ПНЕВМОГИДРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1998 года по МПК F03B13/00 F03C1/24 

Изобретение относится к гидроэнергетике и может найти применение в качестве автономных двигателей.

Известен гидродвигатель, содержащий цилиндры с поршнями, разделяющими газовые и гидравлические полости замкнутого контура с лопастным аппаратом гидротурбины [1]
Такая конструкция гидродвигателя, хотя и позволяет использовать энергию струи жидкости из периферийных сопел, но не обеспечивает требуемой экономичности из-за неполного ее использования.

Известен также пневмогидродвигатель, включающий цилиндры с поршнями, разделяющими газовые и гидравлические полости замкнутого контура гидротурбины с лопастным аппаратом, соплами и полным ротором с осевым входом и периферийным выходом жидкости через сопла на лопаточный аппарат, который кинематически связан с валом ротора [2]
Такое выполнение двигателя хотя и позволяет более полно использовать энергию струи жидкости, но не дает возможности избежать больших внутренних потерь в гидравлическом контуре.

Технически результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в снижении внутренних потерь при сохранении чистоты двигателя.

Этот результат достигается тем, что в пневмогидродвигателе, включающем цилиндры с поршнями, разделяющими газовые и гидравлические полости замкнутого контура гидротурбины с лопастным аппаратом, соплами и полым ротором с осевым входом и периферийным выходом жидкости на лопаточный аппарат, кинематически связанный с валом ротора, цилиндры установлены с возможностью последовательной ориентации соосно осевому входу полого ротора. Предложено также цилиндры жестко соединить между собой и расположить их продольные оси на одинаковом расстоянии от центра образованной конструкции.

Предложенная конструкции пневмогидродвигателя поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен продольный разрез; на фиг. 2 сечение А-А фиг. 1; на фиг. 3 вариант свободного расположения цилиндров друг относительно друга.

Пневмогидродвигатель состоит из корпуса 1, 2 (фиг. 1-2), который разделен на две части. В части 1 расположен полый ротор 3 с сопловыми аппаратами 4 и периферийно расположенными соплами 5, лопаточный аппарат 6, обгонная муфты 7, редуктор 8, переключатель потока жидкости 9, отстойник 10, выходной вал 11, который через редуктор 12 связан с ведомым валом 13.

В части 2 корпуса находятся цилиндры разгона жидкости 14, цилиндры перемещения 15, упор 16, вал 17.

В стенке 18, разделяющей части корпуса 1 и 2, имеются отверстия для прохода жидкости из цилиндров 14 в полый ротор 3, для заполнения цилиндров 14 из отстойника 10, а также дренажные отверстия, связывающие гидравлические полости цилиндров 14 на поз. IV с атмосферой.

В задней стенке части 2 корпуса имеются отверстия для подвода в газовую полость цилиндров 14 на поз. 1 давления пневматической емкости 19 через редукционный клапан 20 по трубопроводам 21, а также отверстия, соединяющие газовые полости цилиндров 14 с атмосферой на поз. III, IV, V, VI и VII. Цилиндры разгона жидкости 14 выполнены, например, таким образом, что образуют жесткую конструкцию, а их оси находятся на равном удалении от центра вала 17 (фиг. 1).

Цилиндры разгона жидкости 14 могут быть установлены с возможностью свободной ориентации в зависимости от положения цилиндра в последовательном цикле (фиг. 3) перемещения.

Количество цилиндров перемещения 15, как правило, совпадает с количеством цилиндров разгона жидкости 14, но может быть и отлично от них.

Двигатель работает следующим образом.

При открытии редукционного клапана 20 давление из пневмоемкости 19 по трубопроводам 21 поступает в газовую полость цилиндра 14, вставшего на стопор 22 на поз. 1. Поршень 23 разгоняет жидкость, в конце своего хода снимает цилиндр 14 со стопора 22 и цилиндр перемещения 15, находящийся под тем же давлением, что и цилиндр 14, нажимая своим штоком на упор 16, перемешает цилиндры 14 с одной позиции на другую. Жидкость, выйти из цилиндра 14, попадает в полый ротор 3 и с большой скоростью выбрасывается через него периферийно расположенные сопла 5, в результате чего на его выходном валу 11 возникает крутящий момент, который увеличивается воздействием жидкости на лопаточный аппарат 6, передающий крутящий момент через редуктор 8 и обгонную муфту 7 на выходной вал 11. Далее жидкость сливается в отстойник 10, откуда попадает в цилиндры 14. Полый ротор 3 имеет два ряда периферийно расположенных сопел, ориентированных в противоположные стороны для обеспечения реверса выходного вала 11. На тот или другой ряд сопел жидкость попадает в зависимости от положения переключателя 9.

На поз. II (фиг. 2) газовая полость цилиндра 14 соединяется с гидравлической полостью цилиндра 14, попавшего на поз. III через отверстия в корпусе 2 и стенке 18 посредством, например, трубопровода (на чертеже не показано). Газовая полость цилиндра 14 на этой позиции сообщается с атмосферой, что обеспечивает возврат поршня 23 в исходное положение. На поз. IV гидравлическая полость цилиндра 14 сообщается с атмосферой, что обеспечивает свободный вход жидкости из отстойника 10 в гидравлическую полость цилиндра 14 на поз. V, VI и VII.

Пройдя по остальным позициям, цилиндры 14 поочередно попадают на поз. I, после чего весь цикл работы цилиндров 14 повторяется.

Такое выполнение пневмогидродвигателя позволяет существенно уменьшить внутренние потери по гидравлическому тракту из-за соосности цилиндров разгона жидкости 14 на поз. I с осевым входом полого ротора, а также сохраняется замкнутость гидравлического контура, что обеспечивает экологическую чистоту пневмогидродвигатель.

Пневмогидродвигатель предназначен для использования в качестве автономных двигателей в гидроэнергетике. Корпус двигателя разделен на две части. В одной части расположен гидротурбина, а в другой - цилиндры разгона жидкости и механизм перемещения цилиндров. Гидротурбина включает полый ротор с осевым входом и два сопловых аппарата с периферийными соплами и лопаточные аппараты. Сопла одного аппарата ориентированы в противоположную сторону относительно сопел другого аппарата для организации реверса выходного вала. Лопаточные аппараты предназначены для реализации остаточной кинематической энергии струи жидкости после соплового аппарата. Переключение потока жидкости с одного соплового аппарата на другой осуществляется специальным переключателем. Механизм перемещения цилиндров обеспечивает их последовательное соединение с осевым входом полого ротора. Корпус через трубопроводы и редукционный клапан связан с пневмоемкостью, обеспечивающей двигатель давления сжатого газа. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Пневмогидродвигатель, включающий цилиндры с поршнями, разделяющими газовые и гидравлические полости замкнутого контура с лопастным аппаратом гидротурбины, соплами и полым ротором с осевым входом и периферийным выходом жидкости через сопла на лопаточный аппарат, кинематически связанный с валом ротора, отличающийся тем, что цилиндры установлены с возможностью последовательной ориентации соосно осевому входу полого ротора. 2. Пневмогидродвигатель по п.1, отличающийся тем, что цилиндры установлены таким образом, что образуют жесткую конструкцию с одинаковым удалением осей цилиндров от центра конструкции.