RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP 224178 (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: 02..08 08872337.4 (13) (1) T3 Int.Cl. F16H 33/ (06.01) F03G 3/00 (06.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: 26.12.12 Europejski Biuletyn Patentowy 12/2 EP 224178 B1 (4) Tytuł wynalazku: Sposób działania siłownika rotacyjnego i siłownik do realizacji wspomnianego sposobu () Pierwszeństwo: 12.02.08 RU 08388 (43) Zgłoszenie ogłoszono:.. w Europejskim Biuletynie Patentowym nr /42 (4) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: 31.07.13 Wiadomości Urzędu Patentowego 13/07 (73) Uprawniony z patentu: Permotors GmbH, Brunn am Gebirge, AT (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP 224178 T3 EDVID IVANOVICH LINEVICH, Primorskiy Kray, RU (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Elżbieta Kowal POLSERVICE KANCELARIA RZECZNIKÓW PATENTOWYCH SP. Z O.O. ul. Bluszczańska 73 00-712 Warszawa Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).
78P32349PL00-1 - EP 2 241 78 B1 Opis Dziedzina techniki 1 2 [0001] Wynalazek dotyczy sposobów działania siłowników obrotowych, w szczególności do układów bezwładnościowych do gromadzenia i przetwarzania energii, i które mogą być zastosowane do napędu różnych maszyn, pojazdów, itp. Stan techniki [0002] Znane są silniki bezwładnościowe (z kołami zamachowymi), w których energia jest magazynowana w postaci energii mechanicznej szybko wirującego wirnika, która jest następnie wykorzystywana do napędu różnych urządzeń (patrz, na przykład, N.V. Gulina - Inertsiya, Moskwa: Wydawnictwo Naukowe, 1982; N.V. Gulina. Akumulatory energii bezwładnościowej, Woroneż, Woroneż University Publishers, 1973). W znanych silnikach bezwładnościowych praca użyteczna jest wykonywana poprzez wykorzystanie energii kinetycznej obrotu akumulatora w postaci koła zamachowego, na które wskutek tego działa hamowanie. [0003] Znane są urządzenia w postaci obrotowych pędni, gromadzących, a następnie uwalniających energię, w których do tych celów jest wykorzystywany obrót niezrównoważonych mas (na przykład: DE2613A1, opublikowany 22.3.1976; FR188, opublikowany.04.1970, US3960036, 01.06.1976). W szczególności, istnieje znane urządzenie składające się z akceleratora masy i przetwornika mocy (patent US 449837, opublikowany 12.02.198), w którym zastosowano mechanizm o ruchu przerywanym zawierający zespół roboczy, w którym jest wytwarzany, za pomocą źródła oscylacji mechanicznych, zmienny moment obrotowy, który jest stosowany do zespołu roboczego zdolnego do wykonywania ruchu obrotowego.
78P32349PL00-2 - EP 2 241 78 B1 [0004] Wadą znanych rozwiązań technicznych jest to, że wbudowany w nie silnik, skonstruowany tak, żeby obracał niezrównoważone masy (ciężarki mimośrodowe), jest zamontowany oddzielnie od wspólnej platformy obrotowej z ciężarkami mimośrodowymi na nieruchomej podstawie. Z tego powodu mechaniczna siła oporowa obciążenia działającego na zespół roboczy w końcu działa również na wał napędowy obciążnika mimośrodowego. Krótki opis wynalazku 1 [000] Technicznym celem niniejszego wynalazku jest wyeliminowanie wspomnianych powyżej wad, w celu zwiększenia efektywności i stabilizowania działania siłownika obrotowego, na przykład poprzez zmniejszenie lub wyeliminowanie przeciwdziałającego momentu tarcia członów napędowych do obracania wału napędowego silnika. [0006] Cel ten osiągnięto za pomocą zespołu napędowego według dowolnego z zastrzeżeń. Krótki opis rysunków 2 [0007] Wynalazek zostanie lepiej zrozumiany z odwołaniem się do rysunków, na których: Fig. 1 przedstawia widok ogólny zespołu napędowego; Fig. 2 przedstawia widok A na Fig. 1; Fig. 3 przedstawia schemat kinematyczny zespołu napędowego; Fig. 4 przedstawia widok B na Fig. 3; a Fig. zawiera wykresy: FY (t) - siły odśrodkowej; Ω4 (t) - prędkości kątowej zespołu napędowego; Ω22 (t) - prędkości kątowej wirnika generatora elektrycznego. [0008] Zastosowano następujące oznaczenia liczbowe: 1 - podstawa, 2 - wał nieruchomy, 3 - pierwsze sprzęgło jednokierunkowe, 4 - koło zębate, - platforma, 6 - silnik elektryczny, 7 - wał silnika elektrycznego, 8 - napędowe mniejsze koło zębate, 9 i - napędzane mniejsze
78P32349PL00-3 - EP 2 241 78 B1 1 koła zębate,11 i 12 - osie obrotu, 13 i 14 - niezrównoważone masy, 1 - kolektor prądowy, 16 - wałek zębaty, 17 - koło zębate, 18 - wał, 19 małe koło zębate, - drugie sprzęgło jednokierunkowe, 21 - generator elektryczny, 22 - wirnik generatora elektrycznego, 23 - fundament. [0009] Na figurach tych zastosowano również następujące tradycyjne symbole literowe: X i Y - osie współrzędnych; Q - prędkość kątowa obrotu platformy i napędowego koła zębatego 4; ω - prędkość kątowa obrotu masy 14; r - promień obrotu masy 14; R - promień obrotu translacyjnego osi 12; F - siła odśrodkowa; FY - rzut siły odśrodkowej F na oś Y; Fx - rzut siły odśrodkowej F na oś X; Krzywoliniowe strzałki wskazują kierunki obrotu i momentu obrotowego. Korzystny przykład wykonania według wynalazku 2 [00] Zespół napędowy zawiera podstawę 1, na której jest osadzony nieruchomy wał 2 z zamontowanym na nim pierwszym sprzęgłem jednokierunkowym 3. Wewnętrzny pierścień sprzęgła 3 jest nieruchomy, a jego pierścień zewnętrzny może obracać się swobodnie tylko w kierunku Ω (patrz Fig. 3 i Fig. 4). Na zewnętrznym pierścieniu sprzęgła 3 są przymocowane koło zębate 4 i platforma. Na platformie znajdują się: wały 11 i 12, na których są zamontowane małe koła zębate 9 i zdolne do swobodnego obracania się i zawierające niezrównoważone masy 13 i 14; silnik 6, na przykład silnik elektryczny 6, na którego wale 7 jest osadzone napędowe małe koło zębate 8 zazębione z napędzanymi małymi kołami zębatymi 9 i. Kolektor prądowy 1 jest przeznaczony do dostarczania zasilania do silnika elektrycznego 6. Małe koło zębate 16 i koło zębate 17 są zamontowane obrotowo na wspólnym wale 18. Koła
78P32349PL00-4 - EP 2 241 78 B1 1 zębate i małe koła zębate 4, 16, 17 i 19 tworzą dwustopniową przekładnię przyspieszającą, przeznaczoną do zwiększania prędkości obrotowej wału 22 połączonego z obciążeniem 21, na przykład z wirnikiem generatora elektrycznego 21. Wał 22 jest połączony z małym kołem zębatym 19 za pomocą drugiego sprzęgła jednokierunkowego. To ostatnie przekazuje roboczy moment obrotowy na wał 22 w miarę zwiększania się prędkości obrotowej małego koła zębatego 19, i przerywa łańcuch kinematyczny, kiedy zmniejsza się prędkość obrotowa małego koła zębatego 19, zgodnie z wykresem pokazanym na Fig.. [0011] Zespół napędowy działa następująco. Silnik elektryczny 6 jest zasilany energią ze źródła. Jego prędkość dochodzi aż do prędkości znamionowej i obraca małe koła zębate 9 i z niezrównoważonymi masami 14 i 13 aż do prędkości ω. Na przykład, obrót masy 14 wytwarza siłę odśrodkową F. Wspomniana siła jest zawsze wywierana wzdłuż promienia r, prostopadle do wału 12, a w związku z tym początek wektora siły F może być umieszczony w środku 12 (Fig. 4). Jej rzut FY na oś Y zmienia się zgodnie z prawem harmonicznym: FY = F.sin (ωt) = m.ω 2.r.sin(ωt) (1) 2 gdzie m - masa 14 (patrz, na przykład, AA Yablonsky - Kurs mechaniki teoretycznej. Część 11. Dynamika. Moskwa Vysshaya Shkola, 1971, str. 142). Rzut siły F na oś X równa się F x. Wypadkowa sił odśrodkowych na oś X jest zawsze równa zero, ponieważ zawsze są one wzajemnie zrównoważone przez symetrycznie rozmieszczone masy mimośrodowe. Składowa FY siły odśrodkowej wytwarza moment roboczy M względem wału 2 działający na napędzające koło zębate 4 z wartością: M = F γ.r = m.ω 2.R.sin(ωt) (2)
78P32349PL00 - - EP 2 241 78 B1 1 2 [0012] Wektor siły FY jest zawsze prostopadły do promienia R. Moment tarcia (obciążenie mechaniczne) MTp jest jednocześnie wywierany na koło zębate 4 i platformę. Moment tarcia MTp wytwarza siłę tarcia FTp, która jest zawsze prostopadła do promienia R, działa wzdłuż linii prostej zbieżnej z wektorem FY i jest wywierana na wał 12 w kierunku przeciwnym do niego. W ten sposób siła styczna FT wytwarzana przez silnik 6 oraz wirującą niezrównoważoną masę 14 jest z kolei zawsze skierowana prostopadle do wektora FY. Oznacza to, że moment obrotowy MTp nie przeciwdziała obrotowi wału 7 silnika 6, w wyniku czego znacznie zwiększa się wydajność i stabilizuje się działanie układu napędowego jako całości. [0013] Należy zauważyć, że siła odśrodkowa jest związana z siłami bezwładności, a te ostatnie są siłami zewnętrznymi każdego układu mechanicznego. Oznacza to, że roboczy moment obrotowy M wywierany na koło 4 jest momentem siły zewnętrznej, i, w końcu, jest przekazywany poprzez wał 2 na podstawę 1. Dlatego podstawa 1 musi być silnie przymocowana do fundamentu 23. Stosując ten sposób w urządzeniach przeznaczonych do montażu w pojazdach, konieczne będzie zainstalowanie dwóch identycznych zespołów z roboczym momentem obrotowym działającym w przeciwnych kierunkach tak, żeby wzajemnie równoważyły swoje działanie na pojazd. Zastosowanie przemysłowe [0014] Prototyp testowy zespołu napędowego małej mocy według wynalazku, podobny do przedstawionego na Figurach 1 i 2, został zbudowany i z powodzeniem zbadany w sierpniu 08 r. Omelyanchuk, Alexey Antonovich Permotors GmbH Pełnomocnik
78P32349PL00-6 - EP 2 241 78 B1 Zastrzeżenia patentowe 1 1. Zespół napędowy zawierający podstawę (1) podtrzymującą nieruchomy wał (2) z zamontowanym na nim pierwszym sprzęgłem jednokierunkowym (3), przy czym pierścień wewnętrzny pierwszego sprzęgła jednokierunkowego (3) jest zamocowany a jego pierścień zewnętrzny może swobodnie obracać się wyłącznie w jednym kierunku, przy czym na pierścieniu zewnętrznym pierwszego sprzęgła jednokierunkowego (3) są zamocowane koło zębate (4) i platforma (); w wyniku czego na platformie () są osadzone co najmniej jeden wał (11, 12), na którym jest zamontowane małe koło zębate (9, ) zdolne do swobodnego obracania się i zawierające niezrównoważoną masę (13, 14), oraz silnik (6), na wale (7) którego jest zamocowane napędowe małe koło zębate (8) umieszczone tak, że sprzęga się w formie zazębienia z napędzanym kołem zębatym (9, ); w wyniku czego koło zębate (4) jest połączone z obciążeniem (21). 2. Zespół napędowy według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że silnik (6) jest silnikiem elektrycznym. 3. Zespół napędowy według zastrzeżenia 2, znamienny ponadto tym, że zawiera odbierak prądu (1), skonstruowany tak, że dostarcza zasilanie do silnika elektrycznego (6). 2 4. Zespół napędowy według dowolnego z zastrzeżeń 1-3, znamienny tym, że jest wyposażony w przekładnię zębatą przyspieszającą, której element o niskiej prędkości jest utworzony przez wspomniane koło zębate (4), i której element o wysokiej prędkości jest połączony z obciążeniem (21).. Zespół napędowy według zastrzeżenia 4, znamienny tym, że przekładnia zębata przyspieszająca jest dwustopniową
78P32349PL00-7 - EP 2 241 78 B1 przekładnią zębatą przyspieszającą (4, 16, 17, 19). 6. Zespół napędowy według dowolnego z zastrzeżeń 1-, znamienny tym, że drugie sprzęgło jednokierunkowe () jest umieszczone w części łańcucha kinematycznego pomiędzy pierwszym sprzęgłem jednokierunkowym (3) i obciążeniem (21). Omelyanchuk, Alexey Antonovich Permotors GmbH Pełnomocnik: