Download to read offline
More Related Content
28839ip
- 1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН (19) KZ(13) A4 (11) 28839 (51) F03B 17/02 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ (21) 2013/1431.1 (22) 24.10.2013 (45) 15.08.2014, бюл. №8 (72) Жакишев Бауыржан Айтмукашевич; Тайбасаров Жанболат Караевич; Атякшева Александра Владимировна; Рустембаев Базархан Ергешевич; Сакипов Камалхан Еркешевич (73) Акционерное общество "Казахский агротехнический университет им. Сакена Сейфуллина" (56) WO №2004/053329, 2004 (54) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к гидравлическим двигателям, использующим энергию статического давления жидкости на легкие тела, погружаемые в нее. Технической задачей изобретения является снижение потерь мощности за счет уменьшения трения, повышения надежности систем воздухоподачи и долговечности гидродвигателя, которая достигается тем, что гидравлический двигатель, включающий два барабана, нижний из которых являющийся воздушным резервуаром, а верхний выжимным устройством воздушных камер и обладающий большой инерционностью, огибающую обе колеса гибкой бесконечной лентой, закрепленными на ней эластичными и герметичными камерами, имеет компрессор с индивидуальным приводом и воздуховод от компрессора к нижнему барабану. На обеих барабанах для исключения контактов с неподвижной частью осей при вращении вместо подшипников устанавливаются однополярные магниты. Данное обстоятельство обеспечивает долгосрочную работу установки, так как отпадает необходимость в техническом обслуживании подшипников. Нижний барабан по центру боковой стороны, контактирующий с бесконечной лентой, снабжен коническими венцами с отверстиями, предназначенные для подачи воздуха в эластичные камеры и для сцепления, с бесконечной лентой на которой имеются перфорации по центу совпадающая по размеру с коническими венцами барабанов. С внешней стороны на бесконечной ленте прикреплены эластичные камеры открытые с одной стороны, которые при заполнении воздухом находятся снизу, камера снабжена отверстиями, в прилегающей стороне с бесконечной лентой и снабжена ниппелем, способный удерживать внутреннее давление. Конические венцы с отверстиями нижнего барабана на внутренней стороне закрыты пружинными механизмами, каждая из которых имеет шток с роликом на другом конце. Внутри нижнего барабана на неподвижной оси установлена дугообразная пластина, в технологическом процессе роль которой заключается в приведении в движение шток пружинного клапана, за счет ролика, который наезжает на неподвижную дугообразную пластину, тем самым открывает отверстие конических венцов, для подачи в камеры воздуха под напором. По истечении времени хватающего для закачки эластичных камер, на который рассчитана длина дугообразной пластины, ролик штока, при дальнейшем повороте нижнего барабана, съезжает с пластины и за счет сил пружины, клапан прижимается к отверстию перекрывая проход воздуха. Данный цикл повторяется следующим подходом в исходное положение клапанного механизма, с одновременным подходом эластичной камеры бесконечной ленты и далее бесконечно. Процесс поочередного открывания и закрывания клапанного механизма регламентируется в строго указанном диапазоне поворота нижнего барабана. Предлагаемый двигатель может работать и на других жидких средах. Повышение эффективности работы гидравлического двигателя, за счет снижения сил трения путем замены подшипников на магниты, и установки неподвижной дугообразной пластины вызывающий возникновение сил трения только с одним клапанным механизмом, в момент открывания и закрывания, вместо постоянного трения всех подпружиненных клапанных устройств прототипа, может достигать до 15%. (19)KZ(13)A4(11)28839
- 2. 28839 2 Изобретение относится кальтернативным источникам энергии, а именно к гидравлическим двигателям, использующим энергию статического давления жидкости на легкие тела, погружаемые в нее. Оно может быть использована во всех отраслях народного хозяйства в качестве альтернативного источника в получении электрической энергии или привода различных машин и механизмов. Известен гидравлический двигатель (А.с. СССР №1455043, кл. F03G 7/06, 1989), включающий два барабана, один из которых находится в воде, а другой - на поверхности воды. Барабаны огибает бесконечная лента с эластичными камерами, наполненными газообразным хладоагентом, меняющим свою плотность в зависимости от температуры. Емкости, расположенные на ветви ленты, погружающейся в воду, предварительно охлаждают и они сокращают свой объем, соответственно теряют плавучесть и опускаются в воду, увлекая за собой гибкую ленту. Емкости, расположенные на другой, поднимающейся ветви ленты - поднимаются этой лентой в верхние, более теплые слои воды, нагреваются ими и увеличивают свой объем, благодаря чему выталкиваются из воды на поверхность, перемещая гибкую ленту, за счет чего вращаются барабаны. Однако скорость вращения барабанов и выходная мощность при этом получаются относительно небольшие. Существует вероятность утечки хладоагента в водоем. Наиболее близким к заявленному (прототипом) по технологической сущности и достигаемому положительному эффект является гидравлический двигатель (WO 2004/053329 А1, кл. F03B 17/02, 2004 г.), включающий два барабана - верхний и нижний, огибающую барабаны бесконечную ленту с закрепленными на ней эластичными камерами и передаточный механизм вращения верхнего барабана, имеет компрессор с приводом от верхнего барабана, вспомогательный компрессор с индивидуальным приводом и воздуховод от компрессоров к нижнему барабану, барабаны снабжены боковыми зубчатыми венцами, а бесконечная лента - боковыми перфорациями, эластичные камеры прикреплены к внешней стороне бесконечной ленты и открыты с одной стороны, которая при заполнении камеры воздухом находится снизу, и снабжены отверстиями в стенке, прилегающей к бесконечной ленте, при этом в бесконечной ленте выполнены отверстия, снабженные ниппелями, соответствующие отверстиям эластичных камер, нижний барабан имеет центральную герметичную полость с отверстиями, соответствующими отверстиям в бесконечной ленте и снабженными подпружиненными клапанами, расположенными в барабане радиально с возможностью поочередного открывания отверстий в нижней части барабана. Данный способ исключает приспособление для охлаждений и необходимость специальных реагентов, однако срок службы гидродвигателя ограничивается тем, что в трущихся частях используются подшипники, которые требуют периодического технического обслуживания, что приводит к длительным простоям и дополнительным мероприятиям связанными с подъемом нижней части из воды и т.д. Технической задачей предложения является устранение механического трения в местах контакта вращающихся частей с неподвижными частями, что позволяет конструктивно повысить эффективность устройства в получении полезной мощности и ее долговечности при эксплуатации. Расположение резервуара под давлением непосредственно в месте закачки, позволит гораздо упростить конструктивную схему, при этом отпадет необходимость в использовании сложных систем воздуховодов для подачи напора в камеры. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена общая схема гидравлического двигателя, на фиг.2 - схема конструкции нижнего барабана-резервуара, на фиг.3 - фрагмент бесконтактного взаимодействия трущихся мест движущейся части барабана с неподвижной частью полой оси и бесконечная лента с эластичными камерами и с перфорациями в центральной части. В рабочее положение гидравлический двигатель может быть установлен полностью погруженным в воду, или с частичным погружением, как на фиг.1. Гидравлический двигатель включает два барабана 1 и 2 по центру боковой стороны, контактирующей с бесконечной лентой 13, снабжен коническими венцами 12 с отверстиями, предназначенный для подачи воздуха в эластичные камеры 3, а также для сцепления с бесконечной лентой. На бесконечной ленте имеются перфорации по центру, совпадающая по размеру с коническим венцами барабанов. Нижний барабан одновременно является резервуаром, который соединен с компрессором по трубопроводу через полую ось 14. Конические отверстия установленные на боковых стенках нижнего барабана с внутренней стороны плотно закрыты пружинными клапанами 8 со штоками 9. Движение штока возвратно-поступательное, на одном конце прикреплен запорный клапан с герметичной прокладкой, на другом конце прикреплен ролик 11, который при повороте барабана на определенный угол а от нижней точки, наезжает на изогнутую, в виде дуги, неподвижную упругую пластину 6, за счет чего открывает запорный клапан 8. Концы пластины имеют округленные изгибы, для плавного сжимания и разжимания пружин 10 клапанного устройства. Неподвижная пластина достигает области уровня центра барабана, и обеспечивает закрывание запорных клапанов отверстий за счет сил пружины при повороте на угол β градусов от нижней токи по вертикали, перед тем, как бесконечная лента 13 начнет отдаляться от барабана 2. Бесконечная лента с прикрепленными к ней камерами 3 и центральными перфорациями 5 огибает оба барабана, которые укреплены на каркасе 4. Эластичные камеры имеют одну открытую сторону, которая находится снизу при заполнении камеры воздухом. Количество камер зависит от мощности двигателя и соответственно глубины водоема.
- 3. 28839 3 Компрессор и воздуховодна фиг.1 не показаны. Верхнее колесо снабжен передаточным механизмом (не показан) отбора мощности на электромеханический преобразователь, или привод какого-либо механизма. Расстояние между коническими венцами одинаковы, совпадающие с отверстиями на бесконечной ленте, причем отверстия бесконечной ленты снабжены ниппелями 7. Клапанный механизм срабатывает строго в указанном диапазоне угла поворота барабана 2, показанном в фиг.2. В местах соприкосновения неподвижной части полой оси 14 и подвижной части крепления 15, установленные с торцов барабанов, для снижения сил трения, вместо подшипников используются однополярные магниты 16. Данное обстоятельство увеличивает срок непрерывной эксплуатации и исключает вовсе возможные технически обслуживающие мероприятия в труднодоступных зонах установки (фиг.3). Двигатель работает следующим образом. Перед началом работы его подключают к компрессору, натягивают бесконечную ленту, подгоняют отверстия ленты и барабана, затем погружают в водоем. Возможно установка гидродвигателя в регионах где нет водоемов, для этого достаточно сооружение бассейна по требуемым габаритам. Нижний барабан должен находиться в положении, когда закрыты все клапаны, но в этот момент один из конических венцов уже находится в отверстие бесконечной ленты. Компрессором нагнетается воздух в нижний барабан до максимального значения, проворачивают барабан на угол а от нижней точки положения камеры,, ролик штока пружинного клапанного механизма наезжает на неподвижную изогнутую дугообразную пластину и шток открывает клапан, вследствие чего воздух находящийся под давлением начнет проходить по каналу отверстия конического венца установленного на боковой стенке барабана и за счет давления имеющее в барабане, превышающее давление воды в установленной глубине через ниппельное устройство, будет заполнять эластичную камеру. Внутренние выталкивающие силы жидкости начинают выполнять работу по перемещению камеры и бесконечной ленты соответственно. При повороте барабана соответствующему углу β клапан съедет с неподвижной дугообразной пластины и пружина клапанного механизма возвратит клапан в первоначальное отверстия стенки барабана, и при дальнейшем вращении барабана его первоначальное место займет следующий клапан и цикл повторяется бесконечно. В верхней части машины, при огибании лентой верхнего колеса, эластичные камеры выжимаются и воздух находящийся в них высвобождается, а опустошенные камеры устремляются вновь вниз. Предлагаемый двигатель может работать и на других жидких средах. Повышение эффективности работы гидравлического двигателя, за счет снижения сил трения путем замены подшипников на магниты, и установки неподвижной дугообразной пластины вызывающий возникновение сил трения только с одним клапанным механизмом, в момент открывания и закрывания, вместо постоянного трения всех подпружиненных клапанных устройств прототипа, может достигать до 15%. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Гидравлический двигатель, включающий два барабана - верхний и нижний, снабженные боковыми зубчатыми венцами, огибающую барабаны перфорированную по краям бесконечную ленту с внешней стороны к которой прикреплены эластичные камеры снабженные ниппелями, нижний барабан имеющий центральную герметичную полость с отверстиями, соответствующие отверстиям в бесконечной ленте и снабженный подпружиненными клапанами, расположенные в барабане радиально с возможностью поочередного открывания отверстий в нижней части барабана отличающийся тем, что вращающиеся барабаны в местах соприкосновения с неподвижными частями осей снабжены однополярными магнитами вместо подшипников. 2. Гидравлический двигатель, по п.1, отличающийся тем, что по центру боковая стенка нижнего барабана радиально снабжена коническими венцами с отверстиями для подачи воздуха в камеры через эти отверстия, а верхний барабан снабжен коническими венцами без отверстий, для сцепления барабанов с бесконечной лентой. 3. Гидравлический двигатель, по п.1, отличающийся тем, что бесконечная лента имеет перфорации по центру, совпадающие по размерам с венцами барабанов. 4. Гидравлический двигатель, по п.1, отличающийся тем, что на внутренней стороне конические венцы закрыты пружинным клапанным механизмом, каждая из которых имеет шток с роликом на другом конце, и внутри нижнего барабана на оси установлена неподвижная дугообразная пластина вместо кулачкового механизма.
- 4.
- 5.