WO2012064163A1 - Hydraulic device for producing torque - Google Patents
Hydraulic device for producing torque Download PDFInfo
- Publication number
- WO2012064163A1 WO2012064163A1 PCT/LV2011/000002 LV2011000002W WO2012064163A1 WO 2012064163 A1 WO2012064163 A1 WO 2012064163A1 LV 2011000002 W LV2011000002 W LV 2011000002W WO 2012064163 A1 WO2012064163 A1 WO 2012064163A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- liquid
- pressure
- membrane
- valve
- volume
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B17/00—Other machines or engines
- F03B17/005—Installations wherein the liquid circulates in a closed loop ; Alleged perpetua mobilia of this or similar kind
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B17/00—Other machines or engines
- F03B17/02—Other machines or engines using hydrostatic thrust
- F03B17/025—Other machines or engines using hydrostatic thrust and reciprocating motion
Definitions
- the properties of liquids are determined by the presence of, in addition to mass forces (gravity, inertial forces of transport motion, Coriolis forces) and surface forces (pressure forces), the principle of continuity of the jet in steady motion, B. Pascal's law (any change pressure in a liquid at rest is transmitted equally to all points of the space occupied by it), by the normal direction of the pressure vector in the liquid to an arbitrarily oriented platform, by the ratio of pressure and speed in a moving liquid, a drostatic paradox (the same force of liquid pressure at the bottom in vessels with an equal bottom area, but with different capacities at an equal liquid level) and other properties, as well as properties that are exclusively inherent in each liquid.
- the energy consumption for lifting about half the mass of run-off by the height of the liquid level also correspondingly decreases, including due to the magnitude of the dissipative forces .
- this the gain may be more or less substantial.
- a combined membrane chamber was proposed, consisting of single chambers sequentially fixed so that, at the height of the same liquid column, on the one hand, the pressure force vectors of the membrane pads are folded due to the sequence of their movement in the direction of the pressure force vectors , and at the same time multiply the path of movement of the resulting force.
- the liquid can compress up to tens of thousands of atmospheres, depending on the size of the area of the boundary layer, and when the contact region is cut off of the boundary molecular layer from the main stress volume of the fluid, you can get a significant pressure surge on the areas of the membrane chambers due to the elastic expansion of the compressed fluid, devoid of the gases dissolved in it, and, through the sealed membrane chamber, the transmission of the force impulse by the connecting rod to the crankshaft journal and then through the ratchet to output shaft.
- the diameter D of the base of the truncated cone of the membrane chamber is 0.2 m
- the area S of the side wall of one chamber is 0.03 m
- the cavity volume of each of the chambers is 0.000075 m 3
- Max Piston Volume groups (fig. 1, pos. 4), or chambers V k - 0,00075m 3
- Such an installation consists of a cylindrical metal reservoir (21) with a waterproof mesh (22) located inside a few millimeters from the cylinder wall forming the cylinder.
- a metal cylinder with longitudinal cuts (23) On the inner side of the mesh (22) there is a metal cylinder with longitudinal cuts (23), inside which a well-ground same cylinder (24) rotates slightly smaller in diameter with cuts along the generatrix wall, with which the holes either coincide or overlap, as in the usual valve, when rotating by means of a selsyn (16) transmission of the angle of rotation of the shaft (2).
- Water in the membrane chamber (8) is connected by connecting tubes through the valve (5) with water in the cavity of the tank (21), bypassing the net (22) and cylinders (23) and (24), and through the valve (25) with the cavity of the adjacent cylinder (21 ) of an installation operating in antiphase with it, and the injection of runoff into this cylinder of an adjacent installation is carried out through a tube (27) into the space between the waterproof mesh (22) and the stationary cylinder (23).
- the operation of this installation is possible when the air dissolved in it is removed from the liquid, since the voltage in the liquid from its presence and the associated increase in the water-air boundary area due to the merging of air bubbles during pressure drops may not allow pressure switching. Therefore, it is necessary to evaluate the fraction of stress from gases as applied to the volume of a mole of water. When the volume of a mole of water
- V B 0.5252.10 "6 m 3
- S b 0.0003 14 M.
- the number of molecules in the boundary layer of the air bubble n in 1, 8.10 15 , internal pressure 108 Pa.
- microbubbles of air are evenly distributed across the water column and, therefore, a decrease to 10-15% of their concentration in the liquid should also reduce the area of their sticking to the inner surface of the cavity (24) with the liquid and thereby reduce the uncontrolled voltage component many times in liquid from the boundary molecular layer.
- the installation can fully work at a control pressure of (2.5-3) 10 7 Pa. Let us estimate the degree of air removal when creating a voltage of 15.10 Pa.
- the operation of the device consists in obtaining the necessary torque on the shaft (2) by changing the pressure of the water, which is poured with the air removed from its volume, into the tank (21), namely, in its volume limited by a waterproof grid (22) by switching off from touches mesh basics when rotating inside the cylinder (23) with longitudinal holes of another, well-ground with it and having the same holes, this creates a variable pressure in the water, which through the synchronously opening valve (5) allows the expanding liquid to penetrate into the cavity of the membrane chambers ( 8), thereby creating a working stroke of the connecting rod (18) .
- a capsule (26) having some th aftereffect (delay) after overlapping grids (23) and (24)
- an equalizing valve (29) is provided with any type of liquid feeding regulator corresponding to any type.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Description
ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ HYDRAULIC DEVICE FOR PRODUCING
КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА TORQUE
Описание изобретения Description of the invention
Данная разработка является продолжением ранее предложенных гидравлических устройств в заявках PCT/LV-2006/000007 от 27.09.2006, PCT/LV-2008 /000001 от 03.04.2008 и PCT/LV - 2009/000001 от 08.05.2009, где жидкость рассматривалась без учёта влияния растворённых в ней газов, тогда как в этой заявке, базирующейся на региональной заявке Р- 10 - 152 от 1 1.1 1 2010г., данный факт является определяющим в выборе конструкций устройства. Наличие напряжения в жидкости, достигающего десятки тысяч атмосфер, является следствием не только сил давления от внешнего молекулярного граничного слоя жидкости с вакуумом или газом (а также с несмачивающим жидкость твёрдым телом), но и сил давления пограничного слоя молекул жидкости от микропузырьков растворённых в ней газов. Целью настоящей работы является предложить жизнеспособные, эффективные конструкции гидравлических устройств, использующие не только силу гравитации, но и силы межмолекулярных взаимодействий. Для этого определим напряжение в жидкости, обусловленное расворённым в ней воздухом. Как известно, в 1 литре воды содержится от 18,68см3 до 29,18см3 воздуха (при 20°С и 0°С), где азота -78,09%, кислорода -20,95%, аргона - 0,93%, углекислого газа -0,03%. Отсюда ясно, что давление воды внутри одного моля в 17.10 Па определяется не только площадью его сферы, но и общей площадью микропузырьков растворённых в нём газов. Поэтому при вычислении силы давления, приходящейся на долю одной пограничной молекулы жидкости следует это учесть. Именно это обстоятельство послужило мотивом дальнейшего углубления в эту проблему и разработку новых конструкций. Свойства жидкостей, в отличие от свойств твёрдого тела, определяются наличием помимо массовых сил (силы тяжести, силы инерции переносного движения, кориолисовой силы) ещё и сил поверхностных (сил давления), принципом неразрывности струи в установившемся движении, законом Б.Паскаля (любое изменение давления в покоящейся жидкости передаётся одинаково во все точки занятого ею пространства), нормальным направлением вектора давления в жидкости к произвольно ориентированной площадке, соотношением давления и скорости в движущейся жидкости, гидростатическим парадоксом (одинаковая сила давления жидкости на дно в сосудах с равной площадью дна, но с разной ёмкостью при равном уровне жидкости) и другими свойствами, а также свойствами эксклюзивно присущими каждой жидкости. Поэтому поведение жидкости в энергетическом потенциальном поле совершенно другое в сравнении с твёрдым тел ом. У же одно это перечисление свойств жидкостей определяет множество вариантов создания гидравлических устройств с получением полезного выигрыша энергии в разных силовых полях, из которых предлагаемые устройства наверняка не самые лучшие, но дающие направление поиска лучших вариантов. Использование этих свойств позволяет иметь выигрыш в силе давления подвижного дна (в мембранной камере) в сравнении с весом сработай жидкости при разрыве сплошности (неразрывности) жидкости клапаном и подъёме её на высоту уровня напора жидкости. В соответствии с гидростатическим парадоксом ввиду конусообразной конфигурации (а следовательно значительно меньшего объёма, чем цилиндр) мембранной (рабочей) камеры затраты энергии для подъёма примерно вдвое меньшей массы сработки на высоту уровня жидкости так же соответственно уменьшаются , в том числе и за счёт величины диссипативных сил. При определённых размерах, конфигурации рабочих камер, их комбинациях, этот выигрыш может быть более или менее существенным. В одной из вышеупомянутых заявок была предложена комбинированная мембранная камера, состоящая из последовательно закреплённых единичных камер с тем, чтобы при высоте одного и того же столба жидкости сложить, с одной стороны, векторы силы давления мембранных площадок за счёт последовательности их движения по направлению векторов сил давления, и в то же время увеличить кратно путь движения результирующей силы. На пути повышения эффективности использования возникающей силы давления за счёт уменьшения энергии на возврат сработки на исходную высоту уровня столба жидкости было предложение по подъёму сработки не на всю величину столба, а только на его часть— путём последовательного перелива жидкости в радиально расположенных вращающихся напорных трубках. Но эти конструкции сложны и малоэффективны, поэтому в данной разработке предлагается сокращение пути сработки для уменьшения затрат энергии возврата за счёт либо подъёма напорной трубки с жидкостью на величину пути рабочего хода мембранной камеры, либо применения в качестве связующей между напорной трубкой и мембранной камерой эластичного гофрированного переходника переменного сечения для отсоса из камер выдавливаемой сработки или телескопического соединения в случае применения вместо воды гидравлической жидкости, а также применения водонепроницаемой сетки в одной из боковых стенок конуса мембранной камеры для вывода излишка газов и молекул испарившейся воды. Особый класс гидравлических устройств представляют собой устройства, использующие силу давления на площадки мембранных камер, возникающую от сжимающего давления пограничного слоя жидкости на границе с газом или несмачивающим твёрдым материалом. Здесь жидкость может сжиматься до десятков тысяч атмосфер, в зависимости от величины площади пограничного слоя, а при отсечении области контактного граничного молекулярного слоя от основного напряжённого объёма жидкости можно получить значительный всплеск давления на площадках мембранных камер вследствие упругого расширения сжатой жидкости, лишённой растворённых в ней газов, и, посредством герметичной мембранной камеры, передачу импульса силы шатуном на шейку коленвала и далее, через храповик, на выходной вал. Ввиду того, что вода, лишённая растворённых в ней газов, в ещё большей степени утрачивает способность сжиматься, для нормального наполнения полостей мембранных камер необходимо в камеру создания напряжения в жидкости расположить запаянную металлическую капсулу с газом под давлением, которая при снятии напряжения внешнего молекулярного слоя воды, обеспечит, расширяясь, необходимое t давление в мембранных камерах и наполнение водой их полостей. Суть настоящей разработки заключается, помимо этих моментов, и в уменьшении объёма сработки и улучшение условий вывода пузырьков газа из жидкости за счёт вставки в полость мембранной камеры пустотелой ёмкости с водонепроницаемыми стенками (но пропускающими газы), объём которой отслеживает объём полости мембранной камеры вследствие жёсткой связи с шатуном, что должно существенно повысить эффективность работы устройства и его энергоотдачу. Рассмотрим работу гидравлических устройств задействования сил давления с использованием в качестве рабочего тела воды с обычной концентрацией растворённых в ней газов. Эти устройства представлены на рис.1 , 2 и 3 и отличаются только следующими позициями : 4 (гофрированный кожух) , 12 (поршневое соединение) и 16 (сельсин) - на рис.1 ; 19 (телескопическое соединение), 4 (кожух) и 13 (воздушная полость) - на рис.2 ; 13 и 20 (гофрированная трубка) - на рис.3. В остальном состав их однотипен : напорная трубка -1 , коленвал - 2, шестерни -3, клапан - 5, стравливающий клапан - 6, кронштейн - 7, мембранная камера - 8, сетка стенки мембранной камеры - 9, подшипник - 10, штанга - 1 1 , воздушная полость - 13, короб - 14, корпус - 15, шарнир кронштейна - 17, шатун - 18. В отличие от предыдущих конструкций данные устройства отличаются наличием сеток на стенках мембранных камер и переменной воздушной полости внутри мембранной камеры для выведения воздушных пробок и снижения энергозатрат на возврат сработки. Работа этих устройств производится следующим образом. При открывании вентиля (5) столб воды напорной трубки (1 ) давит на стенки последовательно соединённых мембранных камер (8) и суммарной силой давления через кронштейны (7) камер (8) и шатун (18) воздействует на шейку коленвала (2), осуществляя его поворот на 180° . Сопряжённые с ней другие установки через шестерни (3) с коленвалом (2) и соответствующим сдвигом фазы обеспечивают возврат сработки и придают устойчивость вращению коленвала. При этом устройства на рис. 2 и рис.3 имеют меньшую величину сработки за счёт переменного объёма воздушной полости, одним (верхним концом) прикреплённой к штуцеру вентиля (5), а нижней частью к подвижному штоку (1 1). Гофрированный кожух (4) с клапаном (6) на рис.1 и рис.2 служат для выведения излишних газов из системы. Ориентировочно оценим выигрыш энергии, задав определённые параметры устройства : This development is a continuation of previously proposed hydraulic devices in applications PCT / LV-2006/000007 dated 09/27/2006, PCT / LV-2008/000001 dated 04/03/2008 and PCT / LV - 2009/000001 dated 05/08/2009, where the liquid was considered without taking into account the influence of gases dissolved in it, whereas in this application, based on the regional application P-10 - 152 from 1 1.1 1 2010, this fact is decisive in the choice of device designs. The presence of a voltage in a liquid reaching tens of thousands of atmospheres is a consequence of not only the pressure forces from the external molecular boundary layer of the liquid with vacuum or gas (as well as a non-wetting solid), but also the pressure forces of the boundary layer of liquid molecules from micro bubbles of gases dissolved in it . The aim of this work is to propose viable, efficient hydraulic device designs that use not only the force of gravity, but also the forces of intermolecular interactions. To do this, we determine the voltage in the liquid due to the air dissolved in it. As you know, 1 liter of water contains from 18.68 cm 3 to 29.18 cm 3 of air (at 20 ° C and 0 ° C), where nitrogen is 78.09%, oxygen is 20.95%, argon is 0.93 %, carbon dioxide -0.03%. From this it is clear that the water pressure inside one mole at 17.10 Pa is determined not only by the area of its sphere, but also by the total area of the microbubbles of the gases dissolved in it. Therefore, when calculating the pressure force attributable to one of the boundary fluid molecules, this should be taken into account. It was this circumstance that served as the motive for further deepening into this problem and development new designs. The properties of liquids, in contrast to the properties of a solid, are determined by the presence of, in addition to mass forces (gravity, inertial forces of transport motion, Coriolis forces) and surface forces (pressure forces), the principle of continuity of the jet in steady motion, B. Pascal's law (any change pressure in a liquid at rest is transmitted equally to all points of the space occupied by it), by the normal direction of the pressure vector in the liquid to an arbitrarily oriented platform, by the ratio of pressure and speed in a moving liquid, a drostatic paradox (the same force of liquid pressure at the bottom in vessels with an equal bottom area, but with different capacities at an equal liquid level) and other properties, as well as properties that are exclusively inherent in each liquid. Therefore, the behavior of a liquid in a potential energy field is completely different in comparison with a solid. But this enumeration of the properties of liquids alone determines many options for creating hydraulic devices with obtaining a useful energy gain in different force fields, of which the proposed devices are probably not the best, but giving the direction of the search for the best options. Using these properties allows you to have a gain in the pressure force of the moving bottom (in the membrane chamber) in comparison with the weight of the fluid work when the continuity (continuity) of the fluid ruptures by the valve and its rise to the height of the fluid pressure level. In accordance with the hydrostatic paradox, in view of the cone-shaped configuration (and therefore much smaller volume than the cylinder) of the membrane (working) chamber, the energy consumption for lifting about half the mass of run-off by the height of the liquid level also correspondingly decreases, including due to the magnitude of the dissipative forces . With certain sizes, configuration of working chambers, their combinations, this the gain may be more or less substantial. In one of the aforementioned applications, a combined membrane chamber was proposed, consisting of single chambers sequentially fixed so that, at the height of the same liquid column, on the one hand, the pressure force vectors of the membrane pads are folded due to the sequence of their movement in the direction of the pressure force vectors , and at the same time multiply the path of movement of the resulting force. On the way to increasing the efficiency of using the arising pressure force by reducing the energy to return the discharge to the original height of the liquid column level, there was a proposal to raise the discharge not to the entire value of the column, but only to its part by sequential overflow of liquid in radially arranged rotating pressure tubes. But these designs are complex and ineffective, therefore, in this development, a reduction in the operating path is proposed to reduce the return energy costs due to either raising the pressure tube with liquid by the size of the working path of the membrane chamber, or using an elastic corrugated adapter as a binder between the pressure tube and the membrane chamber variable cross-section for suction from the chambers of extruded discharge or telescopic connection if a hydraulic fluid is used instead of water, as well as Ia waterproof mesh in one of the sidewalls of the cone diaphragm chamber for withdrawal of excess gases and the evaporated water molecules. A special class of hydraulic devices are devices that use the pressure force on the membrane chamber sites arising from the compressive pressure of the boundary layer of liquid at the interface with gas or non-wetting solid material. Here, the liquid can compress up to tens of thousands of atmospheres, depending on the size of the area of the boundary layer, and when the contact region is cut off of the boundary molecular layer from the main stress volume of the fluid, you can get a significant pressure surge on the areas of the membrane chambers due to the elastic expansion of the compressed fluid, devoid of the gases dissolved in it, and, through the sealed membrane chamber, the transmission of the force impulse by the connecting rod to the crankshaft journal and then through the ratchet to output shaft. Due to the fact that water, devoid of gases dissolved in it, loses the ability to compress even more, for the normal filling of the cavities of the membrane chambers, it is necessary to place a sealed metal capsule with gas under pressure in the chamber for creating tension in the liquid, which, when stress is removed from the external molecular layer of water , will provide, expanding, the necessary t pressure in the membrane chambers and filling their cavities with water. The essence of this development consists, in addition to these points, in reducing the volume of operation and improving the conditions for the removal of gas bubbles from the liquid by inserting a hollow container with waterproof walls (but passing gases) into the cavity of the membrane chamber, the volume of which tracks the volume of the cavity of the membrane chamber due to tight coupling with a connecting rod, which should significantly increase the efficiency of the device and its energy efficiency. Let us consider the operation of hydraulic devices for activating pressure forces using water with a usual concentration of gases dissolved in it as a working fluid. These devices are shown in Figs. 1, 2 and 3 and differ only in the following positions: 4 (corrugated casing), 12 (piston connection) and 16 (selsyn) - in Fig. 1; 19 (telescopic connection), 4 (casing) and 13 (air cavity) - in Fig. 2; 13 and 20 (corrugated tube) - in Fig. 3. Otherwise, their composition is the same: pressure pipe -1, crankshaft 2, gears 3, valve 5, bleed valve 6, bracket 7, membrane chamber 8, mesh wall of the membrane chamber 9, bearing - 10, rod - 1 1, air cavity - 13, box - 14, case - 15, bracket hinge - 17, connecting rod - 18. Unlike previous designs, these devices differ in the presence of grids on the walls of the membrane chambers and a variable air cavity inside the membrane chambers for removing air jams and reducing energy costs for returning the operation. The operation of these devices is as follows. When the valve (5) is opened, the water column of the pressure tube (1) presses on the walls of the membrane-connected chambers (8) in series and with the total pressure force through the brackets (7) of the chambers (8) and the connecting rod (18) acts on the crankshaft journal (2), its rotation through 180 °. Other installations associated with it through gears (3) with a crankshaft (2) and a corresponding phase shift provide a return to the operating time and give stability to the rotation of the crankshaft. In this case, the devices in Fig. 2 and Fig. 3 have a lower value of run-off due to the variable volume of the air cavity, one (upper end) attached to the valve fitting (5), and the lower part to the movable rod (1 1). The corrugated casing (4) with the valve (6) in Fig. 1 and Fig. 2 are used to remove excess gases from the system. We tentatively estimate the energy gain by setting certain parameters of the device:
Высота стат. напора Н трубки - 1 м, давление напора Р = 104 Па Stat height head N of the tube - 1 m, head pressure P = 10 4 Pa
Диаметр D основания усечённого конуса мембранной камеры - 0,2м The diameter D of the base of the truncated cone of the membrane chamber is 0.2 m
Площадь S боковой стенки одной камеры - 0,03 м The area S of the side wall of one chamber is 0.03 m
Ход L штока (шатуна) - 0,05м Stroke L of the rod (connecting rod) - 0.05m
Ход рабочей площади каждой камеры - 0,005м The course of the working area of each chamber is 0.005m
Количество камер - 10 шт. Number of cameras - 10 pcs.
Объём полости каждой из камер - 0,000075м3 The cavity volume of each of the chambers is 0.000075 m 3
Макс, объём поршн. группы (рис.1 , поз.4), или камер Vk - 0,00075м3 Max Piston Volume groups (fig. 1, pos. 4), or chambers V k - 0,00075m 3
Объём воды в трубке Утр -0,0003м3 The volume of water in the tube Utr -0,0003m 3
Диаметр трубки d - 0,01 м Подстановка этих значений в формулу силы давления от статического столба воды даёт FK = P.S = 300Н, при этом работа сил давления А= 10FK.L =10.300Н.0,05м:=150Дж . Сила тяжести, трубки (вес), вентиля с сельсином и воды - G= 2Н+15Н+(ЗН+15Н)=35Н, тогда работа по преодолению сил тяжести и выдавлванию воды из камер на высоту 0,05м составит An= G.L= 35Н.0,05м=1 ,75Дж, округлённо около 2-х Дж. Казалось бы величина не определяющая, но может оказаться, что постановка водонепроницаемой сетки в мембранных камерах окажется недостаточной мерой для завоздушивания камер и потере эффективности работы устройства. Тогда варианты, представленные на рис.2 и рис.3 , при оснащении мембранных камер (8) управляемыми воздушными полостями (13) на рис.2, рис.3 и рис.4, могут решить задачу и даже при кпд 0,5 с частотой вращения вала 1 гц обеспечить 75Вт мощности (300Вт при 4-х установках). Рассмотренные устройства больше всего подходят для стационарных условий работы, для использования на танспорте более всего подходящи гидравлические устройства, использующие силу давления в жидкости с максимально возможной степенью снижения в ней растворённых газов. Такая установка состоит из цилиндрического металлического резервуара (21 ) с расположенной изнутри в нескольких миллиметрах от образующей стенки цилиндра водонепроницаемой сетки (22). С внутренней стороны сетки (22) располагается металлический цилиндр с продольными вырезами (23), внутри которого вращается хорошо притёртый такой же цилиндр (24) чуть меньшего диаметра с вырезами вдоль образующей стенки, с помощью которых отверстия либо совпадают, либо перекрываются, как в обычном вентиле, при вращении с помощью сельсинной (16) передачи угла поворота вала (2). Внутри этой 4-х слойной конструкции располагается мембранная капсула (26) с газом под давлением (типа анероидной коробки). Вся полость заполняется водой с заранее удалённым из неё растворённым газом. Вода в мембранной камере (8) связана соединительными трубками через клапан (5) с водой в полости резервуара (21 ), минуя сетку (22) и цилиндры (23) и (24), а через клапан (25) с полостью соседнего цилиндра (21) установки, работающей с ней в противофазе, причём впрыск сработки в этот цилиндр соседней установки осуществляется через трубку (27) в пространство между водонепроницаемой сеткой (22) и неподвижным цилиндром (23). Работа этой установки возможна при выводе из жидкости растворённого в ней воздуха, так как напряжение в жидкости от его присутствия и связанной с этим увеличением граничной площади вода - воздух из-за слияния пузырьков воздуха при перепадах давления может не позволить производить коммутацию давления. Поэтому необходимо оценить долю напряжения от газов применительно к объёму моля воды. При объёме моля воды Tube diameter d - 0.01 m Substitution of these values in the formula of the pressure force from the static column of water gives F K = PS = 300N, while the work of pressure forces A = 10F K .L = 10.300N.0.05m : = 150J. Gravity, tubes (weight), valve with selsyn and water - G = 2Н + 15Н + (ЗН + 15Н) = 35Н, then the work to overcome gravity and squeeze water from the chambers to a height of 0.05 m will be A n = GL = 35N.0.05m = 1, 75 J, rounded up to about 2 J. It would seem that the value is not decisive, but it may turn out that the installation of a waterproof mesh in the membrane chambers will be insufficient to air the chambers and lose the efficiency of the device. Then the options presented in Fig. 2 and Fig. 3, when equipping the membrane chambers (8) with controlled air cavities (13) in Fig. 2, Fig. 3 and Fig. 4, can solve the problem even at an efficiency of 0.5 s with a shaft speed of 1 Hz provide 75W of power (300W with 4 installations). The considered devices are most suitable for stationary working conditions; for use in tansport, hydraulic devices that use the pressure force in a liquid with the highest possible degree of reduction of dissolved gases in it are most suitable. Such an installation consists of a cylindrical metal reservoir (21) with a waterproof mesh (22) located inside a few millimeters from the cylinder wall forming the cylinder. On the inner side of the mesh (22) there is a metal cylinder with longitudinal cuts (23), inside which a well-ground same cylinder (24) rotates slightly smaller in diameter with cuts along the generatrix wall, with which the holes either coincide or overlap, as in the usual valve, when rotating by means of a selsyn (16) transmission of the angle of rotation of the shaft (2). Inside this 4-layer structure is a membrane capsule (26) with gas under pressure (such as an aneroid box). The entire cavity is filled with water with dissolved gas removed from it in advance. Water in the membrane chamber (8) is connected by connecting tubes through the valve (5) with water in the cavity of the tank (21), bypassing the net (22) and cylinders (23) and (24), and through the valve (25) with the cavity of the adjacent cylinder (21 ) of an installation operating in antiphase with it, and the injection of runoff into this cylinder of an adjacent installation is carried out through a tube (27) into the space between the waterproof mesh (22) and the stationary cylinder (23). The operation of this installation is possible when the air dissolved in it is removed from the liquid, since the voltage in the liquid from its presence and the associated increase in the water-air boundary area due to the merging of air bubbles during pressure drops may not allow pressure switching. Therefore, it is necessary to evaluate the fraction of stress from gases as applied to the volume of a mole of water. When the volume of a mole of water
3 3 23 3 3 23
VM=0,018.10" м , учитывая N=6,023.10 -число Авогадро, имеем объём V M = 0.018.10 " m, given N = 6.023.10 - the number of Avogadro, we have the volume
29 3 3 молекулы воды VMB =3.10" м Из формулы для объёма шара V=4/3.3, 14 R . имеем радиусы сферы моля R=0,0197M И молекулы воды г =2,335.10"10 м., откуда площадь сферы моля и площадь сечения по диаметру молекулы воды : SM =4πΚ2= 0.004874м2 и s =тгг2=17.1 199.10"20 м2 . Отсюда определим пг количество молекул воды в пограничном слое и далее долю давления, приходящуюся на одну молекулу граничного слоя, создающую в воде 29 3 3 water molecules V MB = 3.10 " m From the formula for the volume of the ball V = 4 / 3.3, 14 R. We have the radius of the mole sphere R = 0,0197M And the water molecules r = 2,335.10 " 10 m, whence the area of the mole sphere and section area of the diameter of water molecules:. S m = 4πΚ 0.004874m 2 = 2 and s = 2 = 17.1 HBG 199.10 "20 m 2 g From define n number of water molecules in the boundary layer and further pressure proportion per one molecule of the boundary layer creating in water
8 Ϊ 6 объёмом один моль давление в 17.10 Па. Находим пг =SM/s=;2,846.10 молекул, отсюда Pj= 17.108 Па/ 2,846.1016=5,97.10"8 Па. Но нами не учтена доля напряжения от микропузырьков воздуха в воде, а совокупная величина этих объёмов составляет (берём по максимуму при 0°С) в 1 -м моле 8 Ϊ 6 with a volume of one mole pressure of 17.10 Pa. We find n r = S M / s = ; 2,846.10 molecules, hence Pj = 17.10 8 Pa / 2,846.10 16 = 5.97.10 "8 Pa. But we did not take into account the fraction of voltage from air microbubbles in water, and the total value of these volumes is (we take the maximum at 0 ° C) in 1 - m mole
VB=0,5252.10"6 м3, откуда гв = 0,005м (сравним RM =0,0197м), Sb=0,0003 14M . Тогда общая площадь, граничащая с воздухом, для моля составляет S = SM + sB = 0,004874м + 0,000314м2 = 0,005188м2 и пг = S/s = ЗЛ О16, а величина давления Pj = 17.108 Па/3.1016 = 5,7.10"8 Па. Тогда при числе молекул в пограничном слое воздушного пузырька пв=1 ,8.1015, внутреннее давление 108 Па. Казалось бы это небольшая часть от общего давления в моле 17.10° Па , но в устройствах, которые для того и создаются, чтобы получить необходимую мощность, мы должны иметь управляемое давление в больших массах воды (по крайней мере в сотни раз превышающие объём и массу одного моля) и тогда напряжение от соответственно возросшего объёма растворённого воздуха становится проблемой. Решить эту задачу можно предварительным удалением воздуха из воды кипячением её в специальном закрытом сосуде с минимальным контактированием с воздухом и за счёт химических реакций с выпадением окислов в осадок. Зададимся целью определить необходимое давление в пике внутри мембранной камеры с размерами, достаточными для получения мощности на валу W=100KBT при частоте срабатываний мембраны (оборотах вала) 0,5гц. Приняв кпд=0,5, видим, что необходимая работа А=400кДж, а при ходе шатуна 0,05м сила давления на зуб храповика составит F=8.106 Н. При D=0,2M И количестве камер пк =10 общая площадь давления мембранных камер составит SK= 0,314м", откуда давление в них должно составлять Рк =0,255.108 Па, а объём мембранных камер VK =0,00785м3. Согласно закону Гука, объём камеры создания напряжения (21 ) во внутрисеточном пространстве (22) должен составлять VCH =VK.K/Py, где К=20,6.10 Па - модуль объёмной упругости воды, а Ру - управляемое давление во внутрисеточном пространстве для одного моля, определяемое как разность между наружным и внутренним давлением от оставшихся газов, Ру = Рм - Р„ = 17.108 Па - 108 Па =16.108 Па. Величина объёма камеры управляемого напряжения составит Vy = 0,01 м3 ,(объём 560 молей) с кратным увеличением растворённых газов и внутреннего давления от него, но, вследствие сжатия внешним давлением, часть этих пузырьков покинет воду, а часть сожмётся до исчезающее малых размеров и установится некое динамическое равновесие давления в воде, соответствующее величине модуля упругости воды К. Поэтому для получения возможности управления периодическим процессом сжатия жидкости необходимо стабилизировать одну константу - минимальное количество воздуха в воде. Поддерживать это можно применением нитей (28) внутри трубок (27) и шероховатого покрытия на внутренних стенках полости (24) из химически активных элементов, связывающих в результате реакций кислород и особенно азот воздуха. Оценим величину внутреннего давления в выбранной нами камере с D = 0,2м. Её объём составляет 4, 187.10"3м3, объём воздуха 0, 122167.10"3м3 с радиусом его виртуальной полости 0,0308м, площадью сферы S = V B = 0.5252.10 "6 m 3 , whence r in = 0.005 m (compare R M = 0.0197 m), S b = 0.0003 14 M. Then the total area bordering the air for the mole is S = S M + s B = 0.004874m + 0.000314m 2 = 0.005188m 2 and n g = S / s = ЗЛ О 16 , and the pressure value Pj = 17.10 8 Pa / 3.10 16 = 5.7.10 "8 Pa. Then, with the number of molecules in the boundary layer of the air bubble n in = 1, 8.10 15 , internal pressure 108 Pa. It would seem that this is a small part of the total pressure in the pier of 17.10 ° Pa, but in devices that are created in order to obtain the necessary power, we must have a controlled pressure in large masses of water (at least hundreds of times the volume and mass of one praying) and then the voltage from the correspondingly increased volume of dissolved air becomes a problem. This problem can be solved by preliminary removing air from the water by boiling it in a special closed vessel with minimal contact with air and due to chemical reactions with the precipitation of oxides. We set ourselves the goal of determining the necessary pressure at the peak inside the membrane chamber with dimensions sufficient to obtain power on the shaft W = 100KBT at a membrane response frequency (shaft speed) of 0.5 Hz. Having adopted the efficiency = 0.5, we see that the necessary work is A = 400 kJ, and with a connecting rod stroke of 0.05 m, the pressure force on the ratchet tooth will be F = 8.10 6 N. At D = 0.2 M And the number of chambers n k = 10 the pressure of the membrane chambers will be S K = 0.314 m " , whence the pressure in them should be P k = 0.255.10 8 Pa, and the volume of the membrane chambers V K = 0.00785 m 3. According to Hooke's law, the volume of the chamber for creating a voltage (21) in the intranet space (22) should be V CH = V K .K / P y , where K = 20.6.10 Pa is the bulk modulus of water, and P y is the controlled pressure in the intracellular space for one mole, defined as the difference between the external and internal pressure from the remaining gases, P y = P m - P „= 17.10 8 Pa - 10 8 Pa = 16.10 8 Pa. The volume of the chamber of the controlled voltage will be V y = 0.01 m 3 , (volume 560 moles) with a multiple increase in dissolved gases and internal pressure from it, but, due to compression by external pressure, some of these bubbles will leave the water, and some will be compressed to disappearing small sizes and some kind of dynamic equilibrium of pressure in water will be established, corresponding to the value modulus of elasticity of water K. Therefore, in order to be able to control the periodic process of liquid compression, it is necessary to stabilize one constant - the minimum amount of air in the water. This can be supported by the use of threads (28) inside the tubes (27) and a rough coating on the inner walls of the cavity (24) made of chemically active elements that bind oxygen and especially air nitrogen as a result of the reactions. Let us estimate the internal pressure in our chosen chamber with D = 0.2 m. Its volume is 4, 187.10 "3 m 3 , the air volume is 0, 122167.10 " 3 m 3 with a radius of its virtual cavity of 0.0308 m, and a sphere area of S =
2 16 2 16
0,01 19149м с числом молекул в сфере п = 7.10 шт., создающих внутреннее давление Р = 40.108Па, в случае, если неудалённый воздух образует вместо равномерно распределённых микропузырьков с взаимно скомпенсированными внутри водного объёма векторами давлений один или несколько крупных воздушных полостей, что не противоречит физике явлений и потенциально может влиять на напряжение в жидкости за счёт увеличения диаметров предельно сжатых пузырьков в моменты резких перепадов давления из-за изменения площади граничного слоя. Судя по проявлению явления опалесценции, микропузырьки воздуха расположены равномерно по толще воды и, следовательно, снижение до 10-15% их концентрации в жидкости должна снизить и площадь их налипания на внутреннюю поверхность полости (24) с жидкостью и тем самым многократно уменьшить неуправляемую составляющую напряжения в жидкости со стороны пограничного молекулярного слоя. Как показано было выше, установка может полноценно работать при управляющем давлении (2,5- 3)107 Па. Оценим степень удаления воздуха при создании напряжения в 15.10 Па. Подсчёты по количеству молекул в оболочке пузырьков дают nn=15.108na/s=15.108na/5,7.10"8na= 2,63.10,6штук, величину сферы SC(t)=s.nn=17, 1 199.10"20M2.2,63.1016 шт=45.10"4м2, радиус г=0,0189м, откуда объём виртуального пузырька составляет 0,0282.10"3м3 или 23% от средней величины завоздушенности. Для снижения напряжения в воде от газов до 109Па такой же подсчёт даёт, что степень удаления воздуха из воды должна быть 12,6%, что технически достижимо. Работа устройства заключается в получении необходимого крутящего момента на валу (2) за счёт изменения давления воды, залитой с удалённым из её объёма воздухом в резервуар (21 ), а именно в его объём, ограниченный водонепроницаемой сеткой (22) путём коммутируемой отсечки от соприкосновения с сеткой основной массы воды при вращении внутри цилиндра (23) с продольными отверстиями другого, хорошо с ним притёртого и имеющего такие же отверстия. Этим создаётся в воде переменное давление, которое через синхронно открывающийся вентиль (5) даёт возможность расширяющейся жидкости проникать в полость мембранных камер (8), создавая этим рабочий ход шатуну (18). Вследствие удаления газов из воды её сжимаемость ещё более падает, поэтому для обеспечения нормального хода шатуна в полости , ограниченной решётками (23) и (24), расположена капсула (26), имеющая некоторое последействие (задержку) после перекрывания решёток (23) и (24) на 0,1 -0, 15сек, с газом под давлением и такого объёма, который бы обеспечивал поступление в полость мембранных камер жидкости под достаточным давлением. Из полости мембранной камеры (8) в момент обратного хода шатуна сработка через открывшийся вентиль (25) по трубке (27) с расположенными внутри неё нитями (28) из активных элементов, вступающих в химическое взаимодействие с остатками газов, поступает в резервуар (21) соседней установки, работающей в противофазе. Эта сработка поступает в полость между водонепроницаемой сеткой (22) и решётками (23) и (24). Кроме того, для случая некоторого расхода обезвоздушенной жидкости и выравнивания её количества в спаренных установках предусмотрен выравнивающий клапан (29) с соответствующим любого типа регулятором подпитки жидкости. 0.01 19149 m with the number of molecules in the sphere n = 7.10 pcs., Creating an internal pressure of P = 40.10 8 Pa, in the event that undeleted air forms instead of uniformly distributed microbubbles with pressure vectors mutually compensated within the water volume, one or several large air cavities, which does not contradict the physics of the phenomena and can potentially affect the stress in the liquid due to an increase in the diameters of extremely compressed bubbles at the time of sharp pressure drops due to a change in the area of the boundary layer. Judging by the manifestation of the opalescence phenomenon, microbubbles of air are evenly distributed across the water column and, therefore, a decrease to 10-15% of their concentration in the liquid should also reduce the area of their sticking to the inner surface of the cavity (24) with the liquid and thereby reduce the uncontrolled voltage component many times in liquid from the boundary molecular layer. As shown above, the installation can fully work at a control pressure of (2.5-3) 10 7 Pa. Let us estimate the degree of air removal when creating a voltage of 15.10 Pa. Calculations by the number of molecules in the shell of the bubbles give n n = 15.10 8 na / s = 15.10 8 na / 5,7.10 "8 na = 2,63.10 , 6 pieces, the size of the sphere S C (t) = sn n = 17, 1 199.10 "20 M 2 .2.63.10 16 pcs = 45.10 " 4 m 2 , radius g = 0.0189m, whence the volume of the virtual bubble is 0.0282.10 "3 m 3 or 23% of the average air volume. To reduce the voltage in the water from gases to 10 9 Pa, the same calculation gives that the degree of removal of air from the water should be 12.6%, which is technically The operation of the device consists in obtaining the necessary torque on the shaft (2) by changing the pressure of the water, which is poured with the air removed from its volume, into the tank (21), namely, in its volume limited by a waterproof grid (22) by switching off from touches mesh basics when rotating inside the cylinder (23) with longitudinal holes of another, well-ground with it and having the same holes, this creates a variable pressure in the water, which through the synchronously opening valve (5) allows the expanding liquid to penetrate into the cavity of the membrane chambers ( 8), thereby creating a working stroke of the connecting rod (18) .As a result of the removal of gases from the water, its compressibility decreases even more, therefore, to ensure a normal connecting rod movement in the cavity bounded by gratings (23) and (24), there is a capsule (26) having some th aftereffect (delay) after overlapping grids (23) and (24) 0.1 -0, 15sec, with gas under pressure and such volume that ensures the membrane into the cavity under sufficient fluid pressure chambers. From the cavity of the membrane chamber (8) at the time of the return stroke of the connecting rod, operation through the opened valve (25) through the tube (27) with the threads (28) located inside it from the active elements entering into chemical interaction with the gas residues enters the reservoir (21) adjacent installation operating in antiphase. This release enters the cavity between the waterproof mesh (22) and the grilles (23) and (24). In addition, for the case of a certain flow rate of dehydrated liquid and the equalization of its quantity in paired units, an equalizing valve (29) is provided with any type of liquid feeding regulator corresponding to any type.
Claims
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP11840655.2A EP2639447A1 (en) | 2010-11-11 | 2011-02-02 | Hydraulic device for producing torque |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LVP-10-152A LV14524A (en) | 2010-11-11 | 2010-11-11 | Device for use of internal liquid pressure in order to produce torsional moment |
| LVP-10-152 | 2010-11-11 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2012064163A1 true WO2012064163A1 (en) | 2012-05-18 |
Family
ID=46051141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/LV2011/000002 Ceased WO2012064163A1 (en) | 2010-11-11 | 2011-02-02 | Hydraulic device for producing torque |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2639447A1 (en) |
| LV (1) | LV14524A (en) |
| WO (1) | WO2012064163A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014080050A1 (en) * | 2012-11-22 | 2014-05-30 | Salas Lamelas Sergio | Hydropneumatic energy generator and method for the operation thereof |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3062429A1 (en) * | 2017-01-27 | 2018-08-03 | Noomen Elfekih | AERO-HYDRAULIC MOTOR SYSTEM. |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007049288A1 (en) * | 2005-10-27 | 2007-05-03 | Astad Nadir Parakh | A system for generating continuous energy |
| RU2006130256A (en) * | 2006-08-21 | 2008-02-27 | Сергей Владимирович Мызников (RU) | ENVIRONMENTAL ENGINE |
| WO2008150149A1 (en) * | 2007-06-08 | 2008-12-11 | Wladimir Grigorjewich Guzenko | Possible devices of water-powers of gravitations defence of noosfery of spaces |
-
2010
- 2010-11-11 LV LVP-10-152A patent/LV14524A/en unknown
-
2011
- 2011-02-02 WO PCT/LV2011/000002 patent/WO2012064163A1/en not_active Ceased
- 2011-02-02 EP EP11840655.2A patent/EP2639447A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007049288A1 (en) * | 2005-10-27 | 2007-05-03 | Astad Nadir Parakh | A system for generating continuous energy |
| RU2006130256A (en) * | 2006-08-21 | 2008-02-27 | Сергей Владимирович Мызников (RU) | ENVIRONMENTAL ENGINE |
| WO2008150149A1 (en) * | 2007-06-08 | 2008-12-11 | Wladimir Grigorjewich Guzenko | Possible devices of water-powers of gravitations defence of noosfery of spaces |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| B. M. YAVORSKY ET AL.: "Spravochnik po fizike.", GLAVNAYA REDAKTSIYA FIZIKO-MATEMATICHESKOI LITERATUTY, 1990, MOSCOW, pages 33 - 34, XP008172376 * |
| O. F. KABARDIN.: "Fizika, spravochnye materialy.", PROSVESCHENIE, 1991, MOSCOW, pages 51 - 53, XP008172378 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014080050A1 (en) * | 2012-11-22 | 2014-05-30 | Salas Lamelas Sergio | Hydropneumatic energy generator and method for the operation thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| LV14524A (en) | 2012-05-20 |
| EP2639447A1 (en) | 2013-09-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20050193728A1 (en) | Electrical energy from live loads | |
| CN203442037U (en) | Molecule spring vibration isolation buffering device | |
| CN105298730B (en) | Utilize the removable aircraft sea landing platform of wave-energy power generation | |
| WO2012064163A1 (en) | Hydraulic device for producing torque | |
| CN106870259A (en) | A kind of two-part energy-storage system based on constant-pressure gas storage | |
| CN103256333A (en) | Molecular spring vibration isolation buffering technology | |
| CN108843352A (en) | A kind of underground portable rack | |
| US10495053B2 (en) | Wave energy converter with a differential cylinder | |
| CN104832490A (en) | Ultrahigh-pressure nitrogen energy-saving auxiliary cylinder | |
| CN203584672U (en) | Sea wave generation device | |
| CN103696901A (en) | Sea wave generating set | |
| CN211006606U (en) | Variable counterweight ship lift | |
| CN208931788U (en) | Bottle placer discharging bucket structure | |
| CA2761843A1 (en) | System for discharging water to a turbine to generate power | |
| CN207295427U (en) | A kind of science of bridge building damping device | |
| CN106969083A (en) | A kind of new undercarriage buffer | |
| CN201013824Y (en) | Barrel type hydraulic shock absorber with high pressure air bag | |
| EP4071348A1 (en) | Unit for generating electricity using gravitational energy | |
| CN205036523U (en) | Small -size pump bowl is used in aviation | |
| CN207778012U (en) | A kind of rubber film sealing gas chamber with jet air-cushion buffer unit | |
| TWI626372B (en) | A kind of floatable water bags which have foldable layer structure | |
| RU2317473C1 (en) | Pressure stabilizer | |
| WO2015037971A1 (en) | Hydraulic devices for producing energy using molecular forces of liquid molecules | |
| CN207620758U (en) | A kind of well drilling blowout prevention device | |
| WO2013045755A9 (en) | Cylinder structure moving in liquid |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 11840655 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: A201307361 Country of ref document: UA |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2011840655 Country of ref document: EP |