WO2009003261A2 - Electrodynamic rotary closed-circuit machine - Google Patents

Electrodynamic rotary closed-circuit machine Download PDF

Info

Publication number
WO2009003261A2
WO2009003261A2 PCT/BY2008/000005 BY2008000005W WO2009003261A2 WO 2009003261 A2 WO2009003261 A2 WO 2009003261A2 BY 2008000005 W BY2008000005 W BY 2008000005W WO 2009003261 A2 WO2009003261 A2 WO 2009003261A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor
chamber
channels
housing
cone
Prior art date
Application number
PCT/BY2008/000005
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Other versions
WO2009003261A3 (en
Inventor
Anatolij Semenovich Berjukov
Original Assignee
Zakrytoje Aktsionernoje Obschestvo 'alsan-Bi'
Zakrytoje Aktsionernoje Obschestvo 'termeks'
Britson Trade Inc.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zakrytoje Aktsionernoje Obschestvo 'alsan-Bi', Zakrytoje Aktsionernoje Obschestvo 'termeks', Britson Trade Inc. filed Critical Zakrytoje Aktsionernoje Obschestvo 'alsan-Bi'
Publication of WO2009003261A2 publication Critical patent/WO2009003261A2/en
Publication of WO2009003261A3 publication Critical patent/WO2009003261A3/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03GSPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for

Definitions

  • the invention relates to the field of engineering, energy, shipbuilding and is intended for the power supply of high
  • JO power for example, ship propeller shafts, industrial power generators and other similar objects of technology.
  • ship propeller shafts for example, ship propeller shafts, industrial power generators and other similar objects of technology.
  • industrial power generators for example, ship propeller shafts, industrial power generators and other similar objects of technology.
  • a known method and device for converting energy into mechanical energy of rotation of the rotor (1) The working body is placed in a closed
  • a rotor with a working fluid cavity is placed inside a hollow and sealed housing connected to a source of j g of energy, and the energy carrier is passed through the housing cavity into the rotor cavity through the end walls of the rotor, while the cavity in the rotor is used as a heat exchanger for cooling energy, technological and refrigeration systems installations.
  • a curved line for the formation of the cavity of the rotor use a spiral of Archimedes, o about or the involute of a circle (circle), or an ellipse, or a parabola, or perbola, or cardioid.
  • the rotor cavity is communicated with a heat generator, while the rotor is installed in the housing using a rotation unit and is provided with a cavity for the working fluid, which is closed, covering the axis of rotation and having at least one curved surface from a section of one of the above curves lines.
  • the rotor cavity is communicated with the energy source using a heat pipe.
  • the heat pipe is placed in the rotor shaft or in the end wall of the rotor cavity, while the rotor cavity is connected to the feed chamber of the working fluid and the chamber of the removal of the working fluid from the rotor cavity by channels in the rotor shaft, and the housing wall is provided with a cavity designed to accommodate the energy carrier.
  • the chamber for accommodating the energy carrier has channels for supplying and discharging the energy carrier, while the rotor with the working medium cavity is installed in the rotor of the mechanism coaxially with this rotor and is rigidly fixed on it and equipped with a heat generator, and internal energy is supplied to the working medium in the rotor cavity by water supply from a reservoir to a device by gravity or by force.
  • a disadvantage of the known technical solution is the use of an open system for supplying a working medium and a low-efficient heat exchange system between the rotor and the housing, which reduces the efficiency of the device.
  • a rotary hydraulic machine with axial inlet and peripheral outlet pipes (2) is proposed.
  • the machine contains a housing, a working body in the form of a rotor with hydraulic channels and connected to the drive shaft.
  • the rotor is made in the form of bodies of revolution, for example a hemisphere or a truncated cone with a receiving chamber in a narrow part of the rotor.
  • hydraulic channels are made in the form of multi-helical branching and diverging spirals from the chamber to the periphery.
  • the outputs of the channels are located either at the periphery in the wide part of the rotor or at its end.
  • Patent (3) describes a rotary hydraulic motor containing an external thermal energy source, working chambers that are fixed relative to the axis of the working shaft and filled with a liquid working fluid with continuously varying volumes during a revolution of the working shaft.
  • the mechanism for converting the expansion energy of the liquid working fluid into the mechanical rotational energy of the working shaft and the switchgear provides the filling phases when the working chambers are connected to the supply line and the displacement phase in which the working chambers are connected to the drain line, as well as the intermediate phases in which the working chambers have minimal volumes and are disconnected from both highways.
  • the liquid working fluid has a thermal volume expansion coefficient greater than that of the walls of the working chambers.
  • Supply line, drain line, refrigerator, safety valves and pipelines connecting the working chambers through the safety valves with the drain line.
  • the distribution device provides the phases of volumetric thermal expansion, in which the conversion of thermal energy into mechanical energy occurs, the refrigerator is included in the hydraulic connection of the supply and drain lines, and external thermal energy is constantly supplied to the working chambers.
  • the working chambers are located around a circle with the possibility of circular motion, consistent with the rotation of the working shaft, and external thermal energy is supplied to the working chambers in the phase of thermal volume expansion.
  • Patent application (4) proposes a rotary engine with pistons rotating in the rotor chambers, which are made in the shape of a four-pointed star.
  • the working fluid is supplied under pressure to the rotor chambers and ensures its rotation.
  • a rotary hydraulic motor with oscillating inertial pistons (5) is also known.
  • the engine rotor contains at least four oscillating inertial pistons mounted on the pivots, preferably on a floating bearing.
  • an annular gravitational chamber is made, separated from the rotor by an assembly sleeve, which consists of at least four segments attached to the motor casing.
  • Each segment of the sleeve of the gravitational chamber preferably ends at one end with an inlet and at the other end with a double outlet, creating a labyrinth seal at the junction of two adjacent segments.
  • the engine housing also contains two pairs of control windows, one pair of windows is located in the idle zone of the inertial piston, and the second pair of windows is in the working area of the inertial piston.
  • Each inertial piston is provided with a channel for lubricating the piston bearing.
  • the gravity chamber is configured to adjust its volume by means of an adjusting screw.
  • a disadvantage of the known technical solutions is the technological complexity of the manufacture of the rotor and the low operational reliability of such structures as a whole.
  • the closest in design to the offer- To the invention a pulsed gravitational inertial closed-loop engine, which was chosen as a prototype (6).
  • the engine comprises a housing with a rotor located therein.
  • decompression chambers are made in an amount of at least four. Each pair of chambers is configured to periodically communicate with the intake and exhaust channels of the working fluid.
  • High-pressure channels are placed in the engine housing perpendicular to the outer generatrix of the cylindrical surface of the rotor and are connected to the intake chambers, which are made in the form of a truncated cone of ellipsoidal shape.
  • the decompression chambers in cross section are made in the form of an ellipse, with the ratio of the diameter of the rotor D po. to the diameter of the decompression chamber d dk selected from the calculation: D po .> 9d dk .
  • the length of the inlet channel is not more than 85% of the stroke length of the decompression chamber in the duty cycle along the outer forming cylindrical surface of the rotor.
  • the total volume of the compression chambers together with the volume of the intake channels in the phase of the working cycle will be no more than 95% of the maximum volume of the working fluid pumped in the phase of the working cycle to provide an engine drive.
  • the magnitude of the angular displacement of the decompression chamber in the working phase for one revolution of the rotor is (72 ⁇ 2) °, and the magnitude of its angular displacement in the dead zone is (20 ⁇ 2) °.
  • a gravitational chamber is placed in the engine casing, formed between the inner cylindrical surface of the casing and a special shell in the form of a sleeve mounted on the inner cylindrical surface of the casing with the possibility of tight fit to the cylindrical surface of the rotor.
  • the sleeve is made by a team of four segments, which are mounted by means of fixing bolts with spacer sleeves, providing the formation of the specified cylindrical cavity.
  • Each hub segment is equipped with a calibration hole with an adjusting bolt to provide one-way him moving the segment.
  • the magnitude of the indicated displacement is set by the adjusting bolt.
  • the ends of the segments are provided with grooves with the possibility of forming labyrinth seals at the joints.
  • Bearing assemblies are mounted in the housing and the cover, on which the rotor output shaft is mounted. Bearing units are closed by front and rear covers.
  • the rotor shaft, as well as the covers, are equipped with sealing glands to prevent leakage of the working fluid - hydraulic oil.
  • the motor housing at the base contains holes for mounting to a foundation or a supporting frame.
  • the engine is driven from an external closed hydraulic circuit by a hydraulic pump by supplying a working medium under pressure - industrial oil through high pressure channels into the decompression chambers of the rotor. Oil under a pressure of about 65 MPa is pumped into the high-pressure channel and then through two inlet channels located in front of the working zone, tangentially, in opposite directions directed by jets, is injected simultaneously into decompression chambers opposite to the rotor.
  • the hydrostatic compression energy of the working medium is converted in the decompression chamber to the kinetic rotational energy of the working medium flow, which rotates the rotor and creates a torque on the motor shaft.
  • two other decompression chambers placed on the rotor at the same time are located in the “dead” idle zone of the working cycle and, as the rotor rotates, communicate with the chamber and the exhaust channel, due to which the used oil from these chambers is discharged and the cycle repeats.
  • the working stroke where oil is injected into one pair of decompression chambers
  • the “dead” cycle where waste oil is removed from the other pair of decompression chambers through the exhaust channel.
  • the disadvantage of the prototype is the low degree of conversion of the energy of the hydrostatic pressure of the working medium into the mechanical energy of rotation of the rotor, which is due to structural disadvantages of the geometric shape of the decompression chambers of the rotor and leads to a decrease in the efficiency of the device as a whole.
  • the objective of the invention is to remedy these disadvantages and improve the technical characteristics of the device.
  • the electrohydrodynamic rotary machine is a closed cycle, containing a closed hydraulic circuit with a pump, a rotary motor, in the housing of which a shaft with a rotor is mounted, on the outer cylindrical surface of which at least four decompression chambers with intake channels are made, as well as exhaust channels made in the housing and connected with an annular gravitational chamber placed around the rotor between the housing and the prefabricated annular shell in the form of at least four seconds
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a closed loop electrohydrodynamic rotor machine.
  • Figure 2 is a General view of the engine in cross section.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a rotor decompression chamber.
  • Figure 4 is a vector diagram of the decomposition of the forces of the hydraulic fluid flow in the decompression chamber of the rotor.
  • the electrohydrodynamic rotary machine 1 contains a rotary engine 2, which is functionally connected to a closed hydraulic circuit 3, an electric generator 4 and an external distribution electric network 5.
  • the rotary engine 2 includes a housing 6 with an output shaft 7 and a rotor 8 mounted on it, on an external cylindrical of the surface .9 of which at least four decompression chambers 10 with inlet channels 11 are made.
  • the smaller base “C” of the cone of the chamber 10 is associated with the inlet channel 11.
  • an annular gravity chamber 12 formed by a prefabricated annular shell 13, consisting of four segments 14, mounted on the inner cylindrical surface 15 of the housing 6 with fixing screws 16 with spacer sleeves 17.
  • the segments 14 contain the missing adjustment screws 18 through calibration and adjustment holes 19 connecting the gravity chamber 12 with the intake channels 11.
  • the segments 14 at the ends contain grooves 20 and 21, which together form a labyrinth seal 22.
  • An exhaust channel 23 is made in the housing 6 of the engine 2 with an exhaust chamber 24 connected to a closed hydraulic circuit 3 through a low pressure channel 25 with a distribution manifold 26 through a drain pipe system 27 with a circulation tank 28.
  • the high pressure channel (not shown) the housing 6 of the engine 2 by a system of high pressure pipelines 29 of the hydraulic circuit 3, through the distribution manifold 30 by a pipe 51 connected to the storage batteries 31, the distribution manifold 32, pulse accumulators compensator 33 and high pressure pumps 34 through pipelines 48 provided with bypass valves 35.
  • the closed hydraulic circuit 3 also includes a starter battery 36 for starting the start pump 47, connected to the pipe 50 and a backup high pressure pump 37 for manual emergency start, return system pipelines 38 with coarse filters 39, pipelines 40 with fine filters 41, high pressure hydraulic pumps 34.
  • An electric generator 4 is connected to the output shaft 7 of the engine 2 through an elastic coupling 46 and connected to an external distribution network 5 through a voltage regulator (PH) 42, which The first one is electrically connected to the main switchboard (main switchboard) 43, the secondary consumer disconnection switchboard (SHOVP) 44 and the closed-circuit load distribution switchboard (SHRN) 45.
  • PH voltage regulator
  • Electrohydrodynamic rotary machine closed loop 1 operates as follows. Fill the circulation tank 28 of the closed hydraulic circuit 3 with a working fluid-hydraulic medium, for example, industrial oil.
  • the starting battery 36 starts the starting pump 47 and the oil from the circulation tank 28 through the return pipe system 38 with coarse filters 39 through fine filters 41, the pipe 40 and the distribution manifold 32 with a bypass valve 35 are supplied to the pulse compensation batteries 33 and to the batteries- drives 31 until operating pressure of 25MPa is reached.
  • the operating pressure is regulated by the bypass valve 35, and the excess oil through the return pipe (not shown) is discharged into the circulation tank 28.
  • the oil is heated to a temperature of about 95 0 C.
  • the segments 14 When oil is supplied to the annular gravity chamber 12 due to pressure, the segments 14 constantly compress the cylindrical surface of the rotor 8 due to the possibility of shifting one end of the segment 14 in the radial direction along the adjusting screw 18 and due to the movable design of the mechanical labyrinth seal 22 grooves 20 and 21. Calibration and adjustment the holes 19 are made in a special shape (not shown in the drawing) and together with the inlet channels 11 provide the formation of a vortex flow of the working medium in decompression chambers 10.
  • This design guarantees the elimination of the development of reverse hydraulic shock in the stream when oil is admitted to the decompression chamber 10 and, as a result, braking of the rotor 8 with loss of power on the shaft 7, while the gravitational chamber 12 compensates for the effect of anti-gravity “flooding” of the rotor 8 at high rotational speeds, which also reduces engine power loss 2.
  • This design decompression chamber 10 provide, in comparison with the prototype, the creation of a very effective vortex flow of a liquid working medium when it is injected through the inlet channel 11 into the cavity of the decompression chamber 10.
  • is the efficiency of turbulent conversion of thermal energy into kinetic energy
  • r y s Fig. 4 is a vector diagram of the decomposition of the forces of the hydraulic fluid of the working fluid in the decompression chamber 10 of the rotor 8, where the vectors C and D correspond to the forces acting in the "baric valley", the resultant of which is directed to the center of the vortex flow and provides an effective reduction pressure in

Abstract

The invention relates to mechanical engineering and can be used for power supply to high-power devices, for example ship propeller shafts, industrial electric generators and the similar technical devices. The inventive electrodynamic rotary machine comprises a closed hydraulic circuit with a pump and a rotary engine. Decompression chambers are made on the cylindrical surface of the engine rotor. The cross-section of the decompression chambers is in the form of truncated cones with an apex angle α = (19-22)°. The base of the cone is conjugated with an input channel. A distance between the small and large bases of the cone of the chamberis not less than 14-16% of the length of the input channels. Output channels connected to an annular gravitation chamber are made in the body. Four segments are secured inside the body in such a way that they are displaceable in one way by means of an adjusting screw. The input channels are coupled to hydraulic storage collectors and the output channels are coupled to a circulating tank. Said tank is coupled by means of pumps to the storage collectors. The pipeline of the storage-collectors is provided with a distribution manifold which is linked to compensating accumulators and is connected to the pump. The rotor shaft is connected to an electric power generator. Said invention makes it possible to improve the power and operational parameters of an electrodynamic rotary machine.

Description

5 ЭЛЕКТРОГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ РОТОРНАЯ 5 ELECTROHYDRODYNAMIC ROTARY
МАШИНА ЗАМКНУТОГО ЦИКЛАCLOSED CYCLE MACHINE
Область применения.Application area.
Изобретения относится к области машиностроения, энергетики, судостроения и предназначено для энергоснабжения устройств высокойThe invention relates to the field of engineering, energy, shipbuilding and is intended for the power supply of high
JO мощности, например, валов корабельных винтов, промышленных электрогенераторов и других подобных объектов техники. Уровень техники.JO power, for example, ship propeller shafts, industrial power generators and other similar objects of technology. The prior art.
Известен способ и устройство преобразования энергии в механическую энергию вращения ротора (1). Рабочее тело помещают в замкну-A known method and device for converting energy into mechanical energy of rotation of the rotor (1). The working body is placed in a closed
12 тую полость ротора, охватывающую его ось вращения, стенки которой имеют, по крайней мере, одну криволинейную поверхность, образованную отрезком кривой линии. Для размещения рабочего тела используют кольцевую полость. В качестве рабочего тела, в частности, используют жидкость высокой плотности. Полость ротора сообщают с источником12th cavity of the rotor, covering its axis of rotation, the walls of which have at least one curved surface formed by a segment of a curved line. An annular cavity is used to accommodate the working fluid. As a working fluid, in particular, high density liquid is used. The rotor cavity communicates with the source
20 давления гидростатического давления и с системой охлаждения энергетических и технологических установок, а также с источником энергии с помощью камеры, охватывающей вал ротора и предназначенной для размещения энергоносителя. Ротор с полостью рабочего тела помещают внутри пустотелого и герметичного корпуса, соединенного с источником j г энергии, а энергоноситель пропускают через полость корпуса в полость ротора через торцевые стенки ротора, при этом полость в роторе используют в качестве теплообменного аппарата системы охлаждения энергетических, технологических и холодильных установок. В качестве кривой линии для формирования полости ротора используют спираль Архимеда, оо или эвольвенту круга (окружности), или эллипс, или параболу, или ги- перболу, или кардиоиду. Полость ротора сообщают с генератором теплоты, при этом ротор установлен в корпусе с помощью узла вращения и снабжен полостью для рабочего тела, которая выполнена замкнутой, охватывающей ось вращения и имеющей, по крайней мере, одну криволи- нейную поверхность из отрезка одной из указанных выше кривой линии.20 hydrostatic pressure and with a cooling system of power and technological installations, as well as with an energy source using a camera covering the rotor shaft and designed to accommodate the energy carrier. A rotor with a working fluid cavity is placed inside a hollow and sealed housing connected to a source of j g of energy, and the energy carrier is passed through the housing cavity into the rotor cavity through the end walls of the rotor, while the cavity in the rotor is used as a heat exchanger for cooling energy, technological and refrigeration systems installations. As a curved line for the formation of the cavity of the rotor, use a spiral of Archimedes, o about or the involute of a circle (circle), or an ellipse, or a parabola, or perbola, or cardioid. The rotor cavity is communicated with a heat generator, while the rotor is installed in the housing using a rotation unit and is provided with a cavity for the working fluid, which is closed, covering the axis of rotation and having at least one curved surface from a section of one of the above curves lines.
Полость ротора сообщена с источником энергии с помощью тепловой трубки. Тепловая трубка размещена в валу ротора или в торцевой стенке полости ротора, при этом полость ротора каналами в валу ротора соеди- нена с камерой подачи рабочего тела и камерой отвода рабочего тела из полости ротора, а стенка корпуса снабжена полостью, предназначенной для размещения энергоносителя. Камера для размещения энергоносителя имеет каналы для подвода и отвода энергоносителя, при этом ротор с полостью рабочего тела установлен в роторе механизма соосно этому ротору и жестко закреплен на нем и снабжено генератором теплоты, а внут- реннюю энергию рабочему телу в полости ротора сообщают путем подачи воды из водоема в устройство самотеком или принудительно.The rotor cavity is communicated with the energy source using a heat pipe. The heat pipe is placed in the rotor shaft or in the end wall of the rotor cavity, while the rotor cavity is connected to the feed chamber of the working fluid and the chamber of the removal of the working fluid from the rotor cavity by channels in the rotor shaft, and the housing wall is provided with a cavity designed to accommodate the energy carrier. The chamber for accommodating the energy carrier has channels for supplying and discharging the energy carrier, while the rotor with the working medium cavity is installed in the rotor of the mechanism coaxially with this rotor and is rigidly fixed on it and equipped with a heat generator, and internal energy is supplied to the working medium in the rotor cavity by water supply from a reservoir to a device by gravity or by force.
Недостатком известного технического решения является использование открытой системы подачи рабочей среды и низко эффективная система теплообмена между ротором и корпусом, что снижает коэффи- циент полезного действия устройства.A disadvantage of the known technical solution is the use of an open system for supplying a working medium and a low-efficient heat exchange system between the rotor and the housing, which reduces the efficiency of the device.
Предложена роторная гидравлическая машина с осевым входным и периферийным выходным патрубками (2). Машина, содержит корпус, рабочий орган в виде ротора с гидравлическими каналами и соединенный с валом привода. Ротор выполнен в виде тел вращения, например полусферы или усеченного конуса с приемной камерой в узкой части ротора. Внутри объема ротора выполнены гидравлические каналы в виде многозаходных винтовых разветвляющихся и расходящихся от камеры к периферии спиралей. Выходы каналов расположены или на периферии в широкой части ротора или на его торце. Гидравлические каналы в сече- нии имеют круглую или любую другую форму, причем винты спирали выполнены под углом ^=n , где n>0 с заданным шагом от 0,5 до 1 высоты ротора вдоль его оси, а приемная камера выполнена в виде усеченного конуса.A rotary hydraulic machine with axial inlet and peripheral outlet pipes (2) is proposed. The machine contains a housing, a working body in the form of a rotor with hydraulic channels and connected to the drive shaft. The rotor is made in the form of bodies of revolution, for example a hemisphere or a truncated cone with a receiving chamber in a narrow part of the rotor. Inside the rotor volume, hydraulic channels are made in the form of multi-helical branching and diverging spirals from the chamber to the periphery. The outputs of the channels are located either at the periphery in the wide part of the rotor or at its end. The hydraulic channels in the section have a round or any other shape, and the spiral screws made at an angle ^ = n, where n> 0 with a given step from 0.5 to 1 of the height of the rotor along its axis, and the receiving chamber is made in the form of a truncated cone.
Недостатком такой роторной машины является технологически сложно выполнимые гидравлические каналы ротора, а также не достаточно эффективное преобразование кинетической энергии рабочей среды в механическую энергию вращения ротора.The disadvantage of such a rotary machine is the technologically difficult hydraulic channels of the rotor, as well as the insufficiently efficient conversion of the kinetic energy of the working medium into the mechanical energy of rotation of the rotor.
В патенте (3) описан роторный гидравлический двигатель, содержащий источник внешней тепловой энергии, рабочие камеры, непод- вижно расположенные относительно оси рабочего вала и заполненные жидким рабочим телом с непрерывно изменяющимися объемами в течение оборота рабочего вала. Механизм преобразования энергии расширения жидкого рабочего тела в механическую энергию вращения рабочего вала и распределительное устройство, обеспечивают фазы наполнения, когда рабочие камеры подключены к питающей магистрали и фазы вытеснения, в которых рабочие камеры подключены к сливной магистрали, а также промежуточные фазы, в которых рабочие камеры имеют минимальные объемы и отключены от обеих магистралей. Жидкое рабочее тело имеет коэффициент теплового объемного расширения, больший, чем у стенок рабочих камер. Питающая магистраль, сливная магистраль, холодильник, предохранительные клапаны и трубопроводы, соединяющие рабочие камеры через предохранительные клапаны со сливной магистралью. Согласно изобретению распределительное устройство обеспечивает фазы объемного теплового расширения, в которых происходит преобразование тепловой энергии в механическую, при этом холодильник включен в гидравлическое соединение питающей и сливной магистралей, а внешняя тепловая энергия постоянно подводится к рабочим камерам. Рабочие камеры расположены по окружности с возможностью кругового движения, согласованного с вращением рабочего вала, а внешняя тепловая энергия подводится к рабочим камерам в фазе теплового объемного расширения.Patent (3) describes a rotary hydraulic motor containing an external thermal energy source, working chambers that are fixed relative to the axis of the working shaft and filled with a liquid working fluid with continuously varying volumes during a revolution of the working shaft. The mechanism for converting the expansion energy of the liquid working fluid into the mechanical rotational energy of the working shaft and the switchgear provides the filling phases when the working chambers are connected to the supply line and the displacement phase in which the working chambers are connected to the drain line, as well as the intermediate phases in which the working chambers have minimal volumes and are disconnected from both highways. The liquid working fluid has a thermal volume expansion coefficient greater than that of the walls of the working chambers. Supply line, drain line, refrigerator, safety valves and pipelines connecting the working chambers through the safety valves with the drain line. According to the invention, the distribution device provides the phases of volumetric thermal expansion, in which the conversion of thermal energy into mechanical energy occurs, the refrigerator is included in the hydraulic connection of the supply and drain lines, and external thermal energy is constantly supplied to the working chambers. The working chambers are located around a circle with the possibility of circular motion, consistent with the rotation of the working shaft, and external thermal energy is supplied to the working chambers in the phase of thermal volume expansion.
Недостатком такого гидравлического двигателя является низкий коэффициент преобразования энергии тепловой энергии в энергию вра- щения ротора и, как следствие, не высокая экономическая эффективность двигателя.The disadvantage of such a hydraulic motor is the low coefficient of conversion of thermal energy into rotational energy and, as a consequence, the low economic efficiency of the engine.
В патентной заявке (4) предложен роторный двигатель с вращающимися в камерах ротора поршнями, которые выполнены в форме четырехконечной звезды. Рабочее тело подают под давлением в камеры ротора и обеспечивают его вращение. Известен также роторный гидравлический двигатель с осциллирующими инерционными поршнями (5). Ротор двигателя содержит посаженные на шкворнях осцилирующие инерционные поршни в количестве не менее четырех, предпочтительно на плавающем подшипнике. Между ротором и корпусом двигателя вы- полнена кольцевая гравитационная камера, отделенная от ротора сборной втулкой, которая состоит как минимум из четырех сегментов, прикрепленных к корпусу двигателя. Каждый сегмент втулки гравитационной камеры заканчивается предпочтительно с одного конца впускным отверстием, а с другого конца двойным выпускным отверстием, создавая на стыке двух соседних сегментов лабиринтное уплотнение. Корпус двигателя содержит также две пары контрольных окон, одна пара окон размещена в зоне холостого хода инерционного поршня, а вторая пара окон - в рабочей зоне инерционного поршня. Каждый инерционный поршень снабжен каналом для смазки подшипника поршня. Гравитационная ка- меры выполнена с возможностью регулировки ее объема посредством регулирующего винта.Patent application (4) proposes a rotary engine with pistons rotating in the rotor chambers, which are made in the shape of a four-pointed star. The working fluid is supplied under pressure to the rotor chambers and ensures its rotation. Also known is a rotary hydraulic motor with oscillating inertial pistons (5). The engine rotor contains at least four oscillating inertial pistons mounted on the pivots, preferably on a floating bearing. Between the rotor and the motor casing, an annular gravitational chamber is made, separated from the rotor by an assembly sleeve, which consists of at least four segments attached to the motor casing. Each segment of the sleeve of the gravitational chamber preferably ends at one end with an inlet and at the other end with a double outlet, creating a labyrinth seal at the junction of two adjacent segments. The engine housing also contains two pairs of control windows, one pair of windows is located in the idle zone of the inertial piston, and the second pair of windows is in the working area of the inertial piston. Each inertial piston is provided with a channel for lubricating the piston bearing. The gravity chamber is configured to adjust its volume by means of an adjusting screw.
Недостатком известных технических решений является технологическая сложность изготовления ротора и не высокая эксплуатационная надежность таких конструкций в целом. Наиболее близок по конструктивному исполнению к предлагаемо- му изобретению импульсный гравитационно-инерционный двигатель замкнутого цикла, который и выбран в качестве прототипа (6). Двигатель содержит корпус с размещенным в нем ротором. На внешней цилиндрической поверхности ротора выполнены декомпрессионные камеры в ко- личестве не меньше четырех. Каждая пара камер выполнена с возможностью периодического сообщения с каналами впуска и выпуска рабочего тела. Каналы высокого давления размещены в корпусе двигателя перпендикулярно к внешней образующей цилиндрической поверхности ротора и связанны с камерами впуска, которые выполнены в форме усечен- ного конуса эллипсоидальной формы. Декомпрессионные камеры в поперечном сечении выполнены в форме эллипса, при этом отношение диаметра ротора Dpoт. к диаметру декомпрессионной камеры dдк выбрано из расчета: Dpoт.> 9dдк. Длина канала впуска составляет не более 85% длины хода декомпрессионной камеры в рабочем цикле по внешней об- разующей цилиндрической поверхности ротора. Суммарный объем де- компрессионных камер вместе с объемом каналов впуска в фазе рабочего цикла составят не более 95% максимального объема рабочего тела, закачиваемого в фазе рабочего цикла для обеспечения привода двигателя. Величина углового перемещения декомпрессионной камеры в рабочей фазе за один оборот ротора составляет (72±2)°, а величина ее углового перемещения в мертвой зоне - (20±2)°.A disadvantage of the known technical solutions is the technological complexity of the manufacture of the rotor and the low operational reliability of such structures as a whole. The closest in design to the offer- To the invention, a pulsed gravitational inertial closed-loop engine, which was chosen as a prototype (6). The engine comprises a housing with a rotor located therein. On the outer cylindrical surface of the rotor, decompression chambers are made in an amount of at least four. Each pair of chambers is configured to periodically communicate with the intake and exhaust channels of the working fluid. High-pressure channels are placed in the engine housing perpendicular to the outer generatrix of the cylindrical surface of the rotor and are connected to the intake chambers, which are made in the form of a truncated cone of ellipsoidal shape. The decompression chambers in cross section are made in the form of an ellipse, with the ratio of the diameter of the rotor D po. to the diameter of the decompression chamber d dk selected from the calculation: D po .> 9d dk . The length of the inlet channel is not more than 85% of the stroke length of the decompression chamber in the duty cycle along the outer forming cylindrical surface of the rotor. The total volume of the compression chambers together with the volume of the intake channels in the phase of the working cycle will be no more than 95% of the maximum volume of the working fluid pumped in the phase of the working cycle to provide an engine drive. The magnitude of the angular displacement of the decompression chamber in the working phase for one revolution of the rotor is (72 ± 2) °, and the magnitude of its angular displacement in the dead zone is (20 ± 2) °.
В корпусе двигателя размещена гравитационная камера, образованная между внутренней цилиндрической поверхностью корпуса и специальной оболочкой в виде втулки, закрепленной на внутренней цилинд- рической поверхности корпуса с возможностью плотного прилегания к цилиндрической поверхности ротора. Втулка выполнена сборной из четырех сегментов, которые монтируются посредством крепежных болтов с дистанционными втулками, обеспечивающими образование указанной цилиндрической полости. Каждый сегмент втулки снабжен тарировоч- ным отверстием с регулировочным болтом для обеспечения односторон- него перемещение сегмента. Величина указанного перемещения задается регулировочным болтом. Торцы сегментов снабжены пазами с возможностью образования на стыках лабиринтного уплотнения.A gravitational chamber is placed in the engine casing, formed between the inner cylindrical surface of the casing and a special shell in the form of a sleeve mounted on the inner cylindrical surface of the casing with the possibility of tight fit to the cylindrical surface of the rotor. The sleeve is made by a team of four segments, which are mounted by means of fixing bolts with spacer sleeves, providing the formation of the specified cylindrical cavity. Each hub segment is equipped with a calibration hole with an adjusting bolt to provide one-way him moving the segment. The magnitude of the indicated displacement is set by the adjusting bolt. The ends of the segments are provided with grooves with the possibility of forming labyrinth seals at the joints.
В корпусе и крышке смонтированы подшипниковые узлы, на кото- рые посажен выходной вал ротора. Подшипниковые узлы закрыты передней и задней крышками. Вал ротора, а также крышки снабжены уп- лотнительными сальниками для предотвращения протечки рабочего тела - гидравлического масла. Корпус двигателя в основании содержит отверстиями для крепления к фундаменту или несущей раме. Двигатель приводится в действие от внешнего замкнутого гидравлического контура гидравлическим насосом посредством подачи под давлением рабочей среды - масла индустриального по каналам высокого давления в декомпрессионные камеры ротора. Масло под давлением порядка 65 МПа закачивается в канал высокого давления и далее по двум каналам впуска, размещенным перед рабочей зоной, по касательной, противоположно направленными струями впрыскивается одновременно в оппозитно расположенные на роторе декомпрессионные камеры. В результате резкого расширения энергия гидростатического сжатия рабочей среды преобразуется в декомпрессионной камере в кинетическую враща- тельную энергию потока рабочей среды, что приводит во вращение ротор и создает крутящий момент на валу двигателя. При этом одновременно две другие оппозитно размещенные на роторе декомпрессионные камеры расположены в «мepтвoй» зоне холостого хода рабочего цикла и по мере поворота ротора сообщаются с камерой и каналом выпуска, бла- годаря чему отработанное масло из этих камер поступает на слив и цикл повторяется. За один оборот ротора совершается два цикла - рабочий ход, где происходит нагнетание масла в одну пару декомпрессионных камер и «мepтвый» цикл (холостой ход), где через канал выпуска осуществляется удаление из другой пары декомпрессионных камер отработан- ного масла. Недостатком прототипа является низкая степень преобразования энергии гидростатического давления рабочей среды в механическую энергию вращения ротора, что обусловлено конструктивными недостатками исполнения геометрической формы декомпрессионных камер рото- ра и приводит к снижению коэффициента полезного действия устройства в целом.Bearing assemblies are mounted in the housing and the cover, on which the rotor output shaft is mounted. Bearing units are closed by front and rear covers. The rotor shaft, as well as the covers, are equipped with sealing glands to prevent leakage of the working fluid - hydraulic oil. The motor housing at the base contains holes for mounting to a foundation or a supporting frame. The engine is driven from an external closed hydraulic circuit by a hydraulic pump by supplying a working medium under pressure - industrial oil through high pressure channels into the decompression chambers of the rotor. Oil under a pressure of about 65 MPa is pumped into the high-pressure channel and then through two inlet channels located in front of the working zone, tangentially, in opposite directions directed by jets, is injected simultaneously into decompression chambers opposite to the rotor. As a result of the sharp expansion, the hydrostatic compression energy of the working medium is converted in the decompression chamber to the kinetic rotational energy of the working medium flow, which rotates the rotor and creates a torque on the motor shaft. At the same time, two other decompression chambers placed on the rotor at the same time are located in the “dead” idle zone of the working cycle and, as the rotor rotates, communicate with the chamber and the exhaust channel, due to which the used oil from these chambers is discharged and the cycle repeats. For one revolution of the rotor, two cycles take place: the working stroke, where oil is injected into one pair of decompression chambers and the “dead” cycle (idle), where waste oil is removed from the other pair of decompression chambers through the exhaust channel. The disadvantage of the prototype is the low degree of conversion of the energy of the hydrostatic pressure of the working medium into the mechanical energy of rotation of the rotor, which is due to structural disadvantages of the geometric shape of the decompression chambers of the rotor and leads to a decrease in the efficiency of the device as a whole.
Задачей изобретения является устранения указанных недостатков и улучшение технических характеристик устройства.The objective of the invention is to remedy these disadvantages and improve the technical characteristics of the device.
Техническим результатом является повышение энергетических и эксплуатационных параметров электрогидродинамической роторной машины. Сущность изобретения.The technical result is to increase the energy and operational parameters of an electrohydrodynamic rotary machine. SUMMARY OF THE INVENTION
Поставленная задача решена тем, что электрогидродинамическая роторная машина замкнутого цикла, содержащая замкнутый гидравличе- ский контур с насосом, роторный двигатель, в корпусе которого смонтирован вал с ротором, на внешней цилиндрической поверхности которого выполнены, по меньшей мере, четыре декомпрессионные камеры с каналами впуска, а также каналы выпуска, выполненные в корпусе и связанные с кольцевой гравитационной камерой, размещенной вокруг ротора между корпусом и сборной кольцевой оболочкой в виде, по меньшей мере, четырех сегментов, закрепленных на внутренней цилиндрической поверхности корпуса с возможностью их одностороннего перемещения посредством регулировочных винтов, пропущенных через выполненные в сегментах тарировочные отверстия, связывающие гравитационную каме- ру с каналами впуска и выпуска, согласно изобретению, а декомпрессионные камеры ротора в поперечном сечении выполнены в форме усеченных конусов с углом при вершине в интервале α=19 - 22 , при этом меньшее основание конуса камеры сопряжено с каналом впуска, а расстояние d между меньшим и большим основаниями конуса камеры со- ставляет не менее 14 - 16% от длины впускных каналов, причем послед- ние функционально связаны с гидравлическими аккумуляторами- накопителями, а выпускные каналы посредством трубопроводов соединены через выпускной коллектор с циркуляционной цистерной, которая системой трубопроводов с фильтрами грубой и тонкой очистки, посред- ством насосов высокого давления с автономным электроприводом, связана с гидравлическими аккумуляторами-накопителями, причем трубопровод последних снабжен перепускными клапанами и коллектором - распределителем, который связан с гидравлическими аккумуляторами- компенсаторами и подсоединен к ручному гидравлическому насосу вы- сокого давления, а вал ротора двигателя соединен посредством муфты с электрогенератором, который подключен к внешней распределительной электрической сети с нагрузкой через регулятор напряжения.The problem is solved in that the electrohydrodynamic rotary machine is a closed cycle, containing a closed hydraulic circuit with a pump, a rotary motor, in the housing of which a shaft with a rotor is mounted, on the outer cylindrical surface of which at least four decompression chambers with intake channels are made, as well as exhaust channels made in the housing and connected with an annular gravitational chamber placed around the rotor between the housing and the prefabricated annular shell in the form of at least four seconds The segments are mounted on the inner cylindrical surface of the housing with the possibility of their one-sided movement by means of adjusting screws passed through the calibration holes made in the segments connecting the gravity chamber with the intake and exhaust channels according to the invention, and the rotor decompression chambers in the cross section are made in the form of truncated cones with an angle at the apex in the range α = 19 - 22, while the smaller base of the cone of the chamber is conjugated with the inlet channel, and the distance d between the smaller and the pain the bottom of the chamber cone is at least 14 - 16% of the length of the inlet channels, the last They are functionally connected with hydraulic accumulators, and the outlet channels are connected via pipelines through the exhaust manifold to a circulation tank, which is connected by a system of pipelines with coarse and fine filters through high-pressure pumps with an autonomous electric drive, and the pipeline of the latter is equipped with bypass valves and a manifold - distributor, which is connected with hydraulic accumulators-compensators It is connected to a manual hydraulic pump a high-pressure, and the rotor shaft is connected via a clutch to the electric generator which is connected to the external electricity distribution network to the load through the voltage regulator.
Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг.l - 4.The invention is illustrated by drawings in Fig.1 - 4.
На фиг.l представлена принципиальная схема электрогидродина- мической роторной машины замкнутого цикла.FIG. 1 is a schematic diagram of a closed loop electrohydrodynamic rotor machine.
На фиг.2 - общий вид двигателя в поперечном сечении.Figure 2 is a General view of the engine in cross section.
На фиг.З - вид поперечного сечения декомпрессионной камеры ротора.In Fig. 3 is a cross-sectional view of a rotor decompression chamber.
На фиг.4 - векторная диаграмма разложения сил гидравлического потока рабочей среды в декомпрессионной камере ротора.Figure 4 is a vector diagram of the decomposition of the forces of the hydraulic fluid flow in the decompression chamber of the rotor.
Электрогидродинамическая роторная машина 1 содержит роторный двигатель 2, который функционально связан с замкнутым гидравлическим контуром 3, электрическим генератором 4 и внешней распределительной электрической сетью 5. Роторный двигатель 2 включает кор- пус 6 с выходным валом 7 и смонтированном на нем ротором 8, на внешней цилиндрической поверхности .9 которого выполнены, по меньшей мере, четыре декомпрессионные камеры 10 с каналами впуска 11. Каждая декомпрессионная камера 10 выполнена в форме усеченного конуса с расстоянием между большим и меньшим основаниями d = (14 - 16)% от длины впускного канала 11 и с углом при вершине конуса α = (19 - 22)°. Меньшее основание «C» конуса камеры 10 сопряжено с каналом впуска 11. Большее основание конуса выполнено криволинейным с радиусом кривизны г = Vi D, D - диаметр нижнего основание конуса. В корпусе 6 вокруг ротора 8 размещена кольцевая гравитационная камера 12, образо- ванная сборной кольцевой оболочкой 13, состоящей из четырех сегментов 14, закрепленных на внутренней цилиндрической поверхности 15 корпуса 6 крепежными винтами 16 с дистанционными втулками 17. Сегменты 14 содержат регулировочные винты 18, пропущенные через тари- ровочно-регулировочные отверстия 19, связывающие гравитационную камеру 12 с каналами впуска 11. Сегменты 14 в торцах содержат пазы 20 и 21, которые в сборе образуют лабиринтное уплотнение 22.The electrohydrodynamic rotary machine 1 contains a rotary engine 2, which is functionally connected to a closed hydraulic circuit 3, an electric generator 4 and an external distribution electric network 5. The rotary engine 2 includes a housing 6 with an output shaft 7 and a rotor 8 mounted on it, on an external cylindrical of the surface .9 of which at least four decompression chambers 10 with inlet channels 11 are made. Each decompression chamber 10 is made in the form of a truncated cone with a distance between large and smaller bases d = (14 - 16)% of the length of the inlet channel 11 and with an angle at the apex of the cone α = (19 - 22) °. The smaller base “C” of the cone of the chamber 10 is associated with the inlet channel 11. The larger base of the cone is made curved with a radius of curvature r = Vi D, D is the diameter of the lower base of the cone. In the housing 6 around the rotor 8 is placed an annular gravity chamber 12 formed by a prefabricated annular shell 13, consisting of four segments 14, mounted on the inner cylindrical surface 15 of the housing 6 with fixing screws 16 with spacer sleeves 17. The segments 14 contain the missing adjustment screws 18 through calibration and adjustment holes 19 connecting the gravity chamber 12 with the intake channels 11. The segments 14 at the ends contain grooves 20 and 21, which together form a labyrinth seal 22.
В корпусе 6 двигателя 2 выполнен канал выпуска 23 с камерой выпуска 24 связанны с замкнутым гидравлическим контуром 3 через канал низкого давления 25 с распределительным коллектором 26 посредст- вом системы сливных трубопроводов 27 с циркуляционной цистерной 28. Канал высокого давления (на чертеже не показан) в корпусе 6 двигателя 2 системой трубопроводов высокого давления 29 гидравлического контура 3, через распределительный коллектор 30 трубопроводом 51 связан с аккумуляторами-накопителями 31, распределительным коллекто- ром 32, импульсными аккумуляторами-компенсаторами 33 и насосами высокого давления 34 посредством трубопроводов 48, снабженных перепускными клапанами 35. Замкнутый гидравлический контур 3 также содержит стартовый аккумулятор 36 для запуска стартового насоса 47, связанный с трубопроводом 50 и резервный насос высокого давления 37 для ручного аварийного запуска, систему обратных трубопроводов 38 с фильтрами грубой очистки 39, трубопроводы 40 с фильтрами тонкой очистки 41, гидравлические насосы высокого давления 34.An exhaust channel 23 is made in the housing 6 of the engine 2 with an exhaust chamber 24 connected to a closed hydraulic circuit 3 through a low pressure channel 25 with a distribution manifold 26 through a drain pipe system 27 with a circulation tank 28. The high pressure channel (not shown) the housing 6 of the engine 2 by a system of high pressure pipelines 29 of the hydraulic circuit 3, through the distribution manifold 30 by a pipe 51 connected to the storage batteries 31, the distribution manifold 32, pulse accumulators compensator 33 and high pressure pumps 34 through pipelines 48 provided with bypass valves 35. The closed hydraulic circuit 3 also includes a starter battery 36 for starting the start pump 47, connected to the pipe 50 and a backup high pressure pump 37 for manual emergency start, return system pipelines 38 with coarse filters 39, pipelines 40 with fine filters 41, high pressure hydraulic pumps 34.
Электрический генератор 4 подсоединен к выходному валу 7 двигателя 2 через эластичную муфту 46 и подключен к внешней распредели- тельной электрической сети 5 через регулятор напряжения (PH) 42, кото- рый электрически соединен с главным распределительным щитом (ГРЩ) 43, щитом отключения второстепенных потребителей (ЩОВП) 44 и щитом распределения нагрузки замкнутого цикла (ЩРН) 45. Реализация изобретения.An electric generator 4 is connected to the output shaft 7 of the engine 2 through an elastic coupling 46 and connected to an external distribution network 5 through a voltage regulator (PH) 42, which The first one is electrically connected to the main switchboard (main switchboard) 43, the secondary consumer disconnection switchboard (SHOVP) 44 and the closed-circuit load distribution switchboard (SHRN) 45. Implementation of the invention.
Электрогидродинамическая роторная машина замкнутого цикла 1 работает следующим образом. Заливают циркуляционную цистерну 28 замкнутого гидравлического контура 3 рабочей средой-гидроносителем, например, маслом индустриальным. Стартовым аккумулятором 36 запускают стартовый насос 47 и масло из циркуляционной цистерны 28 по системе обратных трубопроводов 38 с фильтрами грубой очистки 39 через фильтры тонкой очистки 41, трубопровод 40 и распределительный коллектор 32 с перепускным клапаном 35 подают в импульсные аккумуляторы-компенсаторы 33 и в аккумуляторы-накопители 31 до достижения рабочего давления 25MПa. Режим рабочего давления регулируют перепускным клапаном 35, а излишки масла по обратному трубопроводу (на чертеже не показано) сбрасывают в циркуляционную цистерну 28. В процессе сжатия в аккумуляторах-накопителях 31 масло разогревается до температуры порядка 950C. Далее, из компенсаторов-аккумуляторов 33 и аккумуляторов-накопителей 31 через распределительный коллектор 30 с регуляторами потока и регуляторами числа оборотов по системе трубопроводов высокого давления 29 горячее масло по каналам высокого давления (на чертеже не показано) в корпусе 6 в рабочем цикле двигателя 2 подается в гравитационную камеру 12. Из камеру 12 через тариро- вочно-регулировочные отверстия 19 под давлением порядка 25 МПа масло впрыскивается по впускным каналам 11 в две декомпрессионные камеры 10, оппозитно размещенные на роторе 8. При прохождении через тарировочно-регулировочные отверстия 19, которые имеют специальную форму (на чертеже не показано) и впускные каналы 11 в потоке масла формируются вихревые структуры, которые в декомпрессионных каме- рах 10 распадаются с резким расширением и охлаждением до температуры порядка (-5...-7)°C с одновременным торможением, сопровождающимся передачей энергии вихревого потока рабочей среды в кинетическую энергию вращения ротора 8 и создавая крутящий момент на вы- хо дном валу 7. На холостом ходу (в «мepтвoм» цикле) ротора 8, отработанное масло из декомпрессионных камер 10 по каналу выпуска 23 через камеры выпуска 24 по каналу низкого давления 25 в корпусе 6 и далее по системе сливных трубопроводов 27 низкого давления с распределительным коллектором 26 ламинарного потока сбрасывается в циркуляцион- ную цистерну 28. Затем масло из циркуляционной цистерны 28 по обратным трубопроводам 38 насосами 34 прокачивается через фильтры грубой очистки 39, фильтры тонкой очистки 41 и возвращается в компенсаторы- аккумуляторы 33 и аккумуляторы-накопители 31 для повторного использования в системе замкнутого цикла электрогидродинамической ротор- ной машины 1.Electrohydrodynamic rotary machine closed loop 1 operates as follows. Fill the circulation tank 28 of the closed hydraulic circuit 3 with a working fluid-hydraulic medium, for example, industrial oil. The starting battery 36 starts the starting pump 47 and the oil from the circulation tank 28 through the return pipe system 38 with coarse filters 39 through fine filters 41, the pipe 40 and the distribution manifold 32 with a bypass valve 35 are supplied to the pulse compensation batteries 33 and to the batteries- drives 31 until operating pressure of 25MPa is reached. The operating pressure is regulated by the bypass valve 35, and the excess oil through the return pipe (not shown) is discharged into the circulation tank 28. During compression in the storage batteries 31, the oil is heated to a temperature of about 95 0 C. Further, from the compensator batteries 33 and storage batteries 31 through a distribution manifold 30 with flow controllers and speed controllers for the high pressure piping system 29 hot oil through high pressure channels (not shown) in the housing all 6 in the duty cycle of the engine 2 is fed into the gravity chamber 12. From the chamber 12 through the calibration and adjustment holes 19 under a pressure of about 25 MPa, oil is injected through the inlet channels 11 into two decompression chambers 10, opposite placed on the rotor 8. When passing through calibration and adjustment holes 19, which have a special shape (not shown in the drawing) and inlet channels 11, vortex structures are formed in the oil flow, which in the decompression chamber 10 decompose with a sharp expansion and cooling to a temperature of the order of (-5 ...- 7) ° C with simultaneous braking, accompanied by the transfer of the energy of the vortex flow of the working medium to the kinetic energy of rotation of the rotor 8 and creating a torque on the output shaft 7 At idle (in the “dead” cycle) of rotor 8, used oil from decompression chambers 10 through the exhaust channel 23 through the exhaust chambers 24 through the low pressure channel 25 in the housing 6 and further through the low pressure drain piping system 27 with a distribution manifold 26 laminas The flow stream is discharged into the circulation tank 28. Then, the oil from the circulation tank 28 is pumped through the return piping 38 through the coarse filters 39, fine filters 41 and returned to the compensator-accumulators 33 and accumulator-accumulators 31 for reuse in the system closed cycle electrohydrodynamic rotary machine 1.
При подаче масла в кольцевую гравитационную камеру 12 за счет давления сегменты 14 постоянно обжимают цилиндрическую поверхность ротора 8 благодаря возможности смещения одного конца сегмента 14 в радиальном направлении по регулировочному винту 18 и за счет подвижного исполнения торцевого лабиринтного уплотнения 22 пазов 20 и 21. Тарировочно-регулировочные отверстия 19 выполнены специальной формы (на чертеже не показано) и совместно с каналами впуска 11 обеспечивают формирование вихревого потока рабочее среды в декомпрессионных камерах 10. Форма декомпрессионной камеры 10 в виде усеченного конуса, а также соотношение между большим и меньшим основаниями конуса d = 14 - 16% от длины впускного канала 11, при выбранном угле при вершине конуса α = (19 - 22)°, обеспечивают оптимальный режим энергообмена между рабочей средой и ротором 8 двигателя 2. Последнее обеспечивается также конструктивным исполнением элементов сопряжения меньшего основание «C» конуса декомпрессион- ной камеры 10 с каналом впуска 11, при этом существенно, что большее основание конуса «D» выполнено криволинейным с радиусом кривизны г = VT. D, D - диаметр нижнего основание конуса. Такое исполнение гаран- тирует исключение развития обратного гидравлического удара в потоке при впуске масла в декомпрессионную камеру 10 и, как следствие, торможение ротора 8 с потерей мощности на валу 7, при этом гравитационная камера 12 обеспечивает компенсацию эффекта антигравитационного «вcплытия» ротора 8 на высоких частотах вращения, что также снижает потери мощности двигателя 2.When oil is supplied to the annular gravity chamber 12 due to pressure, the segments 14 constantly compress the cylindrical surface of the rotor 8 due to the possibility of shifting one end of the segment 14 in the radial direction along the adjusting screw 18 and due to the movable design of the mechanical labyrinth seal 22 grooves 20 and 21. Calibration and adjustment the holes 19 are made in a special shape (not shown in the drawing) and together with the inlet channels 11 provide the formation of a vortex flow of the working medium in decompression chambers 10. Forms and decompression chamber 10 in the form of a truncated cone, as well as the ratio between the larger and smaller bases of the cone d = 14 - 16% of the length of the inlet channel 11, at a selected angle at the apex of the cone α = (19 - 22) °, provide an optimal energy exchange mode between the working medium and the rotor 8 of the engine 2. The latter is also provided by the design the interface elements of the smaller base “C” of the cone of the decompression chamber 10 with the inlet channel 11, it being essential that the larger base of the cone “D” is made curved with a radius of curvature r = VT. D, D - diameter of the lower base of the cone. This design guarantees the elimination of the development of reverse hydraulic shock in the stream when oil is admitted to the decompression chamber 10 and, as a result, braking of the rotor 8 with loss of power on the shaft 7, while the gravitational chamber 12 compensates for the effect of anti-gravity “flooding” of the rotor 8 at high rotational speeds, which also reduces engine power loss 2.
Через эластичную муфту 46 крутящий момент с выходного вала 7 ротора 8 передается на вал электрического генератора 4 переменного или постоянного тока, который обеспечивает выработку электрической энергии и подачу ее через регулятор напряжения 42 во внешнюю распределительную электрическую сеть 5. После подачи электрического тока на распределительный щит нагрузки замкнутого цикла ЩРН 45 включаются главные гидронасосы 34, стартовый гидронасос 47 отключается автоматически. После выхода электрогенератора 4 на рабочий режим через главный распределительный щит ГРЩ 43 подключаются внешние потре- бители электрической энергии. Щит отключения второстепенных потребителей ЩОВП 44 служит для отключения внешних второстепенных потребителей электрической энергии от внешней распределительной электрической сети 5 в случае перегрузки двигателя 2 свыше 25% номинальной мощности.Through an elastic coupling 46, the torque from the output shaft 7 of the rotor 8 is transmitted to the shaft of an alternating or direct current electric generator 4, which ensures the generation of electric energy and its supply through the voltage regulator 42 to an external distribution electric network 5. After applying electric current to the load distribution board In a closed cycle ЩРН 45, the main hydraulic pumps 34 are turned on, the starting hydraulic pump 47 is turned off automatically. After the generator 4 reaches the operating mode, external consumers of electrical energy are connected through the main switchboard of the main switchboard 43. The off-board of secondary consumers SHCHOVP 44 serves to disconnect external secondary consumers of electric energy from the external distribution electric network 5 in case of overload of engine 2 over 25% of rated power.
Из уровня техники следует, что заявляемое техническое обладает новизной, которая выражается в конструктивном исполнении декомпрес- сионной камеры 10 ротора 6 в поперечном сечении в форме усеченного конуса с принципиально новыми параметрами: углом при вершине в ин- тервале α=19 - 22°, при этом меньшие основания конуса камеры сопря- жено с каналом впуска 11, а расстояние между меньшим и большим основаниями конуса составляет не менее 14 - 16% от длины впускного канала 11. Такое исполнение декомпрессионной камеры 10 обеспечивают по сравнению с прототипом создание весьма эффективного вихревого потока жидкого рабочей среды при ее впрыскивании через впускной канал 11 в полость декомпрессионной камеры 10. Исследованиями установлено, что в струе жидкости, подаваемой под давлением порядка 25MПa в декомпрессионную камеру 10, при выбранных конструктивных параметрах ротора 8, формируется строго определенный тип вихревого движения. При последующем резком падении давления жидкости в камере 10 за счет расширения интенсивно падает ее температура, а высвободившаяся тепловая энергия преобразовывается в кинетическую энергию вращения струи, которая дает дополнительный вклад в механическую энергию вращения ротора 6. Техническое решение обладает изобретательским шагом, так как из предшествующего уровня техники не очевидно, что при заявленных параметрах устройства, характер турбулентного энергообмена между жидкой рабочей средой и ротором 6 увеличивает энергию упорядоченного вихревого движения за счёт уменьшения энергии хаотического теплового движения молекул рабочей среды, т.е. за счёт уменьшения температуры масла в декомпрессионной камере ротора 8. Линейную скорость v вихревого вращения жидкой струи рабочей среды, которая при этом добавляется можно оценить из выражения: ц - cp Δ T = v2/2,From the prior art it follows that the claimed technical has novelty, which is expressed in the design of the decompression chamber 10 of the rotor 6 in cross section in the form of a truncated cone with fundamentally new parameters: the angle at the apex in the range of α = 19 - 22 °, at this smaller base cone chamber mates wife with an inlet channel 11, and the distance between the smaller and larger bases of the cone is not less than 14 - 16% of the length of the inlet channel 11. This design decompression chamber 10 provide, in comparison with the prototype, the creation of a very effective vortex flow of a liquid working medium when it is injected through the inlet channel 11 into the cavity of the decompression chamber 10. Studies have shown that in a stream of liquid supplied under a pressure of about 25 MPa to the decompression chamber 10, with the selected design parameters of the rotor 8, it forms I have a well-defined type of vortex motion. With the subsequent sharp drop in the liquid pressure in the chamber 10 due to expansion, its temperature drops rapidly, and the released thermal energy is converted into kinetic energy of rotation of the jet, which makes an additional contribution to the mechanical energy of rotation of the rotor 6. The technical solution has an inventive step, since from the previous level it is not obvious to the technician that with the declared parameters of the device, the nature of the turbulent energy exchange between the liquid working medium and the rotor 6 increases the energy ordered vortex motion due to a decrease in the energy of chaotic thermal motion of the molecules of the working medium, i.e. by reducing the temperature of the oil in the decompression chamber of the rotor 8. The linear speed v of the vortex rotation of the liquid jet working medium, which is thus added can be estimated from the expression: y - c p Δ T = v 2/2,
где η - КПД турбулентного преобразования тепловой энергии в кинетическую энергию;where η is the efficiency of turbulent conversion of thermal energy into kinetic energy;
Cp - удельная теплоёмкость масла индустриального (2,1 кДж/кг-°C). При допущении, что η = 0,5 за счёт понижения температуры масла Δ T на 950C рабочей среде дополнительно сообщается линейная скорость порядка 7 м/с. Таким образом, в результате уменьшения температуры, которым сопровождается закручивание потока массы жидкой ра-C p - specific heat of industrial oil (2.1 kJ / kg- ° C). Assuming that η = 0.5 due to a decrease in the oil temperature Δ T by 95 0 C, a linear velocity of about 7 m / s is additionally reported to the working medium. Thus, as a result of a decrease in temperature, which accompanies the twisting of the mass flow of liquid
5 бочей среды в декомпрессионной камере 10, ещё больше падает давление в так называемой "барической долине" и, соответственно, увеличиваются центральные силы барических градиентов. Это приводит к более эффективному закручиванию, т.е. включается режим саморазгона вихря. При дальнейшем развитии процесса вихревого течения саморазгон притор-5 of the medium in the decompression chamber 10, the pressure in the so-called "pressure valley" drops even more and, accordingly, the central forces of the pressure gradients increase. This leads to more efficient twisting, i.e. the vortex self-acceleration mode is activated. With the further development of the vortex flow process, self-acceleration of
Ю маживается благодаря тому, что, по мере роста линейных скоростей закручивающихся жидких струй, всё большую роль начинают играть центробежные силы и силы турбулентного трения. В стационарном режиме, когда для каждого элемента вращающихся масс жидкости центробежная сила уравновешивает векторную сумму сил барического градиента иIt is smeared due to the fact that, as the linear velocities of the swirling liquid jets increase, centrifugal forces and turbulent friction forces begin to play an increasingly important role. In the stationary mode, when for each element of the rotating masses of fluid the centrifugal force balances the vector sum of the forces of the baric gradient and
15 турбулентного трения, траектории потоков жидкости преобразуются в сходящиеся к центру спирали. Выбранный диапазон угла в интервале α=19 - 22° при вершине конуса декомпрессионной камеры 10 соответствует фундаментальному значению угла анизотропии электрона равно- гo~22°. Такие параметры декомпрессионной камеры обеспечивает до-15 of turbulent friction, the trajectories of fluid flows are converted into spirals converging to the center. The selected angle range in the range α = 19–22 ° at the apex of the cone of the decompression chamber 10 corresponds to the fundamental value of the electron anisotropy angle equal to ~ 22 °. Such parameters of the decompression chamber provides
20 полнительную устойчивость сформированных вихревых структур за счет их энергетической подпитки из окружающей среды путем активации рабочей среды при ее взаимодействии с электрон-позитронной составляющей физического вакуума (7).The additional stability of the formed vortex structures due to their energetic feed from the environment by activating the working medium during its interaction with the electron-positron component of the physical vacuum (7).
rу с На фиг.4 представлена векторная диаграмма разложения сил гидравлического потока жидкой рабочей среды в декомпрессионной камере 10 ротора 8, где векторы С и D соответствуют силам, действующим в "барической дoлинe», равнодействующая которых направлена в центр вихревого потока и обеспечивает эффективное снижение давления в цен-r y s Fig. 4 is a vector diagram of the decomposition of the forces of the hydraulic fluid of the working fluid in the decompression chamber 10 of the rotor 8, where the vectors C and D correspond to the forces acting in the "baric valley", the resultant of which is directed to the center of the vortex flow and provides an effective reduction pressure in
O 0 тре вихревой структуры, а векторы А и В соответствуют дополнитель- ным силам, действующим по касательной и ответственным за дополнительный прирост линейной скорости вращения вихревой структуры жидкой рабочей среды. Таким образом, очевидно, что дополнительный энергетический вклад, получаемы за счет преобразования тепловой энер- гии жидкой рабочей среды в механическую энергию вращения ротора 8, гарантирует достижение заявленного технического результата и промышленную применимость предлагаемого изобретения. O 0 of the vortex structure, and the vectors A and B correspond to the additional forces acting tangentially and responsible for an additional increase in the linear velocity of rotation of the vortex structure of the liquid working medium. Thus, it is obvious that the additional energy contribution obtained by converting the thermal energy of the liquid working medium into the mechanical energy of rotation of the rotor 8 ensures the achievement of the claimed technical result and the industrial applicability of the invention.
Источники информации:Information sources:
1. RU JNe 96116284 А, 1998.11.20.1. RU JNe 96116284 A, 1998.11.20.
2. RU 2005134491 А, 2007.05.20.2. RU 2005134491 A, 2007.05.20.
3. RU 2295650 C2, 2007.03.20.3. RU 2295650 C2, 2007.03.20.
4. WO 02/092968 Al , 2002.11.21.4. WO 02/092968 Al, 2002.11.21.
5. WO 2005/068839 Al, 2005.07.28.5. WO 2005/068839 Al, 2005.07.28.
6. WO 2005/100778 Al, 2005.10.27. (прототип).6. WO 2005/100778 Al, 2005.10.27. (prototype).
7. О " Теории фундаментального поля" И.Л.Герловина, I-ITTP://PSI-7. About "Theory of the fundamental field" IL Gerlovina, I-ITTP: // PSI-
WОRLD.NАRОD.RU/РUВLIСАТЮNS/GЕRLОVIN.НТМ. Соруright © 2000-2006. Rеvisеd: 26.09.06. WОRLD.NAROD.RU / РУВLIСАТЮNS / ГЕRLОVIN.НТМ. Sorright © 2000-2006. Reviewed: 09/26/06.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Электрогидродинамическая роторная машина замкнутого цикла, содержащая замкнутый гидравлический контур с насосом, роторный двигатель, в корпусе которого смонтирован вал с ротором, на внешней цилиндрической поверхности которого выполнены, по меньшей мере, четыре декомпрессионные камеры с каналами впуска, а также каналы выпуска, выполненные в корпусе и связанные с кольцевой гравитацион- ной камерой, размещенной вокруг ротора между корпусом и сборной кольцевой оболочкой в виде, по меньшей мере, четырех сегментов, закрепленных на внутренней цилиндрической поверхности корпуса с возможностью их одностороннего перемещения посредством регулировочных винтов, пропущенных через выполненные в сегментах тарировочные отверстия, связывающие гравитационную камеру с каналами впуска и выпуска, отличающаяся тем, что декомпрессионные камеры ротора в поперечном сечении выполнены в форме усеченных конусов с углом при вершине в интервале α = (19 - 22)°, при этом меньшее основание конуса камеры сопряжено с каналом впуска, а расстояние d между меньшим и большим основаниями конуса камеры составляет не менее (14 — 16)% от длины впускных каналов, причем последние функционально связаны с гидравлическими аккумуляторами-накопителями, а выпускные каналы посредством трубопроводов соединены через выпускной коллектор с циркуляционной цистерной, которая системой трубопроводов с фильт- рами грубой и тонкой очистки, посредством насосов высокого давления с автономным электроприводом, связана с гидравлическими аккумуляторами-накопителями, причем трубопровод последних снабжен перепускными клапанами и коллектором - распределителем, который связан с гидравлическими аккумуляторами-компенсаторами и подсоединен к ручному гидравлическому насосу высокого давления, а вал ротора двига- теля соединен посредством муфты с электрогенератором, который подключен к внешней распределительной электрической сети с нагрузкой через регулятор напряжения. 1. An electrohydrodynamic rotary machine of a closed cycle, comprising a closed hydraulic circuit with a pump, a rotary engine, in the housing of which a shaft with a rotor is mounted, on the outer cylindrical surface of which at least four decompression chambers with inlet channels, as well as exhaust channels made in the housing and associated with an annular gravitational chamber placed around the rotor between the housing and the prefabricated annular shell in the form of at least four segments fixed to the inside the cylindrical surface of the housing with the possibility of their one-sided movement by means of adjustment screws passed through calibration holes made in the segments connecting the gravity chamber with the intake and exhaust channels, characterized in that the rotor decompression chambers in cross section are made in the form of truncated cones with an angle at the apex of the interval α = (19 - 22) °, while the smaller base of the cone of the chamber is conjugated with the inlet channel, and the distance d between the smaller and larger bases of the cone of the chamber is accounts for at least (14 - 16)% of the length of the inlet channels, the latter being functionally connected to hydraulic accumulators, and the outlet channels are connected via pipelines through the exhaust manifold to a circulation tank, which is a piping system with coarse and fine filters, high pressure pumps with self-contained electric drive, connected with hydraulic accumulators, and the pipeline of the latter is equipped with bypass valves and a manifold - distributor, cat ing connected with hydraulic accumulators-compensators and is connected to a manual hydraulic pump to the high pressure, and the rotor shaft dviga- The device is connected via a coupling to an electric generator, which is connected to an external distribution electric network with a load through a voltage regulator.
PCT/BY2008/000005 2007-07-04 2008-07-02 Electrodynamic rotary closed-circuit machine WO2009003261A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BYA20070882 2007-07-04
BY20070882 2007-07-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2009003261A2 true WO2009003261A2 (en) 2009-01-08
WO2009003261A3 WO2009003261A3 (en) 2009-04-02

Family

ID=40226560

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/BY2008/000005 WO2009003261A2 (en) 2007-07-04 2008-07-02 Electrodynamic rotary closed-circuit machine

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2009003261A2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2004106046A (en) * 2004-03-01 2005-08-10 Открытое Акционерное Общество "Заволжский Моторный Завод" (Ru) METHOD OF WORK AND DEVICE OF A HYDRAULIC DRIVE OF A VEHICLE
WO2005100778A1 (en) * 2004-04-13 2005-10-27 Granipol Construction Pistonless high-impulse electrohydrodynamic gravitoinertial closed-cycle motor
RU2005134491A (en) * 2005-11-07 2007-05-20 Игорь Борисович Беклемишев (RU) ROTARY HYDRAULIC MACHINE

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU1772401C (en) * 1990-03-28 1992-10-30 Тольяттинское Высшее Военное Строительное Командное Училище Power plant

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2004106046A (en) * 2004-03-01 2005-08-10 Открытое Акционерное Общество "Заволжский Моторный Завод" (Ru) METHOD OF WORK AND DEVICE OF A HYDRAULIC DRIVE OF A VEHICLE
WO2005100778A1 (en) * 2004-04-13 2005-10-27 Granipol Construction Pistonless high-impulse electrohydrodynamic gravitoinertial closed-cycle motor
RU2005134491A (en) * 2005-11-07 2007-05-20 Игорь Борисович Беклемишев (RU) ROTARY HYDRAULIC MACHINE

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009003261A3 (en) 2009-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6009458B2 (en) A device for converting thermal energy into mechanical energy
US8800280B2 (en) Generator
NZ334266A (en) Thermal hydraulic engine, thermal expansion and contraction of working fluid in closed cycle operates piston
US9243609B2 (en) Density engines and methods capable of efficient use of low temperature heat sources for electrical power generation
JP6364419B2 (en) Rotary lobe pump with direct drive
JP2013521433A (en) Rotary compressor-expander system and related uses and manufacturing methods
CN102684391B (en) Vortex tube motor
CN102108878A (en) Rotor fluid generator and generating method
CN105114266B (en) Power device using heat pump technology
RU2604408C2 (en) Generator
CN102748190A (en) Speed-adjustable positive displacement pump turbine
WO2009003261A2 (en) Electrodynamic rotary closed-circuit machine
WO2010024730A2 (en) Rotary hydraulic machine
JP7301232B2 (en) hydro turbine set
RU2746822C2 (en) Turbogenerator device for electrical power generation, methods of its installation and operation
US9869274B2 (en) Two-stage thermal hydraulic engine for smooth energy conversion
CN114922703A (en) Air energy power source
EP2454488B1 (en) Hydraulic pressure transducer and hydraulic system
WO2008002115A1 (en) Diaphragm hydrounit for converting gravitational force into a torque for a fuel-less engine and said engine
RU2336471C1 (en) Rotor type hydro heat generator
RU2094650C1 (en) Hydraulic motor
RU2437035C1 (en) General-purpose self-contained life support complex
CN111757974B (en) Spherical energy converter
RU22228U1 (en) HYDRODYNAMIC FLUID HEATER
RU2079072C1 (en) Alternative turbine-generator set

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08783139

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
NENP Non-entry into the national phase in:

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08783139

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2