Getriebe zur Leistungsverteilung u. ä. Dies hat einen Einfluss auf die Erhöhung der Leistungsfähigkeit der Einrichtung und Verminderung der Größe sowie ermöglicht die Beseitigung zusätzlicher Verbindungen zwischen den Einrichtungen.
Die gleichmäßige Verteilung sämtlicher Trägheitskräfte der beweglichen Teile des Motors und die dichte Bauweise sowie die einfache Konstruktion sichern dem Motor eine lange Lebensdauer und Zuverlässigkeit. In den Prüfungen wurde nachgewiesen, dass sich der konstruierte Motor durch eine sehr hohe Leistungsfähigkeit auszeichnet.
Der hochimpulsiver hydrodynamischer Motor wird gemäß einem Ausführungsbeispiel auf der Abbildung dargestellt; die Abbildung 1 zeigt einen Riss des Motors entlang seiner unbeweglichen Achse und die Abbildung 2 einen Querschnitt durch die unbewegliche Achse.
Der Motor 1 besteht aus einem Gehäuse 2, in dem steif eine unbewegliche Achse 3. befestigt ist. An der Achse 3 ist fest ein zylinderförmiger Kern 4 befestigt. Zusatz- lieh ist auf der unbeweglichen Achse 3, in Lagern 15. der Drehkörper 5 eingesetzt. Die Lager 15 werden durch Deckel 14^ die zum Drehkörper 5 und dem Deckel 12 des Kerns 4 mittels Schrauben 16 angeschraubt werden, geschützt. Der Deckel 12 des Kerns 4 ist an den Drehkörper 5 mittels Schrauben 13. befestigt. Das Gehäuse 2 des Motors 1 besteht aus zwei, mit Schrauben 20 verbundenen Segmenten. Im Drehkörper 5_ befinden sich an seinem inneren Umfang Druckausgleichkammer 6, in denen an Bolzen 7 Trägheitskolben 8 befestigt sind. Zusätzlich befindet sich am externen Umfang des Drehkörpers 5_ ein Zahnrad 9± das der Verzahlung des Motors 1 mit einem entsprechend vorbereiteten mechanischen Getriebe dient. Weiter befinden sich in der unbeweglichen Achse 3 eine Eingangsöffnung 10 vom Hochdruckkreis und eine Ausgangsöffnung H in den Niederdruckkreis. Im Kern befindet sich auch ein Eingangkanal 17 des Betriebsmittels zu der Druckausgleichkammer 6 des Drehkörpers 5 aus dem Hochdruckkreis. Der Motor 1 hat ebenfalls einen im Kern 4 ausgeführten Ausgangskanal 18 des Betriebsmittels von der Druckausgleichkammer 6 des Drehkörpers 5_ in den Niederdruckkreis. Darüber hinaus befindet sich in dem Ausgangskanal 18_eine Ausgangskammer 19 des Medium in Form eines Kegelstumpfs auf Basis einer Ellipse.
Der Motor 1 wird mit Öl von einer externen Versorgungspumpe mit einem Nemidruck von bis zu 65 Mpa versorgt. Öl wird unter Hochdruck durch die Eingangsöffnung K) und einen Eingangskanal 17 in die Ausgleichkammer 6 ausgeführt, Die kumulierte Energie des Drucks wirkt auf den Trägheitskolben 8. und die resultierende Umkreiskraft verursacht seine Drehbewegung zusammen mit dem Drehkörper 5_ im Verhältnis zu der unbeweglichen Achse 3.
Jeder Trägheitskolben S geht zwei Arbeitszyklen - einen Wirk- und einen Blindzyklus durch.
BEZEICHNUNGEN, DIE IN DER BESCHREIBUNG VERWENDET WURDEN
(1) Motor
(2) Gehäuse
(3) Achse
(4) Kern
(5) Drehkörper
(6) Druckausgleichkammer
(J) Bolzen
(8) Trägheitskolben
(9) Zahnrad
(10) Eingangsöffnung
(H) Ausgangsöffnung
(12) Deckel
(13) Schrauben
(14) Deckel
(15) Lager
(16) Schrauben
(17) Eingangkanal
(18) Ausgangskanal
(19) Ausgangskammer
(20) Schrauben

Claims

PATENTSPRÜCHE
1. Der Gegenstand der Erfindung besteht aus einem hochimpulsiven hydrodynamischen Motor, mit einem Gehäuse, einem Körper, einer Achse mit Kern, Druckaus- gleichkammern, Bolzen, Trägheitskolben, Hoch- und Niederdruckkanälen, einem Zahnrad, einem Deckel, einer Eingangs- und einer Ausgangsöffnung des Betriebsmittels sowie Befestigungsschrauben dadurch gekennzeichnet, dass auf einer im Gehäuse (2) des Motors (1) steif eingesetzten unbeweglichen Achse (3) zumindest ein unbeweglicher zylinderförmiger Kern (4) eingesetzt ist, wobei sich an der unbeweglichen Achse (3) ein Drehkörper (5) befindet, wobei sich an seinem innerem Umfang Druckausgleichkammer (6) in einer Anzahl von zumindest vier und in der unbeweglichen Achse (3) eine Eingangsöffnung (10) aus dem Niederdruckkreis und eine Ausgangsöffnung (H) in den Niederdruckkreis befinden.
2. Der Motor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass in den Druckausgleichkammern (6) auf Bolzen (7) Trägheitskolben (8) eingesetzt sind.
3. Der Motor nach Anspruch 1 zeichnet sich dadurch aus, dass sich am externen Umfang des Drehkörpers (5) ein Zahnrad (9) befindet.
4. Der Motor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass er einen im Kern (4) ausgeführten mindestens einen Eingangskanal (17) des Betriebmittels aus dem Hochdruckkreis in die Ausgleichkammer (6) des Drehkörpers (5) besitzt.
5. Der Motor nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass sich die Öffnung des Eingangskanals (17) aus dem Hochdruckkreis im Kern (4) in die Ausgleichskammer (6) in einer Winkelentfernung 5°±1° von der Arbeitszone des Arbeitszyklus des Trägheitskolben (8) befindet.
6. Der Motor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass er einen im Kern (4) ausgeführten, mindestens einen Ausgangskanal (18) des Betriebsmittels aus der Ausgleichskammer (6) des Drehkörpers (5) in den Niederdruckkreis besitzt.
7. Der Motor nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass im Ausgangskanal (18) eine Ausgangskammer (19) des Mittels ausgeführt ist, wobei sich die Ausgangskammer (19) in der passiven Zone des Arbeitszyklus des Trägheitskolben (8) befindet und die Form eines Kegelstumpf auf Basis einer Ellipse hat.
8. Der Motor nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Spitzenwinkel des in der Ausgangskammer (19) in der senkrechten Fläche zu der unbeweglichen Achse (3) gebildeten Kegels maximal 20° beträgt.
9. Der Motor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Drehkörper (5) des Motors (V) drehbar auf der unbeweglichen Achse (3) in Lagern (15), die sich im Drehkörper (5) und im Deckel (12) des Drehkörpers (5) befinden, gesetzt ist.
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