Гидравлическая машина Советский патент 1992 года по МПК F01B17/00 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к силовым гидравлическим машинам и может быть использовано в устройствах, где необходимо многократное знакропеременное перемещение элементов конструкции с большими усилиями, а также для насосов относительно высокого давления, работающих на использовании природного тепла.

Наиболее близким к изобретению является гидравлическая машина содержащая кожух с каналами входа и выхода рабочей жидкости гидроцилиндр с размещенным в нем поршнем со штоком, и механизм привода, включающий элемент, выполненный из материала с эффектом памяти формы.

Недостатком машины является высокая стоимость эксплуатации.

На фиг.1 изображена гидравлическая машина объемного вытеснения, продольный разрез; на фиг.2, фиг.З - силовой привод гидравлической машины, виды с разрезами сверху м сбоку соответственно; на фиг.4 - продольный разрез силовозбуди- теля привода; на фиг.5 - узел соединения балки с опорой, вид сбоку; на фиг.6 - гидросистема машины.

Объемная гидравлическая машина включает силовой привод 1 гидравлической машины, помещаемый в скважину (или шахту) 2 и соединенный трубопроводами 3,4 с изолированными полостями 5,6 двуполост(/

С

v4 О СП СО

4D

ной емкости 7, имеющей также заправочный и дыхательный клапаны 8. Полости 5 и 6 образованы разделением емкости 7 теплоизоляционной перегородкой 9. В качестве емкости могут использоваться два солнечных водонагревателя обеспечивающих нагрев воды до температуры 50-60°С. 8 исходном состоянии каждая из половин емкости заполнена только наполовину. В процессе работы осуществляется перекачка теплой воды из одной полости емкости в другую. Силовой привод 1 снабжен нагнетающим 10 и всасывающим 11 трубопроводом, орущенным в перекачиваемую жидкость 12. Трубопроводы 3,4 во избежание теплообмена с окружающей средой покрыты теплоизоляционным материалом, Силовой привод поршневой гидравлической машины содержит корпус 13, в котором находится насос 14, гидроаппаратура, закрытые сверху и снизу крышками 15. Насос 14 установлен на опорах 16, которые соединены с корпусом 13 силового привода 1.

Силовой привод гидромашины содержит два или более гидроцилиндров 17, прикрепленных к корпусу 13. В цилиндре 17 размещен поршень 18, с торца цилиндр 17 открыт и имеет радиальные отверстия 19 в боковых стенках, Боковые отверстия 19 выполняются на расстоянии от торца поршня 18. превышающем длину поршня 18. Поршень 18, имеет уплотнительные кольца 20 и соединен шарнирно с помощью кольца 21 со штоком 22. Снаружи на цилиндр 18 одним концом установлен тонкостенный ба- лон 23, выполненный из материала с эффектом памяти формы, например, нике- лида титана. Материал балона 23 одного из гидроцилиндров, предварительно деформирован деформациями всестороннего растяжения (внутренним давлением). Снаружи на балон 23 установлен кожух теплообмена 24 со штуцером 25. Бзлон 23 и кожух 24 закреплены в верхней части упорным буртиком 26, хомутом 27 и болтами 28. В поршне 18 для заливки рабочей жидкости в полость цилиндра 17 выполнено отверстие, закрытое винтом 29. Поршень 18 через шток 22 соединен шарнирно с балкой коромыслом 30 Балка 30, в свою очередь, шарнирно соединена с опорой 31. которая крепится болтовыми соединениями к корпусу 17, Балка 30 является коромыслом, на концах которого шарнирно установлены штоки 22 аналогичных друг другу силовых гидроцилиндров 17. В балке 30 прикреплена втулка 32. в которой стоит подшипник 33, соединенный симметрично установленными по обе стороны балки 30 опорами 31. В подшипнике 33 установлен палец 34, концы которого размещены в подшипниках 35, установленных в опорах 31. С одной стороны балки палец 34 жестко соединен с кронштеином 36, прикрепленным к балке 30, а с другой - с приводом гидронасоса 14, закрепленным на корпусе 13. На корпусе 13 силового привода 1 устанавливаются два трехпозиционных распределителя 36,37 по0 тока жидкости, соединяющие одну из полостей емкости 7 и охлаждающую (часть откачиваемой) жидкости попеременно с полостями 38,39 кожухов одного и другого гидроцилиндра. Управление распределите5 лями потока осуществляется через механические переключатель 40, установленный на корпусе 13 (на чертеже не показан), управляемые валом 34. В нагнетатетельных магистралях установлены обратные клапана 41,

0 препятствующие сливу жидкости при отсутствии подпора. В гидросистеме установлена вспомогательная гидроаппаратура: фильтры очистки 43,44, вентиль 45 для перелива жидкости из полостей емкостей 5 и б,

5 дроссели 46, для выравнивая расхода при изменении давления, вентиль 47 для подачи теплой воды из емкости 7 в гидросистему.

Гидравлическая машина работает следующим образом.

0 Горячая среда из одной камеры емкости 7 подается при помощи насоса 42 в пространство 38 между кожухом 24 и тонкостенным балоном 23 одного из силовозбудителей, (из емкости 7, полости 6

5 через вентиль 47, фильтр 44, распределитель 36 и 37 клапан 41, насос 42, полость 5, емкость 7). Первый такт насоса 42 осуществляется вручную, путем поворота вала. Одновременно в аналогичное пространство 39

0 кожуха другого гидроцилиндра подается холодная перекачиваемая жидкость из скважины 2 (через фильтр 43, насос 14 с приводом от вала), распределитель 36, клапан 40 и далее к потребителю). При этом в

5 первом случае стенка балона 23 прогревается до температуры обратного мартенсит- ного превращения, например, никелида-титана, материал стенки восстанавливает форму (сжимается), создает дав0 ление рабочей среды в цилиндре 17.

„Давление приводит поршень 18 и шток 22 в

движение. Шток 22 с поршнем 18 идут

вверх. Шток 22 приводит в движение балку

30, которая поворачивается вместе с коль5 цом 34 относительно опоры 31. приводит во вращение вал насоса 14 и воздействует противоположным концом на шток 22 второго гидроцилиндра 17. Усилие, передаваемое штоком на конец коромысла, может достигать 3 10 Н и более Поршень 18 второго

гидроцилиндра под действием штока 22 перемещается вниз и создает рабочее давление в гидроцилиндре 17. Рабочая среда, сжимаемая в цилиндре 17, воздействует на тонкостенный балон 23 и раздает его до заданных пластических деформаций, равных уровню пластических деформаций, имевших место в бэлоне 23 другого силовоз- будителя до нагрева. При этом температура стенки балона 23 соответствует интервалу температур прямого мартенситного превращения. Стенка балона 23, раздаваясь, выталкивает холодную перекачиваемую жидкость через распределитель 37, дроссель 46. клапан 41 в трубопровод 10, по которому она подается на поверхность скважины 2 вместе с перекачиваемой жидкостью к потребителю. В конце вращательного движения балки вал 34 приводит у действие переключатель, который переклю- чает трехпозиционные распределители 36,37 на подачу теплой жидкости в полость 39 кожуха 24 второго гидроцилиндра, & котором была холодная жидкость (через вентиль 47, фильтр 44, распределитель 36, полость 39. распределитель 37, клапан 41, насос 42, полость 5 емкость 7), и на подачу холодной жидкости в полость 38 кожуха первого гидроцилиндра, в котором была горячая вода (из скважины 2, фильтр 43, насос 14, дроссель46, распределитель 37, полость

кожуха 38, распределитель 36, в нагревательную линию насоса 14, клапан 40 вместе с основным потоком жидкости от насоса 14). Далее цикл повторяется.

Формула изобретения Гидравлическая машина, содержащая кожух с каналами входа и выхода рабочей жидкости, гидроцилиндр с размещенным в нем поршнем со штоком, и механизм приоо- да, включающий элемент, выполненный из материала с эффектом памяти формы, о т - л и чающаяся тем, что, с целью снижения стоимости эксплуатации, механизм привода выполнен в виде емкости, выполненной из теплопроводного материала и разделенной теплоизоляционной перегородкой с образованием горячей и холодной полостей, размещенных на оси переключателей распределителей потоков жидкости, а также насоса и коромысла, жестко закрепленного на оси и кинематически связанного со штоками двух гидроцилиндров, имеющих отверстия в поршневой полости и снабженных тонкостенными баллонами, выполненными из материала с эффектом памяти формы, причем гидроцилиндры размещены концен- трично в баллонах, а горячая и холодная полости сообщены с каналами входа и выхода кожухов посредством распределителей потоков жидкости.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к силовым гидравлическим машинам и может быть использовано в устройствах, где необходимо многократное знакопеременное перемещение элементов конструкции с большими усилиями, а также для насосов относительно высокого давления, работающих на использовании природного тепла. Целью изобретения является снижение стоимости эксплуатации машины. Гидравлическая машина, содержит кожух с каналами входа и выхода рабочей жидкости, гидроцилиндр с размещенным в нем поршнем со штоком, и механизм привода, включающий элемент, выполненный из материала с эффектом памяти формы. Механизм привода выполнен в виде емкости, выполненной из теплопроводного материала и разделенной теплоизоляционной перегородкой с образованием горячей и холодной полостей, размещенных на оси переключателей распределителей потоков жидкости, а также насоса и коромысла. Коромысло жестко закреплено на оси и кинематически свя- зано со штоками гидроцилиндров. Гидроцилиндры имеют отверстия в поршневой полости, и снабжены тонкостенными баллонами, выполненными из материала с эффектом памяти формы, и размещены кон-- центрично в этих баллонах. Горячая и холодная полости сообщены с каналами входа и выхода кожухов посредством распредели- телей потоков жидкости. 6 ил.

777/ 77,

5 9

777 /// //// ///

I

77// 77

IS/Ss.VSSS/Л У/,

1770589 31 (4

16 13 30 15

LJфиг. 2

jfc.

;j

-Ji7

ФигЗ

1770589

г

tt