Hydristor

Hydristor

Hydristor är en sammanfogning av orden "hydraulisk" och "transistor". Enheten uppfanns av Tom Kasmer 1996 och är baserad på den dubbeltrycksbalanserade hydrauliska lamellpumpen som uppfanns av Harry F. Vickers 1925.

Vane pump detaljer

Vickers design inkluderade en elliptisk kammare som begränsade den radiella rörelsen av bladen som är kapslade i rotorslitsarna. När rotorn och skovlarna vrids, skjuts varje skovel först radiellt inåt följt av en maximal radiell förlängning och det händer två gånger per varv. Förskjutningen av den fasta anordningen beräknas genom att bestämma skillnaden i skovelförlängning mellan minimum och maximum, gånger vingarnas och rotorns axiella längd. Detta multipliceras till ett område som utsätts för det hydrauliska trycket i anordningen oavsett om den används som motor eller pump. Sedan upprättar ett medelvärde av de minimala och maximala förlängningarna en "rörelseradie" för den trycksatta ekvivalenta tryck-/kraftarean. av varje skovel som passerar ett av de 4 axiella tätningsområdena. Vad som händer är att denna ekvivalenta yta färdas genom omkretsen eller motsvarande linjära sträcka som är resultatet av att rotera "rörelseradien" genom ett helt varv på 360 grader.

Den elliptiska kammaren kallas en "kamring" av industrin. När en skovel rör sig in i, säg, en maximal förlängning, och sedan roterar in i ett minimiförlängningsområde av kamringen, passerar den genom en gradvis övergång från maximum till minimum följt av en gradvis övergång tillbaka till maximum och detta händer två gånger per varv. För att förhindra att olja under tryck passerar vingarna skapas 4 tätningsområden med hjälp av 4 njurformade portar placerade i övergångsområdena mellan minimum och maximum. Utrymmena mellan njuröppningarna kallas tätningsområdena och detta portsystem är placerat vid endera eller båda axiella ändarna av rotorn och skovlarna. Utformningen av portarna och tätningsområdena är sådan att utrymmet mellan två intilliggande blad är något mindre än täckningen av tätningsområdet. Med andra ord, när vingarna roterar genom tätningsområdet, för en liten rotation, är båda intilliggande blad inom tätningsområdet. När rotationen fortsätter lämnar den första skoveln i raden tätningsområdet, men inte förrän nästa skovel i följd är stadigt i tätningsområdet.

Effekten är att förhindra utbyte av olja från två intilliggande kammare placerade på vardera sidan av ett givet tätningsområde och oljan kan endast bytas ut genom den faktiska rotationen av rotorn och skovlarna. Detta är pumpmekanismen för den historiska skovelpumpen eller motorn. Termen "tryckbalanserad" kommer från det faktum att trycket i vilken kammare som helst matchas av samma tryck i den diametralt motsatta kammaren och den hydrauliska radiella sidodragkraften beräknad av en "sidoyta" och de två krafterna är motsatta och upphäver; därav namnet "tryckbalanserad".

Hydristor detaljer

Hydristor

Det finns flera problem med den historiska utformningen. Skovelspetsarna kommer radiellt i kontakt med kamringens elliptiska yta och orsakar en betydande friktion när rotorn och skovlarna vrids. Denna friktion är både tryckberoende och hastighetskvadratberoende på grund av RPM -kvadrat centripetalkrafter. Hastigheten är begränsad till cirka 6-7 000 RPM och trycket är begränsad till cirka 2 500 PSI . Ett annat tryckrelaterat problem är att trycket tvingar in i den axiella rotorn till ett stationärt njurändplattsspel och spänner anordningens ändar, vilket ökar vätskegenomblåsningen som kallas " volumetrisk effektivitet" . Vanligtvis skovelpumpar och motorer två externa portar men det finns faktiskt två separata uppsättningar av kammare som bildar två separata pumpar och motorer. Det interna röret är y-anslutet för att skapa endast två externa portar.

För Hydristor. en "koncentrisk kapsling av ändlösa metallbälten" ersätter den fasta elliptiska kamringen. Och alla bladspetsar kommer i kontakt med den inre ytan av bältet. Den historiska friktionen hos skovelspetsarna får nu remsatsen att rotera med ungefär samma hastighet som rotorn och skovlarna, men det sker en mycket liten "gång bakom" av skovelkontaktytan och det finns en mycket liten hastighetsglidning vilket resulterar i i det inre bältet sprids slitaget ut och detta resulterar i mycket längre bältes livslängd. Dessutom begränsar remsatsen nu tryck- och hastighetskvadratkrafterna som ett tryckkärl och den potentiella drifthastigheten är mycket högre. Resultatet av allt detta är att höja både arbetstrycket och arbetshastigheten och detta motsvarar en 10-faldig ökning av den hydrauliska förpackningens täthet och liknande minskning av vikt per effektenhet.

Relaterade patent

Det finns fyra amerikanska och internationella patent på denna enhet:

  • US6022201 - Hydraulisk lamellpump med flexibel bandkontroll - fylld 14 maj 1997
  • US6527525 - Hydristorkontrollorgan - fylld 8 februari 2001
  • US6612117 - Hydristor värmepump - fylld 20 februari 2002
  • US7484944 - Roterande skovelpumpstätning - fylld 11 augusti 2004

Hydristor effektivitet

De fasta förhållandena för den elliptiska kamringen ersätts av 4 rörliga kolvar med krökt yta (kupade) placerade vid de 4 tätningsområdena, klockan 12, 3, 6 och 9, som en klocka. Krökningen av varje kolv åker på ett " hydrodynamiskt oljelager" som liknar vattenplanerande däck i vått tillstånd och detta eliminerar praktiskt taget metall-till-metall-kontakt och friktion. Den första Hydristor uppnådde nästan 95 % effektivitet totalt sett och de nuvarande konstruktionerna ligger i intervallet 97+ %. Om de 4 kolvarna är placerade på samma avstånd från rotationscentrum, trycks eller accepteras ingen olja av någon av njurportarna. Detta kallas "neutralt". För en medurs rotation, om 3 och 9 kolvar flyttas inåt medan 6 och 12 rör sig utåt, alla rör sig lika mycket, skapas en enhetsförskjutning i proportion till kolvens rörelse. Om 6 och 12 kolvarna flyttades in och 3 och 9 rörde sig lika ut, då strömmar all olja omvänd. Eftersom kolvpositionerna är steglöst variabla kan varje möjlig förskjutning mellan noll och + eller - maximal förskjutning skapas. Om två sådana Hydristor-enheter förpackas ansikte mot ansikte med njurplattan med 4 portar mellan dem, bildas en steglöst variabel transmission . Denna växellåda kan välja valfritt utväxling framåt och i backriktningen utan behov av några växlar.

Hydristor värde

En artikel från 2006 för COE NewsNet diskuterar några detaljer relaterade till designen och testet av Hydristor. I den här artikeln ger bilagan några övergripande begrepp som är viktiga för utvärdering av Hydristor och relaterade teknologier. Som en steglöst variabel transmission kan Hydristor hjälpa till att förlänga bilens livslängd på samma sätt som vilken annan steglös transmission som helst kan - genom att sänka motorvarvtalet till ett nödvändigt minimum. Som ett exempel behöver nya Honda Civic IVT bara 1400 motorvarv per minut för att färdas i motorvägshastigheter.

Exempel användning

Eftersom Hydristor är lättare att förpacka som en tunn enhet med stor diameter är det lätt att skapa en vridmomentomvandlarform som, med rätt adaptrar, kan passa alla befintliga fordon. På så sätt kan ett fåtal "standard" Hydristors tillverkas som med adaptrar passar allt vilket gör att tekniken är helt eftermonterbar i hela motorvägsflottan. Eftersom motorvarvtalet nu är variabelt frikopplat från hjulvarvtalet, kan motorn gå på sin mest effektiva punkt hela tiden. Med den mycket snabba responstiden för Hydristor gör en förändring i efterfrågan att motorn snabbt når den önskade punkten utan att avbryta kraftflödet.

Regenerativa bromsar och hybridfordon

Hydristors momentomvandlare kan också åstadkomma total hydraulisk bromsning och energilagring . När väl en marschhastighet har uppnåtts med främre och bakre Hydristors vid vissa lämpliga relativa förskjutningar, uppnås hydraulisk bromsning genom att först samtidigt reducera både främre och bakre deplacement till noll, sedan lämnar den främre Hydristorn på noll (och därmed hydromekaniskt koppla bort motorn från motorn). vridmomentomvandlarens hydraulkrets och slutligen börjar öka den bakre förskjutningen som en bromsfunktion med bromstrycket och flödet riktat till en hydraulisk ackumulatortrycktank. Den avtagande fordonshastigheten (kinetisk energi), det stigande tanktrycket och den önskade retardationshastigheten bestämdes av föraren är alla variabler som enkelt hanteras av Hydristor-systemet. Den lagrade bromsenergin kan sedan återanvändas för efterföljande återacceleration. Med hydraulisk lagringskapacitet kan accelerationen vid motorvägshastigheter resultera i hjulspinn.

Installationen av en Hydristor-momentomvandlare i en typisk bil eller lastbil som redan befinner sig på motorvägarna kommer att skapa ett [ citat behövs hybridfordon som kommer att överträffa den nuvarande skörden av hybrider ] och därmed lägga till andra alternativ till den tekniken. En fördel med detta tillvägagångssätt är att den befintliga flottan kan omkonfigureras och därigenom medföra ekonomiska och naturresursbesparingar [ citat behövs ] .

Kritik

Det finns inga oberoende tester för att verifiera dessa påståenden för Hydristor, och problem med överdrivet slitage av delar har ännu inte övervunnits, vilket gör praktiska tillämpningar av denna enhet osannolikt.

Uppfinnarens död

Thomas E. Kasmer dog den 27 oktober 2011 av en hjärtattack. Hydristors webbplats stängdes av den 31 december 2012 av den person som hade varit värd för den pro bono.

Se även

  1. ^ Tom Kasmer och "Hydristor" Arkiverad 2006-08-18 på Wayback Machine
  2. ^ a b U.S. Patent 6,022,201
  3. ^ US-patent 6,527,525
  4. ^ US-patent 6,612,117
  5. ^ US-patent 7 484 944
  6. ^ Min erfarenhet av CATIA V4 Arkiverad 2007-01-04 på Wayback Machine
  7. ^ Business Week 18 september 2006 Arkiverad 10 november 2006 på Wayback Machine
  8. ^ Thomas E. Kasmer Obituary - Binghamton Press & Sun-Bulletin

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Hydristor&oldid=828254355 "