RS49541B - Hidraulički krilni motor - Google Patents

Abstract

Hidraulički krilni motor, sastoji se od kućišta (29) koje čine nosači ležajeva (31) i (32), a koji su čvrsto vezani za telo (30), naznačen time, što je u telu (30) smešten spoljašnji motor (16) koji se sastoji od rotora (17) u sklopu sa krilcima (20), a ovaj sklop je smešten unutar statora (22), koji je sa strane zatvoren bočnim pločama (26). Prijava sadrži još 5 zavisnih patentnih zahteva.

Description

II. Opis pronalaska

a)Oblast tehnike na kojusepronalazak odnosi

Pronalazak pripada oblasti hidrauličkih mašina odnosno mašina hidrostatičkog (zapreminskog)

dejstva. Ove mašine se koriste za transformaciju mehaničke u hidrauličku energiju i obrnuto. Prema međunarodnoj klasifikaciji patenata (MKP) oznaka je: F04C11/00.

b) Tehnički problem

Tehnički problem koji se ovim pronalaskom rešava je način razvođenja i korišćenja energije ulja,

pod pritiskom, i ulja, bez pritiska, koje se, iz pumpe za napajanje motora, usmerava od unutrašnjeg motora-razvodnika ka spoljašnjem motoru tj. ka delu hidrauličkog motora u kojem se realizuje obrtni moment.

c)Stanje tehnike

Krilni hidraulički motori i pumpe su tehnička rešenja koja se masovno koriste u mašinskoj

hidraulici na poslovima transformacije mehaničke energije u hidrauličku (pumpe) i hidrauličke energije u mehaničku (motori). Kod ovih mašina je radna zapremina ograničena krivolinijskom površinom rotora, krivolinijskom površinom statora, bočnim pločama. Radna zapremina je podeljena na ćelije krilcima, koja su smeštena u kanale, narezane u telu rotora. Kao radni fluid koristi se hidrauličko ulje ali se sreću i slučajevi primene vode. Vazduh je radni fluid koji se koristi kod pneumatičkih krilnih motora odnosno kod krilnih kompresora. Prema principu rada krilni motori su mašine zapreminskog dejstva gde se radni proces odvija punjenjem ulja, pod pritiskom, u prostor rastuće zapremine motora, i pražnjenjem ulja, bez pritiska, iz opadajuće zapremine motora. Pritisak u ulju, dejstvuje na površinu krilaca formirajući silu koja, u spregu sa krakom sile, formira moment koji se prenosi na gonjenu mašinu. Po principu dejstva hidrauličke krilne mašine mogu biti jednoradne i dvoradne a prema veličini izlaznog obrtnog momenta mogu biti normalne izvedbe ili visokomomentne. Visokomomentni krilni motori su motori gde se uz relativno mali broj obrtaja ostvaruje veliki obrtni moment na izlaznom vratilu.

Pronalazač je pored brojnih klasičnih tehničkih rešenja upoznat sa specifičnim tehničkim rešenjima kao što su: Krilna pumpa sa rotirajućim bočnim pločama P-159/97; Motor ili pumpa US 2,099,193, 1937g.; Krilna pumpa JP 57059087, 1982 g.; Pumpa 565,263, 1943 g.; Hidraulička mašina GB 2073323, 1980 g. Sva ova tehnička rešenja na specifičan način rešavaju problem transformacije hidrauličke u mehaničku energiju.

d) Izlaganje suštine pronalaska

Polazeći od analize postojećih tehničkih rešenja iz oblasti hidrostatičkog prenosa snage, uočenih

slabosti kod sistema za distribuciju ulja pod pritiskom i ulja bez pritiska, a oslanjajući se na osnovne zakone: mehanike (zakon poluge) i hidrostatike (zakon o ravnomernoj raspodeli pritiska u fluidu) pronalazač je formirao novo tehničko rešenje za distribucije pritiska, u ulju, u radne prostore motora. Rezultat ovog rešenja je da se ulazna hidraulička snaga transformiše u izlaznu mehaničku snagu uz minimalne gubitke.

Od postojećih tehničkih rešenja, u oblasti hidrostatike, najbliža rešenju koje nudi autor, je hidraulička dizalica. Kod nje se malom silom i velikim hodom klipa, na ulazu, realizuje velika sila uz mali hod klipa, na izlazu. Pronalazač koristi istu zakonitost ali je prevodi na obrtno kretanje tj. on u rešenju, koje štiti ovim zahtevom, ulaznu snagu, dobijenu od elektromotorom pogonjene pumpe, transformiše u izlaznu snagu koja se, preko vratila, prenosi na gonjenu mašinu.

Da bi se ostvarila ova transformacija hidraulički krilni motor je formiran kao kompleks od tri, funkcionalno povezane, celine: hidraulička pumpa sa elektromotorom, koja je izvor pogonske energije; unutrašnji dvoradni krilni motor koji je razvodnik ulja i spoljašnji dvoradni krilni motor a ove dve celine objedinjuje kućište motora.

Hidraulička pumpa sa elektromotorom je element klasičnog izvođenja pa prema tome i nije predmet interesovanja ove prijave.

Unutrašnji krilni motor, koji je u isto vreme i razvodnik pritiska ulja ka radnim ćelijama spoljašnjeg krilnog motora, u formiranju ukupnog obrtnog momenta krilnog motora učestvuje u zanemarljivo malom procentu.

Spoljašnji krilni motor je glavni radni sklop, krilnog motora kao celine, jer se na njegovim krilcima formira sila koja u spregu sa krakom sile formira obrtni moment koji se prenosi, preko vratila, na gonjenu mašinu.

Ulje, nosioc hidrauličke energije, teče, u radnom ciklusu krilnog motora, kroz dve linije toka koje su u međusobnoj hidrauličkoj vezi.

Prva linija toka počinje sa hidrauličkom pumpom koja ulje pod pritiskom utiskuje u napojne kanale unutrašnjeg motora. U unutrašnjem motoru se realizuje radni ciklus dvoradnog krilnog motora a istrošeno ulje se povratnim kanalima i cevovodom vraća u rezervoar ulja. Količina i pritisak ulja koje se upumpa u unutrašnji motor je jednaka količini i pritisku ulja koji daje pumpa pogonjena elektromotorom. Prema tome snaga unutrašnjeg motora je jednaka snazi pumpe umanjenoj za gubitke koji nastaju u prenosu snage od elektromotora do unutrašnjeg motora (gubitci u pumpi, spojnim cevovodima i samom unutrašnjem motoru).

Drugu liniju toka čini tok ulja u radnom prostoru spoljašnjeg motora. Količina ulja u ovom

prostoru ostaje nepromenjena (ako se zanemare zapreminski gubitci ulja koji su nadoknađeni iz toka unutrašnjeg motora, sa kojim je ovaj tok u hidrauličkoj vezi). Ulje u radnim zapreminama spoljašnjeg motora teče u potpuno zatvorenom ciklusu a potreban pritisak ulje dobija prenosom pritiska sa ulja u unutrašnjem motoru kroz otvore na telu: statora i rotora, unutrašnjeg motora, rotora i statora, spoljašnjeg motora. Cirkulacija ulja, u zatvorenom ciklusu spoljašnjeg motora, se odvija kroz kanale, koju su deo konstrukcije bočnih ploča i poklopaca, spoljašnjeg motora.

Pritisak, u ulju, dejstvuje na krilca spoljašnjeg motora, formira silu koja, sa krakom sile, formira obrtni moment. Ovaj moment se preko izlaznog vratila prenosi na gonjenu mašinu. Konstrukcijom rotora i statora, spoljašnjeg motora, postignuto je da se pogonski pritisak transformiše u silu, u ćelijama koje su za 180° pomerenc, tako de je ciklus spljašnjeg motora dvoradan. Dvoradan princip rada stvara mogućnost da motor radi, sa istim efektom, u oba smera rotacije.

e) Kratak opis slika nacrta

Pronalazak je detaljno opisan na primeru načina izvođenja koji je prikazan slikama:

Slika 1, predstavlja shemu kretanja ulja kroz dvoradni hidraulički krilni motor;

Slika 2, predstavlja sklop unutrašnjeg motora, uzdužni presek;

Slika 3, predstavlja predstavlja sklop unutrašnjeg motora, presek A-A;

Slika 4, predstavlja sklop spoljašnjeg hidrauličkog krilnog motora, uzdužni presek;

Slika 5, predstavlja sklop spoljašnjeg hidrauličkog krilnog motora, presek B-B;

Slika 6, predstavlja glavni rotor spoljašnjeg krilnog motora, uzdužni presek;

Slika 7, predstavlja glavni rotor spoljašnjeg krilnog motora, presek C-C;

Slika 8, predstavlja sklop statora spoljašnjeg krilnog motora;

Slika 9, umetak statora, uzdužni presek;

Slika 10, predstavlja umetak statora poprečni presek D-D;

Slika 11, predstavlja bočnu ploču spoljašnjeg motora.

f) Detaljan opis pronalaska

Hidraulički krilni motor se sastoji od sledećih funkcionalnih celina: unutrašnji dvoradni krilni

motor 1, spoljašnji dvoradni krilni motor 16 i kućište 29.

Motor se napaja pogonskom energijom preko, elektromotorom pogonjene, pumpe kroz potisne i povratne cevovode. Ovo rešenje je klasične izvedbe i nije predmet interesovanja ove prijave.

Unutrašnji dvoradni krilni motor 1, Slika 1, je istovremeno i razvodnik ulja prema ćelijama spoljašnjeg motora 16, je smešten unutar rotora 17 spoljašnjeg motora 16. Ulje, pod pritiskom se, u radni prostor unutrašnjeg motora 1, dovodi kanalima 3, kroz rupe 5, koje su izbušene u telu statora 2, i rupe 15, koje su izbušene u telu rotora 6. Radni prostor, unutrašnjeg motora 1, je krilcima 9 podeljen na ćelije. Ulje ispunjava ove ćelije (polazni položaji su 0° 180°) i goni rotor 6, unutrašnjeg motora 1, da, zajedno sa krilcima 9, rotira u smeru porasta zapremina ćelija. Punjenje ćelija uljem se ostvaruje sve dok zapremina ćelije ne dostigne maksimum (90° i 270°). Daljom rotacijom zapremine ćelija se smanjuju i ulje se, bez pritiska, kroz rupe 5 i kanale 4 sliva u povratni cevovod ka rezervoaru. Kada krilca dostignu položaje 0° i 180° radni ciklus unutrašnjeg motora 1 je završen. Porast i smanjivanje zapremina ćelija se odvija na segmentima motora koji su pomereni za 180° pa je postignuto da se za jedan obrtaj realizuju dva ciklusa punjenja i pražnjenja ćelija tj. postignuto je dvoradno dejstvo motora.

Hidraulička veza između radnog ciklusa unutrašnjeg motora 1 i ulja u spoljašnjem motoru 16 je ostvarena kroz rupe 15 u telu rotora 6 i rupe 21 u telu rotora 17. Pritisak, u ćelijama unutrašnjeg motora 1, se prenosi na ulje, koje ispunjava radni prostor 23 spoljašnjeg motora 16. Ovaj pritisak dejstvuje na krilca 20, formirajući silu koja, u sprezi sa krakom sile, formira obrtni moment. Obrtni moment se preko vratila, rotora 17, predaje gonjenoj mašini. Ulje, bez pritiska, u radnom prostoru 24 se kroz rupe 21,15 i 5 i kanale 4, sliva u povratni cevovod ka rezervoaru.

Unutrašnji krilni motor 1, Slika 2, Slika 3, se sastoji od: statora 2 koji se oslanja na dva igličasta ležaja 12. Ovi ležajevi prihvataju radijalnu silu a aksijalnu silu prihvata čaura 14 i prenosi je na ležaj 13. Stator 2 je sa centričnim otvorom unutar kojeg, krstastim umetkom 10, su formirana četiri kanala: dva kanala 3 za napajanje uljem pod pritiskom i dva kanala 4 za odvod ulja bez pritiska. Spoj ovih kanala i radnog prostora, spoljašnjeg motora, je ostvaren kroz rupe 5 i 15. Radne zapremine, unutrašnjeg motora, su ograničene zakrivljenim površima tela statora 2, tela rotora 6, bočnom pločom 7, koja je pokrivena poklopcom 11, i bočnom pločom 8. Krilcima 9 ovaj prostor je podeljen na ćelije. Spoljašnji profil statora 2 i unutrašnji profil rotora 6 obezbeđuju formiranje četiri segmenta radnog prostora: dva za ulje pod pritiskom i dva za ulje bez pritiska. Ovakvim rešenjem obezbeđeno je dvoradno dejstvo unutrašnjeg motora 1. Hidraulička veza između ulja u unutrašnjem motoru 1 i ulja u spoljašnjem 16 motoru, Slika 4,

Slika 5, je ostvarena kroz rupe 15 i 21 koje su izbušene u rotoru 6 unutrašnjeg motora 1 i rotoru 17 spoljašnjeg motora 16. Radni prostor, spoljašnjeg motora 16, je ograničen: zakrivljenim površima rotora 17 i statora 22, nepokretnim bočnim pločama 26 a podeljen je na ćelije krilcima 20. Spljašnji motor 16 je takođe dvoradni. Da bi se izbeglo vrtloženje ulja u radnom prostoru spoljašnjeg motoralć, radni prostor je kanalima 27, u bočnim pločama 26 i poklopcima 28, povezan. Jedan kanal povezuje zapremine sa uljem bez pritiska a drugi zapremine sa uljem pod pritiskom. Ulje u ovim kanalima rotira, po dva nezavisna toka, brzinom koja je ista kao i brzina rotacija rotora 17. Rotor 17 spoljašnjeg motora 16 se preko ležajeva 33 i 36 oslanja na nosače 31 i 32 koji su povezani sa telom 30 kućišta motora 29. Za nosač 32, kućišta 29, povezan je priključak 34 unutar kojeg je razvodnik 35.

Rotor 17, Slika 6, Slika 7, spoljašnjeg motora 16 je izrađen zajedno sa vratilom za prenos obrtnog momenta na gonjenu mašinu. Otvor 18, koji je izbušen u telu rotora 17, je namenjen za smeštaj unutrašnjeg motora 1. Kanali, 19 u telu rotora 17, služe za smeštaj krilaca. Rupe 21 služe za prenos pritiska iz ulja u unutrašnjem motoru 1 na ulje u radnom prostoru spoljašnjeg motora 16. Kanali 36 služe za uravnotežavanje pritiska ulja u komorama iza zadnjih ivica krilaca unutrašnjeg motora 1 i spoljašnjeg motora 16.

Stator 22, Slika 8, je smešten u telu 30 kućišta 29 hidrauličkog krilnog motora.

Na bočnim stranama statora 22, Slika 9, Slika 10, izvedeni su kanali 25 koji su namenjeni da obezbede raspodelu pritiska po celoj zapremini

Kanali 27 u bočnim pločama 26, Slika 11, su namenjeni da obezbede cirkulaciju ulja tj. da eliminišu vrtloženje ulja u radnom prostoru spoljašnjeg krilnog motora 16.

g) Način industrijske ili druge primene pronalaska

Tehničko rešenje, hidraulički krilni motor, može se uspešno koristiti u: energetici, u sistemima za

pogon mobilnih saobraćajnih sredstava, u industriji za pogon različitih radnih mašina, itd.

Claims (6)

1. Hidraulički krilni motor sastoji se od kućišta [29] koje čine nosači [31] i [32] ležajeva a koji su čvrsto vezani za telo [30], naznačen time, što je u telu [30] smešten spoljašnji motor [16] koji se sastoji od rotora [17] u sklopu sa krilcima [20], a ovaj sklop je smešten unutar statora [22], koji je sa strane zatvoren bočnim pločama [26].

2. Hidraulički krilni motor iz zahteva l, naznačen time, što su na bočnim stranama statora [22], spoljašnjeg motora [16], narezani kanali [25] za distribuciju pritiska na krilca [20] koja su u sklopu sa rotorom [1 /] spoljašnjeg motora [16].

3. Hidraulički krilni motor iz zahteva 1, naznačen time, što su u bočnim pločama [26] i poklopcima [28], narezani kanali [27].

4. Hidraulički krilni motor iz zahteva 1, naznačen time, što je, u otvor [18] u telu rotora [17] spoljašnjeg motora [16], oslonjen na ležajevc [12] i [13] smešten unutrašnji motor [1] koji se sastoji od statora [2] sa krstastim umetkom [10], rotora [6] sa krilcima [9] i, za rotor [6], čvrsto vezanim bočnim pločama [7] i [8].

5. Hidraulički krilni motor iz zahteva 1, naznačen time, što su u telu statora [2] i rotora [6], unutrašnjeg motora [1], izbušene rupe [5] i [15] a u telu rotora [17], spoljašnjeg motora [16], rupe [21].

6. Hidraulički krilni motor iz zahteva 1, naznačen time, što je za nosač [32] čvrsto vezan priključak [34], razvodnik [35] i kanali [3] i [4] koji su formirani krstastim umetkom [10] koji je smešten u otvor u statoru [2] unutrašnjeg motora [1].