Powrót do: Wynalazek
Kompleksowa dokumentacja technologiczna

Wynalazek HYDROVARIATOR i jego zastosowanie

Autorska Przekładnia Hydrostatyczna Bezstopniowa Zębata inż. Henryka Więckowskiego – innowacyjny napęd mechaniczny łączący sztywność przełożenia, brak sprzęgła, sprawność do 97% i pracę nawrotną.

Istota i przełom technologiczny

Koncepcja i zasada działania przekładni

Przekładnia hydrostatyczna bezstopniowa zębata (HYDROVARIATOR) jest nowym rodzajem napędu mechanicznego, doskonalszym od swoich dotychczasowych poprzedników pod względem masy, kosztów produkcji, wytrzymałości, niespotykanej dotąd sterowności, a przede wszystkim ze względu na wielokrotnie mniejszą energochłonność.

Urządzenie zastępuje dowolny układ regulacyjny prędkości obrotowej i całkowicie eliminuje konieczność stosowania sprzęgła. Idea działania oparta jest o układy hydrostatyczne o zmiennych objętościowo komorach roboczych pompy i silnika zębatego. Nowatorska technologia hydrauliczna pozwala na płynną, bezstopniową zmianę objętości komór roboczych i służy do efektywnego przenoszenia energii mechanicznej w maszynach, urządzeniach przemysłowych oraz pojazdach.

Kluczowe właściwości mechaniczno-hydrauliczne:

  • Brak sprzęgła rozruchowego: Przekładnia sama spełnia rolę sprzęgła rozruchowego oraz hamulca (o stałym lub zmiennym momencie hamowania z opcją rekuperacji).
  • Praca nawrotna i symetria: Prawie całkowicie symetryczna budowa wewnętrzna i zewnętrzna umożliwia natychmiastową zmianę funkcji wału napędowego z odbiorczym przy hamowaniu - czyli bezzwłoczne i płynne odzyskiwanie energii poprzez odwrócenie kierunku przekazywania mocy bez przełączeń hydraulicznych.
  • Sterowanie przełożeniem: Elementem regulacyjnym jest zewnętrzna dźwignia mechaniczna lub wewnętrzny układ sterowania (hydrauliczny, elektromagnetyczny lub hydrostatyczny).
  • Sztywne przełożenie: Zapewnia sztywny charakter przełożenia (96%) w zadanym punkcie pracy bez poślizgu kinetycznego typowego dla przekładni ciernych (CVT).

Wynalazek wyróżnia się rewolucyjną prostotą konstrukcyjną. Pozwala na optymalizację parametrów technologicznych silnika napędowego w odniesieniu do maszyny roboczej, co daje ogromne oszczędności ekonomiczne i radykalne ograniczenie emisji zanieczyszczeń.

Parametry znamionowe

Główne wskaźniki techniczne przekładni

Podstawowe dane techniczne potwierdzone w dokumentacji konstrukcyjnej i badaniach laboratoryjnych:

Sprawność energetyczna
92% – 97%

W zależności od mocy (od 1 kW do 10 MW)

Zakres regulacji przełożenia
0.2 – 5.0

Płynna regulacja bezstopniowa dla wału napędzanego

Prędkości obrotowe wałów
200 – 6000 obr./min

Wysoka sztywność przełożenia (96%) w punkcie pracy

Sprzęgło mechaniczne
Zbędne

Funkcja sprzęgła rozruchowego wbudowana w hydraulikę

Kierunek pracy
Nawrotny / dwukierunkowy

Bezzwłoczna zmiana kierunku przenoszenia mocy wałów

Dodatkowe funkcje
Hamulec & rekuperacja

Hamulec o stałym/zmiennym momencie i odzysk energii

Przewagi konstrukcyjne

Aspekty innowacyjne technologii HYDROVARIATOR

Zestawienie 11 kluczowych atutów technicznych wyróżniających wynalazek na tle dotychczasowych rozwiązań napędowych:

01

Bezstopniowa regulacja obrotów

Płynna zmiana prędkości obrotowej dla całego znamionowego zakresu przełożeń przy zachowaniu bardzo wysokiej sprawności mechanicznej.

02

Indywidualna regulacja komór roboczych

Wewnętrzna jednoczesna lub niezależna regulacja wydajności pompy i chłonności silnika za pomocą zewnętrznego sterowania mechanicznego, hydrostatycznego lub elektromagnetycznego.

03

Wysoka sztywność przełożenia

Gwarancja sztywnego charakteru przenoszenia obrotów (na poziomie 96%) w pełnym zakresie przełożeń 0.2 – 5.0 przy prędkościach od 200 do 6000 obr./min.

04

Praca nawrotna i symetria

Niemal całkowicie symetryczna budowa umożliwia natychmiastową zamianę funkcji wału napędowego z odbiorczym bez żadnych dodatkowych zaworów i przełączeń układu.

05

Radykalna redukcja masy i gabarytów

Znacząco mniejsze gabaryty i masa w porównaniu z klasycznymi przekładniami mechanicznymi oraz hydraulicznymi o tożsamym zakresie regulacji.

06

Sprawność na poziomie 92% – 97%

Najwyższy pułap sprawności energetycznej dostępny w hydraulice siłowej, skalowalny dla mocy od 1 kW do 10 MW.

07

Wysoka trwałość i szczelność

Zwarta obudowa, minimalna liczba ruchomych par tarcia, brak poślizgu kinetycznego i wyjątkowa wytrzymałość eksploatacyjna na przeciążenia.

08

Szeroki zakres temperatur roboczych

Możliwość całorocznej pracy w warunkach skrajnych temperatur w zależności od rodzaju dobranego oleju przekładniowego.

09

Cicha praca bez drgań

Konstrukcja zębata w kąpieli olejowej eliminuje wibracje, szarpnięcia dynamiczne oraz uderzenia momentu obrotowego.

010

Prostota sterowania i serwisu

Intuicyjna obsługa manualna dźwignią lub automatyczna za pomocą siłownika hydraulicznego / serwomechanizmu.

011

Wyraźnie niższy koszt wytworzenia

Zastąpienie skomplikowanych variatorów wielotłoczkowych prostymi kołami zębatymi obniża koszt produkcji o kilkadziesiąt procent.

Kalkulacja wdrożeniowa

Koszty budowy prototypu i makiety kinematycznej

Szacunkowe koszty i parametry wykonania pilotażowych jednostek wg posiadanej dokumentacji projektowo-wykonawczej:

Gotowy do wykonania

Pilotażowy prototyp metalowy 20 kW

Szacowany koszt:10 000 EUR

W pełni funkcjonalny prototyp przemysłowy wykonany ze stopów metali w klasie dokładności IT-6 ze sterownikiem hydraulicznym, budowany przy bezpośrednim nadzorze twórcy inż. Henryka Więckowskiego.

Klasa / Standard:20 kW (szereg IT-6)
Wymiary zewnętrzne:400 × 240 × 280 mm
Masa całkowita:ok. 80 kg
Czas realizacji / montażu:ok. 100 dni roboczych
Zakres przełożenia:0.2 – 5.0 (dla wejścia 1000 obr./min)
Sprawność / Funkcja:ok. 82% (sztywność 96%)
Gotowe pliki STL

Makieta prototypu 3D PolyJet 25 kW

Szacowany koszt:4 000 EUR

Precyzyjna makieta funkcjonalna drukowana w technologii addytywnej PolyJet (system Objet 3D) z fotopolimeru FullCure 720. Pozwala na bezbłędną demonstrację przepływów i ruchu zmiennych komór.

Klasa / Standard:Makieta 25 kW (FullCure 720)
Wymiary zewnętrzne:400 × 240 × 280 mm
Masa całkowita:ok. 20 kg
Czas realizacji / montażu:ok. 10 dni roboczych
Zakres przełożenia:Pełna kinematyka 0.2 – 5.0
Sprawność / Funkcja:Model demonstracyjno-kinematyczny
Rysunki wykonawcze & oceny

Rysunki techniczne mechanizmu i oceny ekspertów

Poglądowe rysunki wykonawcze mechanizmu w rzeczywistych proporcjach geometrycznych wraz z autoryzowanymi ocenami naukowców i specjalistów napędów:

Rysunek 1: Przecięty korpus przekładni o sterowaniu mechanicznymRysunek 1
Rysunek 1 • Rysunek wykonawczy

Przecięty korpus przekładni o sterowaniu mechanicznym

„Opracowana przekładnia umożliwia bezstopniowe ustawienie prędkości obrotowej w bardzo szerokim zakresie dla transmisji mocy w rzeczywistym obszarze z jednoczesnym spełnieniem roli sprzęgła rozruchowego”.
Autoryzowana ocena naukowa
Rysunek 2: Popychacz wewnętrzny sterowania mechanicznegoRysunek 2
Rysunek 2 • Rysunek wykonawczy

Popychacz wewnętrzny sterowania mechanicznego

„Zbudowanie zespołu pompowego jest potrzebne i uzasadnione w celu uzyskania bezstopniowości przełożenia w szerokim zakresie obrotów i przenoszonych momentów”.
Autoryzowana ocena naukowa
Rysunek 3: Poglądowy kształt i wymiary antyzębatki nasuwanej na koło zębateRysunek 3
Rysunek 3 • Rysunek wykonawczy

Poglądowy kształt i wymiary antyzębatki nasuwanej na koło zębate

„Innowacyjna bezstopniowa przekładnia umożliwia bezstopniową zmianę obrotów i charakteryzuje się dużą sztywnością przełożenia”.
Autoryzowana ocena naukowa
Rysunek 4: Poglądowy korpus przekładni o sterowaniu mechanicznym - w widoku i przekrojachRysunek 4
Rysunek 4 • Rysunek wykonawczy

Poglądowy korpus przekładni o sterowaniu mechanicznym - w widoku i przekrojach

„Bezstopniowa przekładnia jest bardzo dojrzałym pomysłem, gdyż sama jej konstrukcja świadczy o dużej pomysłowości technicznej i technologicznej.”
Autoryzowana ocena naukowa
Rysunek 5: Przykładowy wał przekładni z obsadzonym na nim kołem zębatym czynnymRysunek 5
Rysunek 5 • Rysunek wykonawczy

Przykładowy wał przekładni z obsadzonym na nim kołem zębatym czynnym

„Pomysł genialny w przyszłości bardzo szerokie jest możliwe jego zastosowanie porównywalne nawet z silnikami elektrycznymi i spalinowymi.”
Autoryzowana ocena naukowa
Sektory gospodarki

Potencjalne zastosowania w przemyśle i transporcie

Dzięki uniwersalnej konstrukcji HYDROVARIATOR może zmodernizować układy napędowe w niemal każdej gałęzi przemysłu:

Energetyka wiatrowa i wodna

Wzrost efektywności turbin wiatrowych o min. 25%. Przekładnia pozwala generować prąd przy bardzo słabym jak i porywistym wietrze, utrzymując optymalne obroty generatora bez ryzyka przeciążenia.

Pojazdy drogowe i motoryzacja

Zastąpienie konwencjonalnych wielobiegowych skrzyń biegów i sprzęgła rozruchowego. Zmniejszenie masy pojazdu, niższe zużycie paliwa oraz możliwość rekuperacyjnego odzyskiwania energii kinetycznej podczas hamowania.

Przemysł ciężki i górnictwo

Idealne rozwiązanie dla maszyn kopalnianych, hutniczych, walcarek blachy, taśmociągów, dźwigów i mostów zwodzonych, gdzie wymagany jest ogromny moment rozruchowy i wysoka odporność na przeciążenia.

Automatyka, robotyka i obrabiarki

Dzięki 96% współczynnikowi sztywności przełożenia przekładnia umożliwia precyzyjne pozycjonowanie elementów maszyn roboczych, manipulatorów przemysłowych i ramion robotów.

Transport morski i lotnictwo

Zwarta konstrukcja o wysokiej szczelności, odporna na drgania i wstrząsy, pracująca pod dużym obciążeniem przy napędach śrub statków, kutrów oraz mechanizmów lotniczych.

Lekkie pojazdy i urządzenia

Od mikropojazdów komunalnych po rowery – zastąpienie wrażliwych na brud i uszkodzenia łańcuchowych przerzutek rowerowych bezstopniową, hermetyczną przekładnią zębatą.

Rynek i konkurencja

Dlaczego HYDROVARIATOR przewyższa inne przekładnie?

Zestawienie kluczowych parametrów technicznych w porównaniu z dominującymi obecnie technologiami na rynku globalnym:

Porównanie parametrów technicznych HYDROVARIATORA z variatorami tłoczkowymi i przekładniami mechanicznymi
Cecha konstrukcyjnaHYDROVARIATORVariatory Tłoczkowe / ŁopatkowePrzekładnie Mechaniczne ze Sprzęgłem
Zasada działaniaZmienne objętościowo komory pompy i silnika zębategoTłoczki kątowe / łopatki na tarczach skośnychStopniowane koła zębate + cierne sprzęgło
Sprawność energetyczna92% – 97%70% – 82%85% – 92% (spadek na sprzęgle)
Sprzęgło rozruchoweWbudowane / niepotrzebneWymagane dodatkowe zaworyKonieczne sprzęgło cierne
Praca nawrotna (rewers)Wymaga rewersorów hydraulicznychWymaga rewersorów hydraulicznychWymaga biegu wstecznego (koło pośrednie)
Sztywność przełożeniaBrak poślizgu (sztywność 96%)Podatność na poślizg i przeciekiSztywne tylko na stałych biegach
Koszty produkcjiNiskie (proste elementy zębate)Bardzo wysokie (precyzyjna obróbka tłoczków)Średnie / wysokie (duża liczba części)

Globalny rynek o wartości setek miliardów dolarów

Nigdzie na świecie nie produkuje się ani nie stosuje przekładni hydrostatycznych bezstopniowych zębatych skonstruowanych według opisu patentowego inż. Henryka Więckowskiego. Dotychczasowe variatory oparte na układach wielotłoczkowych ze skośnymi tarczami są znacznie droższe w produkcji, bardziej podatne na awarie i wykazują niższą sprawność. Rozwiązanie HydVar MS&TC stanowi unikalną szansę licencyjną dla producentów maszyn i pojazdów na całym świecie.

Własność intelektualna

Udzielone patenty i ochrona prawna

Wynalazek uzyskał patenty po rygorystycznych procedurach badania nowości w Urzędzie Patentowym RP oraz Europejskim Urzędzie Patentowym (EPO):

Patent polski

Patent RP nr PL 206881 B1

Udzielony przez Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej w dniu 27.08.2010 r. z datą pierwszeństwa od 07.08.2007 r. na rzecz inż. Henryka Więckowskiego jako wyłącznego twórcy wynalazku.

Patent europejski EPO

Europejski patent EP 2023013

Udzielony w pełnej procedurze Europejskiego Urzędu Patentowego (EPO) z dnia 12.03.2015 r., opublikowany w Europejskim Biuletynie Patentowym Bulletin 2015/15 na karcie 1042.

Światowa nowość

Zakres procedury badawczej EPO (34 państwa)

Zgłoszenie patentowe przeszło pełną procedurę badawczą nowości i poziomu wynalazczego w EPO obejmującą 34 kraje europejskie: AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HR, HU, IE, IS, IT, LI, LT, LU, LV, MC, MT, NL, NO, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR.

Właściciel wynalazku

Autorskie prawa twórcy

Wyłącznym autorem wynalazku oraz posiadaczem praw majątkowych i niemajątkowych do technologii jest inż. Henryk Więckowski, właściciel przedsiębiorstwa HydVar MS&TC.

Zapoznaj się z kompletnymi urzędowymi świadectwami patentowymi oraz opisami rysunków:Zobacz dokumentację patentową EP i PL
Komercjalizacja i B+R

Cele wdrożeniowe i wizja rozwoju

Ścieżka rozwoju technologii – od modelu fizycznego po docelową produkcję seryjną typoszeregu mocy:

Etap 1Zrealizowany

Model metalowy 3 kW

Wykonanie fizycznego modelu metalowy o mocy 3 kW oraz modelu z poliwęglanu o mocy 10 kW.

Etap 2Gotowy do realizacji

Kompletna dokumentacja techniczna 20 kW & modele STL

Profesjonalny projekt konstrukcyjno-technologiczny przekładni 20 kW w klasie IT-6 ze sterownikiem hydraulicznym oraz kompletem detali bryłowych STL do druku 3D PolyJet.

Etap 3Aktualny cel B+R

Sprzedaż licencji i budowa serii pilotażowej

Pozyskanie partnerów przemysłowych, sprzedaż licencji na wdrożenie komercyjne, budowa prototypów 20 kW i certyfikowane testy sprawnościowe w warunkach przemysłowych.

Etap 4Perspektywa wdrożeniowa

Typoszereg mocy i produkcja seryjna

Rozszerzenie konstrukcji o typoszereg mocy: 5 kW, 10 kW, 20 kW, 35 kW, 50 kW, 70 kW, 100 kW, 150 kW, 200 kW aż do skali 10 MW na potrzeby energetyki i transportu.

Jeśli jesteś zainteresowany wynalazkiem skontaktuj się ze mną

Zapraszam do kontaktu inwestorów, producentów przemysłowych, uczelnie techniczne oraz partnerów strategicznych zainteresowanych zakupem licencji, budową prototypów lub wdrożeniem technologii HYDROVARIATORA.

Komórka: +48 784 149 886Biuro: +48 42 235 14 62Dom: +48 42 688 65 40