Пневмогидравлический двигатель Российский патент 2024 года по МПК F03B7/00 F03B17/02 

Изобретение относится к гидромашиностроению и может использоваться в качестве двигателей, не требующих трансмиссии - в случае наличия источника газа, а также в качестве редукторов с демпфированием динамических нагрузок - в случае, если в качестве привода воздуходува (газонагнетателя) используются электродвигатели или ДВС.

Известна роторно-лопастная машина, содержащая неподвижный корпус с осью, соединенной с эксцентрично расположенной второй осью, вокруг которой подвижно расположены лопасти, внутри которых расположена рабочая камера, разделенная на две рабочие секции поршнем с подвижным поршневым валом, прикрепленным к ротору, вращаемому вокруг оси, канал подачи, проходящий через поршневой вал, и канал отвода, выполненный в корпусе и проходящий вдоль рабочей секции, обеспечивая увеличение скорости выброса рабочей среды. Поршень закреплен к каретке. Вторая ось выполнена с возможностью вращения. (Патент РФ №2626186, опубл.24.07.1017).

Известен пневмогидравлический двигатель, содержащий емкость с рабочей жидкостью, ротор с полыми камерами, расположенными симметрично и диаметрально противоположно относительно продольной оси симметрии, катализатор, при этом катализатор установлен под ротором по одну из сторон вертикальной плоскости, проходящей через ось симметрии ротора. (Патент РФ №2009368, опубл. 15.03.1994).

Известен пневмогидравлический двигатель, содержащий гидрокамеру, установленный в ней рабочий орган, выполненный в виде поплавка, и систему распределения рабочей жидкости, включающую приемные баки с размещенными в них эластичными пневмоемкостями, при этом баки сообщены с гидрокамерой посредством трубопроводов с установленными в них управляемыми вентилями, входные отверстия которых расположены на боковой стенке гидрокамеры. При этом двигатель снабжен напорным резервуаром, поплавок установлен в гидрокамере соосно, а последняя снабжена патрубками, размещенными соответственно на боковой стенке днище камеры с возможностью соотшения с полостью резервуара. Снабжен системой вентиляции, включающей вентиляционный канал, выполненный в верхней части гидрокамеры, и патрубок с установленным в нем клапаном, расположенный на уровне нижнего трубопровода, сообщающего бак с гидрокамерой. (Патент РФ №1813914, опубл. 07.05.1993).

За прототип выбран пневмогидравлический двигатель, содержащий заполненную жидкостью камеру и размещенную в камере погруженную в жидкость вертикально расположенную гибкую бесконечную трансмиссию с участками погружения и всплытия с рабочими органами в виде складных емкостей, а также средство подачи газа в емкости на участке их всплытия, соединенное с источников газа высокого давления, при этом он дополнительно снабжен закрепленными на стенках емкостями и камеры постоянными магнитами, причем на участке погружения магниты емкостей и камеры ориентированы навстречу друг другу своими одноименными полюсами, а в начале участка всплытия - разноименными. Источник газа высокого давления выполнен в виде ветроагрегата, соединенного с нагнетателем и воздушным аккумулятором давления в виде подземной емкости. Источник газа высокого давления выполнен в виде скважины природного газа. (Патент РФ №1816893, опубл. 23.05.1993).

К общим недостаткам известных технических решений следует отнести использование большого уровня жидкости (воды) и, соответственно, большого давления газа (воздуха) для преодоления давления столба жидкости, использование только поплавков (участков всплытия), применение водяных, газовых, паровых турбин, которые низко эффективны в пневмогидравлических двигателях из-за сжимаемости газа (воздуха) при давлениях, используемых в пневмогидравлических двигателях.

Задача - создание пневмогидравлического двигателя.

Технический результат - работа пневмогидравлического двигателя при минимальном давлении столба жидкости и задействование в его работе участков погружения и всплытия.

Технический результат достигается пневмогидравлическим двигателем, состоящим из погруженного в рабочую жидкость колеса с ковшами, которое установлено на горизонтальной оси с возможностью вращения в рабочей жидкости, а также канала подачи газа с выпускным отверстием, обеспечивающими подачу газа снизу под колесо с ковшами со стороны открытых снизу ковшей, впускное отверстие канала подачи газа соединено с газонагнетателем и расположено выше уровня верхнего ковша колеса, при этом канал подачи газа заканчивается двумя отводными каналами с выпускными отверстиями, обеспечивающими подачу газа снизу под колесо с ковшами, при этом одно выпускное отверстие обеспечивает подачу газа снизу под колесо с ковшами со стороны открытых снизу ковшей, другое отверстие обеспечивает подачу газа снизу под колесо с ковшами со стороны закрытых снизу ковшей, расстояние между выпускными отверстиями и ковшами колеса выполнено с минимально допускаемым рабочим зазором, давление газа в канале подачи газа превышает давление столба жидкости, минимальный уровень рабочей жидкости, в которой расположено колесо с ковшами, определяется уровнем оси колеса, а максимальный уровень определяется уровнем верхнего ковша. Канал подачи газа выполнен с разделением на два отводных канала снизу. Канал подачи газа выполнен с разделением на два отводных канала сверху.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан пневмогидравлический двигатель с возможностью разделения канала подачи газа на два отводных канала с выпускными каналами снизу, на фиг. 2 - пневмогидравлический двигатель с каналом подачи газа, разделенным на два отводных канала сверху.

Пневмогидравлический двигатель состоит из колеса 1 с ковшами 2, которое установлено на горизонтальной оси 3, канала подачи газа 4 с выпускным отверстием 5, впускного отверстия 6, газонагнетателя 7, отводных каналов 8, расстояние между выпускным отверстием канала подачи газа, и ковшами колеса выполнено с минимально допускаемым рабочим зазором Н.

Пример конкретного выполнения.

Колесо с ковшами располагалось в рабочей жидкости, минимальный уровень которой определялся уровнем оси колеса, например в емкости, или в открытом водоеме.

При подаче газа по каналу подачи газа под колесо со стороны открытых снизу ковшей происходило их заполнение газом путем вытеснения из них жидкости. Заполненные газом ковши становились поплавками, находящимися в жидкости и всплывали вверх под действием выталкивающей силы Архимеда.

При подаче газа по каналу подачи газа под сторону закрытых снизу ковшей, они оказывались заполненными жидкостью. Жидкость является более плотной и, соответственно, более тяжелой, чем обтекающий ковш газ, в результате чего ковши с жидкостью опускались вниз под действием силы тяжести.

То есть, при подаче газа под обе стороны колеса с ковшами, находившегося в жидкости, оно образовывало постоянно переконфегурирующийся рычаг, при этом в работе оказывались обе стороны колеса с ковшами, т.е. участки погружения и всплытия.

Благодаря применению в заявляемом пневмогидравлическом двигателе колеса с ковшами, где расстояние между выпускным отверстием канала подачи газа и ковшами колеса выполнялось с минимально допускаемым рабочим зазором, для его работы требовались минимальный, по сравнению с известными техническими решениями, уровень жидкости с соответственно, минимальным давлением столба жидкости и минимальное давление подаваемого газа для его преодоления. При этом, подаваемый газ при всплытии не столько передавал приобретаемый им импульс (как в случае применения турбин), сколько благодаря ковшам, перераспределял жидкую и газовую среды на сторонах колеса для создания рычага, при этом сжимаемость газа на эффективность работы пневмогидравлического двигателя, т.е. преобразование энергии подаваемого под давлением газа в механическую работу, не влияла, оставляя основное достоинство пневмогидравлических двигателей, имеющееся у них благодаря сжимаемости газа - это демпфирование динамических нагрузок, т.е. то, что пневмогидравлическим двигателям не требуется трансмиссия.

Таким образом, заявляемый пневмогидравлический двигатель обеспечивал минимальное давление столба жидкости и задействование в работе участков погружения и всплытия.

Изобретение относится к гидромашиностроению и может использоваться в качестве пневмогидравлического двигателя. Пневмогидравлический двигатель состоит из погруженного в рабочую жидкость колеса 1 с ковшами 2, которое установлено на горизонтальной оси 3 с возможностью вращения в рабочей жидкости, канала подачи газа 4 с впускным отверстием 6, соединенным с газонагнетателем 7 и расположенным выше уровня верхнего ковша 2. Канал 4 заканчивается двумя отводными каналами 8 с выпускными отверстиями 5, обеспечивающими подачу газа снизу под колесо 1. Одно выпускное отверстие 5 обеспечивает подачу газа снизу под колесо 1 со стороны открытых снизу ковшей 2, другое отверстие 5 обеспечивает подачу газа снизу под колесо 1 со стороны закрытых снизу ковшей 2. Расстояние между выпускными отверстиями 5 и ковшами 2 выполнено с минимально допускаемым рабочим зазором. Давление газа в канале 4 превышает давление столба жидкости. Минимальный уровень рабочей жидкости, в которой расположено колесо 1, определяется уровнем оси 3, а максимальный уровень определяется уровнем верхнего ковша 2. Изобретение направлено на обеспечение работы пневмогидравлического двигателя при минимальном давлении столба жидкости и задействование в его работе участков погружения и всплытия. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Пневмогидравлический двигатель, состоящий из погруженного в рабочую жидкость колеса с ковшами, которое установлено на горизонтальной оси с возможностью вращения в рабочей жидкости, а также канала подачи газа с выпускным отверстием, обеспечивающим подачу газа снизу под колесо с ковшами со стороны открытых снизу ковшей, причем впускное отверстие канала подачи газа соединено с газонагнетателем и расположено выше уровня верхнего ковша колеса, отличающийся тем, что канал подачи газа заканчивается двумя отводными каналами с выпускными отверстиями, обеспечивающими подачу газа снизу под колесо с ковшами, при этом одно выпускное отверстие обеспечивает подачу газа снизу под колесо с ковшами со стороны открытых снизу ковшей, другое отверстие обеспечивает подачу газа снизу под колесо с ковшами со стороны закрытых снизу ковшей, расстояние между выпускными отверстиями и ковшами колеса выполнено с минимально допускаемым рабочим зазором, давление газа в канале подачи газа превышает давление столба жидкости, минимальный уровень рабочей жидкости, в которой расположено колесо с ковшами, определяется уровнем оси колеса, а максимальный уровень определяется уровнем верхнего ковша.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что канал подачи газа выполнен с разделением на два отводных канала снизу.

3. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что канал подачи газа выполнен с разделением на два отводных канала сверху.