Устройство для преобразования относительного движения частей конструкции в электроэнергию (варианты)

Группа полезных моделей относится к электротехнике, а именно к устройствам, преобразующим механические возвратно-поступательные движения в электрическую энергию и может быть использована в энергетике, на транспорте, в других областях промышленности в качестве автономного источника электрического тока. Устройство для преобразования относительного движения частей конструкции в электроэнергию согласно первому варианту полезной модели содержит, по меньшей мере, два генератора, каждый из которых включает статор с обмотками и установленный внутри него ротор, установочный элемент, включающий стержень, кинематически связанный с каждым генератором соответственно через первую и вторую обгонные муфты с возможностью вращения в одну сторону первой обгонной муфты с соответствующим ротором при движении стержня в одну сторону при холостом ходе второй обгонной муфты с соответствующим ротором и с возможностью вращения в противоположную сторону второй обгонной муфты с соответствующим ротором при движении стержня в обратную сторону при холостом ходе первой обгонной муфты с соответствующим ротором, причем установочный элемент включает, по меньшей мере, два гидроцилиндра, шток первого гидроцилиндра закреплен на одной части конструкции, а его цилиндр закреплен на другой части конструкции, при этом бесштоковая полость первого гидроцилиндра сообщена с бесштоковой полостью второго гидроцилиндра, шток которого связан со стержнем. Согласно второму варианту полезной модели, устройство для преобразования относительного движения частей конструкции в электроэнергию содержит, по меньшей мере, два генератора, каждый из которых включает статор с обмотками и установленный внутри него ротор, установочный элемент, кинематически связанный с каждым генератором, при этом установочный элемент включает гидроцилиндр, шток которого закреплен на одной части конструкции, а цилиндр - на другой части конструкции, и гидромотор, вал которого кинематически связан с генераторами, при этом бесштоковая полость гидроцилиндра сообщена с рабочей полостью гидромотора с возможностью обеспечения вращения вала гидромотора при возвратно-поступательном перемещении штока гидроцилиндра. Техническим результатом полезной модели является обеспечение возможности непрерывной выработки электроэнергии при раздельном расположении элементов устройства в различных местах конструкции, увеличение хода стержня, повышение КПД устройства.

Группа полезных моделей относится к электротехнике, а именно к устройствам, преобразующим механические возвратно-поступательные движения в электрическую энергию и может быть использована в энергетике, на транспорте, в других областях промышленности в качестве автономного источника электрического тока.

Из уровня техники для обоих вариантов выполнения предложенного устройства известно устройство для преобразования движения амортизации транспортного средства в электроэнергию, содержащее два генератора, каждый из которых включает статор с обмотками и установленный внутри него ротор, установочный элемент в виде стержня, кинематически связанного с каждым генератором соответственно через первую и вторую обгонные муфты с возможностью вращения в одну сторону первой обгонной муфты с соответствующим ротором при движении стержня в одну сторону при холостом ходе второй обгонной муфты с соответствующим ротором и с возможностью вращения в противоположную сторону второй обгонной муфты с соответствующим ротором при движении стержня в обратную сторону при холостом ходе первой обгонной муфты с соответствующим ротором (см. Патент RU 119693, опубликован 27.08.2012).

Недостатком данного устройства является невозможность передачи движения стержню при раздельном расположении генераторов и установочного элемента, небольшой ход стержня, невысокий КПД.

Техническим результатом полезной модели является обеспечение возможности непрерывной выработки электроэнергии при раздельном расположении элементов устройства в различных местах конструкции, увеличение раскручивающего действия на генераторы, повышение КПД устройства.

Согласно первому варианту выполнения полезной модели технический результат достигается за счет того, что устройство для преобразования относительного движения частей конструкции в электроэнергию содержит, по меньшей мере, два генератора, каждый из которых включает статор с обмотками и установленный внутри него ротор, установочный элемент, включающий стержень, кинематически связанный с каждым генератором соответственно через первую и вторую обгонные муфты с возможностью вращения в одну сторону первой обгонной муфты с соответствующим ротором при движении стержня в одну сторону при холостом ходе второй обгонной муфты с соответствующим ротором и с возможностью вращения в противоположную сторону второй обгонной муфты с соответствующим ротором при движении стержня в обратную сторону при холостом ходе первой обгонной муфты с соответствующим ротором, причем установочный элемент включает, по меньшей мере, два гидроцилиндра, шток первого гидроцилиндра закреплен на одной части конструкции, а его цилиндр закреплен на другой части конструкции, при этом бесштоковая полость первого гидроцилиндра сообщена с бесштоковой полостью второго гидроцилиндра, шток которого связан со стержнем.

Шток второго гидроцилиндра может быть связан со стержнем посредством системы рычагов.

Кроме того, стержень может быть установлен на одной оси со штоком второго гидроцилиндра.

Кроме того, стержень может быть связан с каждым генератором посредством соответствующей ременной передачи.

Бесштоковая полость первого гидроцилиндра сообщена с бесштоковой полостью второго гидроцилиндра посредством патрубка, внутренний диаметр которого может быть меньше или равен внутреннему диаметру бесштоковой полости второго гидроцилиндра.

Кроме того, стержень может иметь продольные направляющие пазы для установки на направляющих конструкции.

Каждый генератор и второй гидроцилиндр соединены с узлом крепления для установки на конструкции.

Согласно второму варианту выполнения полезной модели технический результат достигается за счет того, что устройство для преобразования относительного движения частей конструкции в электроэнергию содержит, по меньшей мере, два генератора, каждый из которых включает статор с обмотками и установленный внутри него ротор, установочный элемент, кинематически связанный с каждым генератором, при этом установочный элемент включает гидроцилиндр, шток которого закреплен на одной части конструкции, а цилиндр - на другой части конструкции, и гидромотор, вал которого кинематически связан с генераторами, при этом бесштоковая полость гидроцилиндра сообщена с рабочей полостью гидромотора с возможностью обеспечения вращения вала гидромотора при возвратно-поступательном перемещении штока гидроцилиндра.

Гидромотор может иметь систему перепуска рабочей жидкости.

Также гидромотор может иметь обгонные муфты, обеспечивающие вращение вала в одну сторону при прохождении рабочей среды из бесштоковой полости гидроцилиндра в гидромотор и обратно.

Кроме того, вал гидромотора может быть связан с каждым генератором посредством соответствующей ременной передачи.

Кроме того, бесштоковая полость гидроцилиндра сообщена с рабочей полостью гидромотора посредством патрубка, внутренний диаметр которого меньше или равен диаметру входного отверстия гидромотора.

Кроме того, каждый генератор и гидромотор могут быть соединены с соответствующим узлом крепления для установки на конструкции.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 показано предлагаемое устройство; на фиг.2 - то же, в котором связь установочного элемента с генераторами осуществляется через систему рычагов; на фиг.3 - то же, где связь с генераторами осуществляется через ременную передачу; на фиг.4 - то же, где вместо второго гидроцилиндра используется гидромотор.

Устройство для преобразования относительного движения частей конструкции в электроэнергию согласно первому варианту содержит два генератора 1, каждый из которых включает статор с обмотками и установленный внутри него ротор (не показаны). Устройство также содержит установочный элемент, включающий два гидроцилиндра 2 и 3, стержень 4, кинематически связанный с каждым генератором 1 соответственно через первую и вторую обгонные муфты (не показаны) с возможностью вращения в одну сторону первой обгонной муфты с соответствующим ротором при движении стержня 4 в одну сторону при холостом ходе второй обгонной муфты с соответствующим ротором и с возможностью вращения в противоположную сторону второй обгонной муфты с соответствующим ротором при движении стержня 4 в обратную сторону при холостом ходе первой обгонной муфты с соответствующим ротором. Первый гидроцилиндр 2 (главный рабочий гидроцилиндр) предназначен для установки на взаимно подвижных частях конструкции (например, на транспортном средстве в узлах амортизации, на мостах и других конструкциях, части которых совершают относительное движение), при этом его шток 5 имеет узел 6 крепления для установки на одной взаимно подвижной части конструкции, а его цилиндр 7 имеет узел 6 крепления для установки па другой взаимно подвижной части конструкции. Второй гидроцилиндр 3 соединен с узлом 6 крепления для установки на любой другой части данной или другой конструкции. Каждый генератор 1 также соединен с узлом 6 крепления для установки на любой другой части данной или другой конструкции, преимущественно, в зоне установки второго гидроцилиндра 3.

Бесштоковые рабочие полости 8 гидроцилиндров 2 и 3 сообщены между собой посредством патрубка 9, внутренний диаметр которого может быть меньше или равен внутреннему диаметру полости 8 гидроцилиндра 3. Патрубок 9 может быть выполнен из различных материалов, выдерживающих соответствующие давления. Шток 5 гидроцилиндра 3 связан со стержнем 4, при этом стержень 4 может быть установлен на одной оси со штоком 5 гидроцилиндра 3 (т.е. выполнен заодно целое с ним), а также может быть связан со штоком 5 посредством системы рычагов 10, что позволяет расположить установочный элемент отдельно от генераторов 1.

Стержень 4 имеет винтовую или зубчатую (не показана) поверхность 11, кинематически связанную с обгонными муфтами, охватывающими винтовую поверхность стержня 4 и имеющими ответную винтовую поверхность (не показана), при этом ось стержня 4 соосна осям обгонных муфт. Связь стержня 4 с генераторами 1 осуществляется следующими образами:

1) ротор каждого генератора установлен на соответствующей обгонной муфте соосно стержню 4 (фиг.1). При таком выполнении устройства генераторы 1 расположены друг под другом и соединены между собой посредством кожуха (не показан);

2) каждый генератор имеет соединенный со своим ротором шкив 12 (звездочку и т.п.), связанный с соответствующей обгонной муфтой через шкив 13 (звездочку и т.п.) посредством ременной (цепной и т.п.) передачи 14 (фиг.3);

3) оси генераторов 1 располагаются перпендикулярно оси стержня 4. В данном случае каждая обгонная муфта охватывает соответствующий вал, ось которого расположена перпендикулярно оси стержня 5 и который имеет на одном конце шестерню, находящуюся в зацеплении с зубчатой (не показана) поверхностью стержня 4.

Каждый генератор также включает группу подшипников (не показаны).

Со статором каждого генератора 1 связан маховик (не показан), способствующий вращению роторов по инерции.

Зоны кинематических связей генераторов 1 со стержнем 4 защищены от попадания загрязнений посредством, например, пыльника, гофра, манжеты.

Устройство может иметь несколько гидроцилиндров 3, а также несколько генераторов 1 в зависимости от необходимости или пожелания потребителя. В данном случае существенно увеличивается количество выработанной электроэнергии.

Стержень 4 имеет продольные направляющие пазы для установки на направляющих конструкции, обеспечивающие устойчивое его положение, а также предохраняющие проворот стержня 4 вокруг своей оси.

Гидроцилиндры 2 и 3 имеют группу штуцеров (не показаны) для прокачки жидкости. Гидроцилиндры 2, 3 имеют также демпферные втулки, пружины (не показаны), обеспечивающие плавные остановки и противоударные нагрузки.

Устройство может иметь электронный клапан для перепускания жидкости, газа. Он может быть установлен непосредственно в главном гидроцилиндре 2, в рабочем гидроцилиндре 3 или в патрубке 9 (трубопроводе) и используется для переключения и настройки наилучшего режима работы. Можно использовать механический клапан для ручного переключения.

Согласно второму варианту выполнения полезной модели вместо второго гидроцилиндра 3 используется гидромотор 15 (фиг.4), вал 16 которого кинематически связан с генераторами 1 посредством, преимущественно, ременной (цепной и пр.) передачи 14. Рабочая полость гидроцилиндра 15 сообщена с бесштоковой полостью 8 гидроцилиндра 2 с возможностью обеспечения вращения вала 16 при возвратно-поступательном перемещении штока 5 гидроцилиндра 2. Гидромотор 15 имеет систему перепуска рабочей жидкости, а также обгонные муфты (не показаны), обеспечивающие непрерывное вращение вала 16 в одну сторону при прохождении рабочей жидкости из полости 8 гидроцилиндра 2 в рабочую полость гидромотора 15, где рабочая жидкость воздействует на обгонные муфты, проходя систему перепуска жидкости, раскручивая вал 16 вместе с генераторами 1. Гидромотор также имеет узел 6 крепления для установки на любой части конструкции.

Работа генератора заключается в следующем.

В закрепленном на взаимно подвижных частях конструкции гидроцилиндре 2 большего диаметра при относительном движении частей конструкции (например, амортизации транспортного средства, относительного движения частей мостов и т.п.) осуществляется возвратно-поступательное движение штока 5 гидроцилиндра 2. За счет того, что бесштоковые полости 8 гидроцилиндров 2, 3 сообщены, при движении штока 5 происходит вытеснение жидкости (газа) из полости 8 гидроцилиндра 2 в полость 8 гидроцилиндра 3. Шток 5 гидроцилиндра 3 осуществляет возвратно-поступательное движение, причем ход штока 5 гидроцилиндра 3 намного больше хода штока 5 гидроцилиндра 2 за счет разницы в диаметрах цилиндров 7. Шток 5 гидроцилиндра 3 тянет (толкает) стержень 4, который раскручивает обгонные муфты и генераторы 1. При отдельном расположении частей устройства шток 5 толкает (тянет) стержень 4 через систему рычагов 10, таким образом можно расположить генераторы 1 в любом месте конструкции.

При использовании вместо гидроцилиндра 3 гидромотора 15, главный гидроцилиндр 2 подает жидкость в гидромотор 15, где жидкость, проходя систему перепуска жидкости, воздействует на обгонные муфты, которые, в свою очередь, раскручивают вал 16 и генераторы 1.

При использовании ременной передачи, стержень 4 раскручивает обгонные муфты с установленными на них, например, шкивами 13, которые через, например, ремень 14 раскручивают шкивы 12 генераторов.

Таким образом, благодаря выполнению устройства в таком виде, обеспечивается больший ход стержня 4 за счет разницы в диаметрах цилиндров 7; благодаря использованию системы рычагов 10 обеспечивается возможность непрерывной выработки электроэнергии при расположении элементов устройства в любых других местах конструкции, независимо от расположения главного гидроцилиндра 2 на взаимно подвижных частях конструкции; увеличивается раскручивающее действие и существенно повышается КПД устройства.

1. Устройство для преобразования относительного движения частей конструкции в электроэнергию, содержащее, по меньшей мере, два генератора, каждый из которых включает статор с обмотками и установленный внутри него ротор, установочный элемент, включающий стержень, кинематически связанный с каждым генератором соответственно через первую и вторую обгонные муфты с возможностью вращения в одну сторону первой обгонной муфты с соответствующим ротором при движении стержня в одну сторону при холостом ходе второй обгонной муфты с соответствующим ротором и с возможностью вращения в противоположную сторону второй обгонной муфты с соответствующим ротором при движении стержня в обратную сторону при холостом ходе первой обгонной муфты с соответствующим ротором, отличающееся тем, что установочный элемент включает, по меньшей мере, два гидроцилиндра, шток первого гидроцилиндра закреплен на одной части конструкции, а его цилиндр закреплен на другой части конструкции, при этом бесштоковая полость первого гидроцилиндра сообщена с бесштоковой полостью второго гидроцилиндра, шток которого связан со стержнем.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что шток второго гидроцилиндра связан со стержнем посредством системы рычагов.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что стержень установлен на одной оси со штоком второго гидроцилиндра.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что стержень связан с каждым генератором посредством соответствующей ременной передачи.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что бесштоковая полость первого гидроцилиндра сообщена с бесштоковой полостью второго гидроцилиндра посредством патрубка, внутренний диаметр которого меньше или равен внутреннему диаметру бесштоковой полости второго гидроцилиндра.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что стержень имеет продольные направляющие пазы для установки на направляющих конструкции.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый генератор соединен с узлом крепления для установки на конструкции.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что второй гидроцилиндр соединен с узлом крепления для установки на конструкции.

9. Устройство для преобразования относительного движения частей конструкции в электроэнергию, содержащее, по меньшей мере, два генератора, каждый из которых включает статор с обмотками и установленный внутри него ротор, установочный элемент, кинематически связанный с каждым генератором, отличающееся тем, что установочный элемент включает гидроцилиндр, шток которого закреплен на одной части конструкции, а цилиндр - на другой части конструкции, и гидромотор, вал которого кинематически связан с генераторами, при этом бесштоковая полость гидроцилиндра сообщена с рабочей полостью гидромотора с возможностью обеспечения вращения вала гидромотора при возвратно-поступательном перемещении штока гидроцилиндра.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что гидромотор имеет систему перепуска рабочей жидкости.

11. Устройство по п.9, отличающееся тем, что гидромотор имеет обгонные муфты, обеспечивающие вращение вала в одну сторону при прохождении рабочей среды из бесштоковой полости гидроцилиндра в гидромотор и обратно.

12. Устройство по п.9, отличающееся тем, что вал связан с каждым генератором посредством соответствующей ременной передачи.

13. Устройство по п.9, отличающееся тем, что бесштоковая полость гидроцилиндра сообщена с рабочей полостью гидромотора посредством патрубка, внутренний диаметр которого меньше или равен диаметру входного отверстия гидромотора.

14. Устройство по п.9, отличающееся тем, что каждый генератор соединен с узлом крепления для установки на конструкции.

15. Устройство по п.9, отличающееся тем, что гидромотор соединен с узлом крепления для установки на конструкции.