BG3478U1 - Балансиран механизъм за пестене на енергия и ротационна машина - Google Patents

Abstract

Настоящият полезен модел се отнася до балансиран механизъм за пестене (икономия) на енергия, използваем във всяко подходящо приложение и по-конкретно в ротационни (въртящи се) машини. Полезният модел е свързан също така и с ротационна машина, например мотор, генератор или смесител/миксер, включваща поне един такъв механизъм. Този полезен модел се отнася по-специално до мотор, в който са включени няколко механизма.

Description

Настоящият полезен модел се отнася до балансиран механизъм за пестене (икономия) на енергия, използваем във всяко подходящо приложение и по-конкретно в ротационни (въртящи се) машини.

Полезният модел е свързан също така и с ротационна машина, например мотор, генератор или смесител/миксер, включваща поне един такъв механизъм. Този полезен модел се отнася по-специално до мотор, в който са включени няколко механизма.

В областта на механиката съществуват множество механизми за предаване на движение (виж например ЕР 2 781 790 А1), като например епициклични предавки или колянови валове, пригодени за вграждане в ротационни машини. Въпреки това, производителностите, постигнати с известните механизми не са напълно удовлетворителни.

Целта на настоящия полезен модел е да предложи механизъм, позволяващ икономисването на енергия и подобряването на производителността (коефициента на полезно действие) на една ротационна машина.

За тази цел, предмет на настоящия полезен модел е механизъм, съставен от: носеща конструкция/ опора и портал; махало, окачено на този портал и лостове за окачване, шарнирно свързани с портала и махалото; едно първо зъбно колело, което може да се върти по отношение на носещата конструкция около една първа ос; второ зъбно колело, монтирано с възможност за въртене по отношение на носещата конструкция около една втора ос; първи ексцентричен елемент, който се върти заедно с първото зъбно колело около първата ос и който създава първи момент на сила на тежестта; втори ексцентричен елемент, който се върти заедно с второто зъбно колело около втората ос и който създава втори момент на сила на тежестта; и един свързващ лост, снабден с въртяща се главина, монтирана като позволяваща завъртане връзка (т.е. - шарнирно) върху един първи вал и една ексцентрична главина, монтирана върху втори вал, също като шарнирна връзка, позволяваща ексцентрично завъртане.

Съгласно настоящия полезен модел осите са успоредни една на друга в една хоризонтална или вертикална базова (отправна) равнина. Махалото носи осите на зъбните колела и на ексцентричните елементи. Лостовете за окачване са наклонени под ъгъл в интервала между 45 и 80 градуса по отношение на една вертикална равнина. За свързващия лост първият вал е или вал, който носи едното от зъбните колела, или вал, фиксиран върху портала, докато вторият вал е другият вал измежду тези, които носят зъбните колела и валът, фиксиран върху портала. Зъбните колела се зацепват едно с друго с предавателно съотношение едно към едно и се въртят в противоположни посоки.

Когато механизмът е активен (в действие), ексцентричните елементи се движат по елиптична траектория, докато махалото изпълнява осцилиращо движение нагоре-надолу, което има вертикална и хоризонтална компонента. Моментите на силата на тежестта, създавани от ексцентричните елементи, са с еднаква стойност и еднакво насочени, променяйки се в зависимост от ъгловото положение на въпросните ексцентрични елементи около осите. За всяко ъглово положение на зъбните колела и на ексцентричните елементи около осите механизмът има равновесно положение в покой.

По този начин полезният модел позволява генерирането на енергия, благодарение на центробежните сили, възникващи в резултат от движенията на ексцентричните елементи и на силите на избутване (тласкане) или изтегляне (теглене, дърпане), породени от движението на махалото.

Балансирането (уравновесяването) на ексцентричните елементи и на центробежните сили, породени от тях, позволява да се намали енергията, необходима за привеждането на зъбните колела и на ексцентричните елементи във въртеливо движение. Колкото по-големи са центробежните сили, толкова повече се улеснява това въртеливо движение.

Наклонът на лостовете за окачване позволява да се променя центърът на тежестта на механизма в сравнение с лостове, които биха били разположени вертикално в равновесно състояние. Енергията на тласкане или теглене на махалото е много по-голяма от началната сила за привеждане във въртеливо движение на ексцентричните елементи. След като механизмът е веднъж задвижен, генерираната центробежна енергия от ексцентричните елементи е много по-голяма от енергията на тласкане или теглене на махалото.

5772 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 03.1/16.03.2020

В съответствие е други изгодни характеристики на механизма съгласно настоящия полезен модел, взети изолирано една от друга или комбинирани:

- ексцентричните елементи имат еднаква маса и еднакви размери;

- зъбните колела включват едно първо колело, което има един зъб по-дълъг от останалите зъби и едно второ колело, между два съседни зъба на което е оформен жлеб, при което споменатият по-дълъг зъб и този жлеб съвпадат в процеса на зацапването на зъбните колела при въртенето им и така се осигурява центроването на ексцентричните елементи;

- механизмът включва предавателен вал, е ос, която е подравнена е горните точки на свързване (ставите) на лостовете за окачване;

- дефинира се едно първо разстояние между отдалечения край на всеки ексцентричен елемент и съответната му ос на въртене. Дефинира се и второ разстояние, равно на разстоянието между осите на лостовете за окачване. Първото разстояние е по-малко от второто, като по този начин ексцентричните елементи преминават под споменатия предавателен вал;

- механизмът е съоръжен със средства за привеждане в движение (стартиране), включващи например верига или ангренажна (предавателна) система, проектирани да могат да приведат във въртеливо движение зъбните колела;

- средствата за стартиране включват мотор;

- средствата за стартиране включват манивела;

- механизмът не разполага със специализирани средства за привеждане в движение на механизма или механизмите. В този случай привеждането в движение може да се извърши чрез едно просто бутване/тласкане на махалото или махалата или на някой от ексцентричните елементи;

- механизмът включва средства за оползотворяване на енергията при работата му, например под формата на електрогенератор или на мотор-генератор;

- когато въпросните средства за оползотворяване на енергията представляват генератор, машината е снабдена за предпочитане е отделни средства за стартиране на механизма, които включват мотор или манивела. Това позволява да се преодолее съпротивлението при стартиране, свързано е наличието на генератора;

- за фиксирането на свързващия лост, първият вал носи едно от зъбните колела, докато вторият вал е неподвижно закрепен върху портала;

- за фиксирането на свързващия лост, първият вал е неподвижно закрепен върху портала, докато вторият вал носи едно от зъбните колела;

- осите на зъбните колела са хоризонтални;

- базовата (отправната) равнина е хоризонтална;

- базовата (отправната) равнина е вертикална.

Освен това този полезен модел се отнася до ротационна (въртяща се) машина, съдържаща най-малко един механизъм като споменатия по-горе.

За предпочитане, ротационната машина е машина за производство или преобразуване на енергия, която има подобрена производителност. Изгодно, тази машина не съдържа колянов вал.

Избирайки само няколко неограничаващи примера, въпросната ротационна машина може да бъде мотор, електрически генератор, смесител/миксер, центрофуга, компресор, помпа или турбина.

Когато машината е мотор - двигател е вътрешно горене, ексцентричните елементи, е които е съоръжен механизмът от полезния модел, се срещат в две положения на максимално отклонение от центъра, всяко от които съответства на изгарянето на газове в двигателя.

Според един предпочитан вариант на реализация, машината включва най-малко една двойка механизми, разположени един след друг и синхронизирани помежду си. Механизмите са подредени в линия и се движат е противоположни фази.

Всеки механизъм разполага със свой собствен предавателен вал, чиято ос е подравнена е горните точки на окачване (горните стави) на лостовете за окачване.

Според друг благоприятен вариант на изпълнение машината включва няколко такива двойки механизми, разположени един след друг и синхронизирани помежду си в рамките на всяка една двойка.

5773 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 03.1/16.03.2020

Самите двойки са разположени успоредно една на друга и са синхронизирани помежду си.

Машината има два предавателни вала, всеки от които е свързан с различни механизми, разположени успоредно в редица.

За предпочитане, машината е снабдена с един единствен вал за оползотворяване на енергията.

Според друг изгоден вариант на изпълнение машината представлява двутактов мотор, включващ два механизма. Двата първи ексцентрични елемента са така разположени, че взаимното им ъглово отместване е равно на половин оборот, като другите два ексцентрични елемента също са разположени е ъглово отместване, равно на половин оборот.

В друг благоприятен вариант на изпълнение машината с четиритактов двигател, включващ четири механизма. Четирите първи ексцентрични елемента са разположени с ъглово отместване равно на четвърт оборот един спрямо друг, като вторите четири ексцентрични елемента също са разположени с ъглово отместване, равно на четвърт оборот.

За предпочитане, когато машината обхваща няколко механизма с махало, порталът е общ за всички махала. Казано с други думи, всички махала са окачени на един и същи портал.

Идеята на полезния модел ще бъде разбрана по-ясно при прочитане на следващото по-нататък описание, дадено единствено в качеството на неограничаващ пример и направено с позоваване на приложените чертежи, на които:

фигура 1 е изглед отстрани на механизъм, съответстващ на един първи начин на изпълнение на полезния модел и включващ носеща конструкция с махало, две зъбни колела, два ексцентрични елемента и свързващ лост;

фигура 2 е частичен подробен изглед отгоре, в по-голям мащаб, на махалото, с което е снабден механизмът от фигура 1;

фигура 3 представя частичен подробен изглед на зацепването между двете зъбни колела на механизма;

на фигура 4 се вижда свързващият лост в машината от фигури 1 и 2, гледан отстрани;

фигури от 5 до 12 са схематично представяне на механизма от фигури 1 и 2, илюстриращо движенията на зъбните колела и на ексцентричните елементи;

фигури от 13 до 16 са схематично представяне, аналогично на това от фигури 5 до 8, за един механизъм съгласно един втори вариант на реализация на настоящия полезен модел;

на фигура 17 се вижда, гледан отгоре, един вариант на куплиране на свързващия лост с механизма;

фигура 18 е изглед, аналогичен на изгледа от фигура 2, за механизъм съгласно трети начин на реализация на полезния модел;

изгледът на фигура 19 е аналогичен на този от фигура 1 и показва пример на машина съгласно полезния модел, включваща два последователно свързани механизма;

фигура 20 показва машината от фигура 1, гледана отгоре;

изгледът, представен на фигура 21 е аналогичен на фигура 18 и показва втори пример на машина съгласно настоящия полезен модел;

фигура 22 е аналогична на фигура 19 и показва трети пример на машина съгласно настоящия полезен модел;

на фигура 23 е показан изглед на машина съгласно полезния модел, аналогичен на изгледа от фигура 18, според четвърти пример на реализация;

на фигура 24 се вижда изглед, аналогично на фигура 19, който показва пети начин на изпълнение на машина съгласно полезния модел, снабдена с две паралелни двойки от последователно свързани механизми.

На фигури от 1 до 12 е представен уравновесен/балансиран механизъм 1 за икономия на енергия, съгласно един първи примерен вариант на реализация на полезния модел.

Механизмът 1 включва носеща конструкция 2, първи комплект 10, изпълняващ въртеливо движение (R1) около първа ос (А1), втори комплект 20, изпълняващ въртеливо движение (R2) около втора ос (А2), устройство 40 за стартиране на механизма 1, носещ вал 53 и свързващ лост 60. Осите (А1) и (А2) са успоредни една на друга, хоризонтални и са разположени в една базова (отправна) равнина (Р0), която

5774 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 03.1/16.03.2020 е хоризонтална. Двата комплекта 10 и 20 се въртят в противоположни посоки.

Носещата конструкция 2 включва неподвижен портал 3 и подвижно махало 4, което е разположено хоризонтално и е окачено на портала 3 е четири лоста 5. Всеки лост 5, използван за окачването, е подвижно свързан както е портала 3, така и е махалото 4 чрез връзки, представляващи центрове на оси на въртене, успоредни на осите (А1) и (А2). Махалото 4 е подвижно и може да се премества по кръг спрямо портала 3, по ограничена траектория нагоре и надолу. Свързващите лостове 5 са шарнирно свързани е махалото 4 в ъглите му. Лостовете 5 са наклонени под ъгъл 45 градуса по отношение на една вертикална равнина.

Порталът 3 е съставен от два вертикални крака 6 и носеща горна хоризонтална греда 7. Споменатите лостове 5 са шарнирно свързани е горната греда 7. Като алтернативно решение, порталът може да има две горни носещи греди 7. В допълнение на това, порталът 3 може да включва и една или няколко долни хоризонтални носещи греди.

Махалото 4 е съставено от три надлъжно разположени плочи 8 и напречни греди 9, фиксирани в краищата на надлъжните плочи 8. Лостовете 5 са шарнирно свързани е външните плочи 8. Плочите 8 на махалото 4 носят комплектите 10 и 20. По-конкретно, комплектът 10 се подържа от междинната плоча 8 и от предната плоча 8 посредством лагерите 25. Осите (А1) и (А2) са неподвижни по отношение на махалото 4.

Комплектът 10 обхваща един вал 11, едно зъбно колело 12 със зъбци 13, един цилиндър 14 и лагери 15. Валът 11, зъбното колело 12 и лагерите 15 са центрирани по оста (А1), докато цилиндърът изпълнява функцията на ексцентричен елемент е център на тежестта (G1), разположен ексцентрично на разстояние (dl) от оста (А1). Колелото 12 и цилиндърът 14 са монтирани върху вала 11, който се носи от лагерите 15, фиксирани в плочите 8 на махалото 4. Зъбното колело 12 е подвижно, е възможност за въртене (R1) по отношение на махалото 4 около оста (А1).

Цилиндърът 14 се върти (R1) заедно със зъбното колело 12 и създава момент (Ml) на силата на тежестта (Р1) около оста (А1). Силата на тежестта (Р1) е по същество е постоянна стойност (константа). За разлика от това, стойността и посоката (по посока на часовниковата стрелка и обратно на часовниковата стрелка) на момента (Ml) се променят във функция от ъгловото положение на цилиндъра 14 около оста (А1).

Комплектът 20 обхваща един вал 21, едно зъбно колело 22 със зъбци 23, един цилиндър 24 и лагери 25. Валът 21, зъбното колело 22 и лагерите 25 са центрирани по оста (А2), като цилиндърът действа като ексцентричен елемент е център на тежестта (G2), разположен ексцентрично на разстояние (d2) от оста (А2). Колелото 22 и цилиндърът 24 са монтирани върху вала 21, а този вал се носи от лагерите 25, фиксирани в плочите 8 на махалото 4. Зъбното колело 22 е подвижно, е възможност за въртене (R2) по отношение на махалото 4 около оста (А2).

Цилиндърът 24 се върти (R2) заедно със зъбното колело 22 и създава момент (M2) на силата на тежестта (Р2) около оста (А2). Силата на тежестта (Р2) е по същество константа. За разлика от нея, стойността и посоката (по часовниковата стрелка и обратно на часовниковата стрелка) на момента (M2) се променят във функция от ъгловото положение на цилиндъра 24 около оста (А2).

Зъбните колела 12 и 22 се зацепват едно е друго, като предавателното им отношение е равно на единица. Двете зъбни колела 12 и 22 са е еднакви размери и имат еднакъв брой зъбци 13 и 23. Колелата 12 и 22 са подвижни, като могат да се въртят (R1) и (R2) в противоположни посоки. Иначе казано, двете колела 12 и 22 се въртят едно срещу друго.

Както се вижда от фигура 3, зъбното колело 12 има един зъб 13 а, който е по-дълъг от останалите зъбци 13, докато зъбното колело 22 има от своя страна жлеб 23а, оформен между два зъба 23. Зъбът 13а и жлебът 23а, предвидени за позициониране (центроване) на зъбните колела, може да имат и други форми, без при това да се излиза от обхвата на полезния модел.

На практика, зъбът 13а и жлебът 23а съвпадат при зацепването на зъбните колела 12 и 22, което позволява съгласуването на цилиндрите 14 и 24 и следователно - точното балансиране на механизма 1.

Например, зъбните колела 12 и 22 и цилиндрите 14 и 24 могат да бъдат снабдени е отвори за фиксиране, разположени един срещу друг, които не са показани на различните фигури от съображения за

5ΊΊ5 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 03.1/16.03.2020 опростяване на графичното представяне. Така че, зъбът 13а и жлебът 23а улесняват взаимното съгласуване/подравняване на споменатите отвори за фиксиране.

В контекста на настоящия полезен модел цилиндрите 14 и 24 са позиционирани с голяма точност един спрямо друг и спрямо зъбните колела 12 и 22, така че моментите (Ml) и (M2) са винаги с еднаква големина и с еднаква ориентация (по или обратно на часовниковата стрелка), при каквито и да било ъглови положения на цилиндрите 14 и 24 около осите (А1) и (А2).

Масата и размерите на цилиндрите 14 и 24 са точно определени, тъй като те оказват влияние на мястото на центровете на тежестта (G1) и (G2), а следователно и на стойностите на моментите (Ml) и (M2). Масата на всеки цилиндър 14 и 24 е пропорционална на неговите размери при константна обемна маса. За предпочитане цилиндрите 14 и 24 имат еднаква маса и еднакви размери. Алтернативно, цилиндрите 14 и 24 може да бъдат с различна маса и с различни размери, при условие, че моментите им (Ml) и (M2) са с еднаква стойност и еднаква ориентация (по или обратно на часовниковата стрелка), каквито и да са ъгловите им положения.

Приспособлението 40 за стартиране на механизма 1 е проектирано да даде началния тласък на завъртането (R1) и (R2) на комплектите 10 и 20, излизайки от равновесното състояние на механизма 1. Приспособлението 40 може да бъде с произволна конфигурация, подходяща за предвиденото приложение.

Съгласно примера от фигури 1 и 2 приспособлението 40 включва мотор 41, ремък 42, предавателен вал 43, зъбно колело 44, една зъбна верига 45 и друго зъбно колело 46. Моторът 41 е разположен върху горната напречна греда 7 на портала 3. Валът 43 се поддържа в краищата му от портала 3 и може да се върти около една ос (АЗ), която е вертикално подравнена спрямо горните шарнири (точки на въртене) на лостовете 5. Оста (АЗ) е разположена хоризонтално, успоредно на осите (А1) и (А2). Ремъкът 42 свързва мотора 41 и вала 43. Колелото 44 е монтирано така, че се върти заедно с вала 43, докато колелото 46 се върти заедно с вала 21. Според един алтернативен вариант колелото 46 може да е монтирано така, че да се върти заедно с вала 11. Зъбната верига 45 свързва колелата 44 и 46, разстоянието между осите на които е равно на разстоянието между осите на лостовете 5. Според друго алтернативно решение, зъбните колела 44 и 46, както и веригата 45, може да бъдат заменени с карданна система или с каквато и да било друга система за предаване на движение, подходяща за описаното приложение. По този начин завъртането на мотора 41 позволява да бъдат приведени във въртене и комплектите 10 и 20.

Както е показано специално на фигура 4, свързващият лост 60 включва едно централно тяло 61, свързващо двете главини 62 и 63, разположени в двата му края по дължината. Главината 62 е монтирана шарнирно върху един вал 53, неподвижно закрепен върху портала 3, на един от краката 6. Главината 63 е оформена ексцентрично и е монтирана шарнирно и ексцентрично върху вала 21. Алтернативно, според една друга конфигурация на механизма 1, главината 63 може да бъде монтирана шарнирно и ексцентрично върху вала 11.

Всяка една - въртящата се главина 62 и ексцентричната главина 63, имат пръстеновидна част 64, в която е разположен лагер 65. Също като алтернатива, в гази пръстеновидна част 64 може да бъде поместен произволен тип лагер, подходящ за такова приложение. Всеки лагер 65 има външен пръстен 651, вътрешен пръстен 652 и редица от съчми 653.

Въртящата се главина 62 е снабдена с пръстеновидна втулка 66, която има входен отвор 67, приемащ вала 53. Втулката 66 е свързана с вала 53 и може да се движи въртеливо в лагера 64.

Ексцентричната главина 63 има ексцентрично разположена втулка 68, в която е направен ексцентричен отвор 69, в който отвор влиза валът 21. Втулката 68 е неподвижно свързана с вала 21 и може да се върти в лагера 64.

Според друг възможен вариант на изпълнение, лостът 60 може да бъде оформен и по друг начин, без това да бъде извън обсега на полезния модел.

Лостът 60 поема силите на избутване или на теглене, създадени от махалото 4 при работата на механизма 1. Освен това, лостът 60 придава твърдост на механизма 1 и позволява да се постигне значително намаляване на вибрациите.

На практика, движението на механизма 1 позволява оползотворяването на енергията в мястото на

5776 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 03.1/16.03.2020 вала 43, например като се свърже въпросният вал 43 е (електрически) генератор. Друга възможност е моторът 41 да може да бъде конфигуриран като мотор-генератор, проектиран да снабдява е енергия механизма 1 при стартирането му, а след това да оползотворява енергията, произведена от действието на механизма 1. По този начин валът 43 представлява вал за оползотворяването (възстановяването) на енергията.

В един вариант на реализация, който не е показан, механизмът 1 може да не бъде съоръжен е приспособлението, включващо мотора 41 и ремъка 42, представляващи средства за стартирането му. В този случай стартирането на механизма 1 може да се осъществи просто като се бутне от едната му страна махалото 4, или ако се завърти някой от цилиндрите 14 или 24. Енергията, необходима за пускане в движение на механизма 1 е много малка. За предпочитане, механизмът 1 може все пак да съдържа елементите 43, 44, 45 и 46.

За да бъде възможно правилното действие на механизма 1, разстоянието между отдалечения край на всеки цилиндър 14 и 24 и неговата ос на въртене (А1) или (А2) е по-малко от разстоянието между центровете на шарнирните връзки на лостовете 5, така че цилиндрите 14 и 24 да могат да минават под предавателния вал 43.

Фигури от 5 до 12 илюстрират действието на механизма 1 при изпълнението на един оборот. По-специално, на фигури 5 до 8 е представено изпълнението на половин оборот, по време на който цилиндрите 14 и 24 се движат от дясната страна на махалото 4, докато на фигури 9 до 12 е показан половин оборот, в който цилиндрите 14 и 24 се движат от лявата страна на махалото 4.

Фигура 5 показва цилиндъра 14, позициониран нагоре, а цилиндъра 24 - позициониран надолу. При това положение механизмът 1 се намира в равновесно състояние. Зъбните колела 12 и 22 са неподвижни. Моментите (Ml) и (M2) са равни на нула.

В това състояние приспособлението 40 позволява да се стартира движението на механизма 1 със зацепване на зъбните колела 12 и 22, така че и двата цилиндъра 14 и 24 ще се преместят надясно. Смяната на положението на цилиндъра 14 подпомага колелото 12 да се завърти в посока (R1), а това от своя страна позволява колелото 22 да се задвижи е посока на въртене (R2) и по този начин да се издигне цилиндърът 24.

Фигура 6 показва цилиндрите 14 и 24, когато всеки от тях е изпълнил една осма от пълното завъртане надясно. Фигура 7 показва тези цилиндри 14 и 24, когато всеки от тях е изпълнил една четвърт от пълното завъртане надясно. На фигура 8 цилиндрите 14 и 24 са показани след завъртането на всеки от тях на три четвърти от пълното завъртане надясно. Във всеки момент моментите на силите (Ml) и (M2) са е еднакви стойности и еднаква ориентация (спрямо хода на часовниковата стрелка). Под действието на цилиндрите 14 и 24 махалото 4 се задвижва надясно и нагоре. Тогава от страна на лоста 60 на вала се предава сила на бутане (тласкане).

Фигура 9 показва цилиндрите 14 и 24, когато всеки от тях е изпълнил половин оборот по отношение на изходното им положение, показано на фигура 5. Цилиндърът 14 се намира отдолу, а цилиндърът 24 е издигнат отгоре. Моментите (Ml) и (M2) са равни на нула. Зъбните колела 12 и 22 се движат, така че и двата цилиндъра 1 и 24 ще се преместят надясно. Преместването на цилиндъра 24 подпомага завъртането на зъбното колело 22 в посока (R2), което пък помага на колелото 12 да се завърти в посока (R1) и така да издигне цилиндъра 14.

На фигура 10 се виждат двата цилиндъра 14 и 24, като всеки от тях вече е изпълнил една осма от пълното завъртане наляво. Фигура 11 показва цилиндрите 14 и 24, след като те са се завъртели четвърт оборот от лявата страна. Фигура 12 също показва цилиндрите 14 и 24, след завъртането им на три четвърти оборот от лявата страна. Във всеки един момент моментите на силите (Ml) и (M2) са е еднакви стойности и е еднаква ориентация (спрямо хода на часовниковата стрелка). Под действието на цилиндрите 14 и 24 махалото 4 се задвижва от лявата страна и надолу. В този случай от страна на лоста 60 на вала се предава сила на издърпване (теглене).

В хода на завъртането на комплектите 10 и 20 около осите (А1) и (А2) цилиндрите 14 и 24 се намират следователно ту от лявата страна, ту от дясната. На практика, завъртането (R1) и (R2) на цилиндрите 14 и 24 възбужда действието на центробежни сили в механизма 1. Махалото 4 се премества ту към

5777 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 03.1/16.03.2020 дясната страна и нагоре, ту към лявата страна и надолу, бидейки окачено на портала 3 посредством лостовете 5, наклонени под ъгъл от 45 градуса. Махалото 4 изпълнява осцилиационно движение нагоре и надолу, включващо вертикална и хоризонтална компоненти. Вследствие на това, цилиндрите 14 и 24 изпълняват движение по елиптична траектория, вместо кръгово движение.

Механизмът 1 следва осцилиационно движение с два такта. Центробежните сили имат максимални стойности, когато траекториите на цилиндрите се пресичат, както е представено на фигури 7 и 11. Всеки такт съответства на завъртане на цилиндрите 14 и 24 на половин оборот (180 градуса), между положенията на максималното им отдалечаване от центъра.

Наклонът на лостовете 5 позволява да се променя центърът на тежестта на механизма 1, в сравнение с този, отговарящ на вертикално положение на лостовете 5 в равновесно състояние. Енергията на тласкане и теглене (бутане и дърпане) на махалото е много по-голяма от началната сила, необходима за завъртането на цилиндрите 14 и 24. След като започне движението на механизма 1, центробежната енергия, получена от тези цилиндри 14 и 24 е много по-голяма от енергията на тласкането и тегленето от махалото 4.

В светлината на горните пояснения може да се забележи, че за всяко ъглово положение на зъбните колела 12 и 22 и на цилиндрите 14 и 24 около осите (А1) и (А2), в покой механизмът 1 има равновесна конфигурация. Казано с други думи, разглеждайки механизма 1 в спряло състояние, в независимо какво ъглово положение на комплексите 10 и 20, този механизъм 1 се намира в конфигурация на покой. Механизмът 1 е балансиран, което силно намалява енергията, необходима за привеждане на комплектите 10 и 20 във въртеливо движение.

Други варианти на реализация на настоящия полезен модел са показани на фигури 13 до 24. Някои конструктивни елементи на механизма 1 могат да бъдат сравнени с тези от първия начин на реализация, описан по-горе и за простота, по-нататък ще бъдат означавани със същите указателни номера.

Фигури 1 до 16 илюстрират действието на механизма 1 съгласно втори вариант на реализация. Осите (А1) и (А2) са успоредни една на друга и са хоризонтални. За разлика от предния вариант, осите (А1) и (А2) са разположени в една базова (отправна) равнина (Р0), която тук е вертикална. Ексцентричните елементи 14 и 24 са съставени от удължени рамена, а не от цилиндри.

Също така, в този начин на изпълнение рамената 14 и 24 са прецизно позиционирани едно спрямо друго и спрямо колелата 12 и 22, за да се гарантира, че моментите (Ml) и (M2) са винаги равни един на друг и имат еднаква ориентация по или обратно на часовниковата стрелка, при каквото и да било ъглово положение съответно на рамената 14 и 24 около осите (А1) и (А2).

На фигури 13 до 16 е илюстрирано единствено позиционирането на рамената 14 и 24 от дясната страна, докато позиционирането на рамената 14 и 24 от лявата страна не е показано, от съображения за простота.

Фигура 17 е илюстрация на един вариант на свързване на лоста 60 с вала 21. Ексцентричната главина 63 е съставена от класическа въртяща се главина 62 и от ексцентрична част/детайл 70, разположена между вала 21 и главината 62.

Въпросният детайл 70 включва удължен корпус 71 и малка цилиндрична ос 72, неподвижно свързана с корпуса 71. В този корпус 71 е направен отвор 73. Валът 21 е поместен в отвора 73 и е твърдо обединен с корпуса 71, например посредством шпонката 74 или с помощта на каквото и да било друго средство. Валът 21 и отворът 73 са центрирани спрямо оста (А2). Споменатата малка цилиндрична ос 72 е разположена в отвора 67 на втулката 66, с център една ос (А0). Тази ос (А0) представлява оста на въртене на оста (А2) в процеса на движение на механизма 1.

Фигура 18 илюстрира действието на механизъм 1 според трети начин на изпълнение.

Въртящата се главина 62 на лоста 60 е шарнирно монтирана върху вала 21, докато ексцентричната главина 63 е шарнирно и ексцентрично монтирана върху вала 53, фиксиран в портала 3. Алтернативно, според една друга конфигурация на механизма 1, главината 62 може да бъде шарнирно монтирана върху вала 22.

При този начин на изпълнение движението на механизма 1 позволява да се оползотвори енергията в мястото на вала 53, като този вал 53 се куплира например с електрически генератор 58. Валът 53 по

5778 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 03.1/16.03.2020 този начин става вал за оползотворяване на енергията.

На практика един-единствен механизъм 1 позволява създаването на двигател. Въпреки това, за предпочитане е за създаването на двигател да бъдат обединени няколко синхронизирани механизма 1, както това ще бъде подробно обсъдено по-долу.

Фигури 19 и 20 представят един пример за ротационна машина съгласно настоящия полезен модел, от типа на двутактов двигател/мотор. Двигателят включва два механизма 1, всеки от които е снабден със свое собствено махало 4. Механизмите 1 са разположени последователно, т.е. подредени са като продължение един на друг по посока на движението на махалата 4.

Порталът 3 е общ за двата механизма 1. Иначе казано, порталът 3 носи всяко от последователно окачените на него махала 4. Порталът 3 е снабден с четири странични крака 6 и два централни крака

6. Лостовете 5 за окачване на махалата са наклонени под 45 градуса, така че махалата 4 се доближават до централните крака 6. Ексцентричните елементи 14 и 24 представляват удължени рамена.

Всеки механизъм 1 съдържа собствен предавателен вал 43 с ос (АЗ), разположена в една линия с горните стави на лостовете 5. Тук обаче е необходима само една манивела 141 за привеждане на механизмите 1 в движение. Алтернативно, манивелата 141 може да бъде заместена от мотор 41 или пък машината може да не бъде изобщо съоръжена със средства за стартиране на механизмите 1.

Между приспособленията 40 на двата механизма 1 машината включва едно междинно приспособление 50. Това приспособление 50 може да бъде използвано за предаване на движението между двете приспособления 40, както и за оползотворяване на енергията.

Позовавайки се на примера от фигури 19 и 20, приспособлението 50 включва две зъбни колела 51, две зъбни вериги 52, един вал 53 и две зъбни колела 54. Валът 53 се носи в двата му края от портала 3, по-точно от двата централни крака 6 на портала 3. Този вал 53 е подвижен и може да се върти около оста (А4), която е разположена хоризонтално, успоредно на осите (Al), (А2) и (АЗ). Колелата 51 са монтирани и се въртят заедно с валовете 43 на двата механизма 1, докато колелата 54 са монтирани на вала 53 и се въртят заедно с него. Веригите 52 свързват зъбните колела 51 и зъбните колела 54.

Всеки механизъм 1 има един свързващ лост 60 с въртяща се главина 62, монтирана на вала 21 и ексцентрична главина 63, монтирана на вала 53.

Когато машината е в действие, двата механизма 1 работят един срещу друг. Едновременно с това махалата 4 упражняват последователно сила на тласкане и сила на теглене върху вала 53.

Действието на механизмите 1 позволява да се оползотвори енергията в мястото на вала 53, например като този вал 53 се свърже с електрически генератор 58. Тогава валът 53 е органът за оползотворяване на енергията.

Наклонът на лостовете 5 дава възможност за изменяне на центъра на тежестта на механизмите 1 в сравнение с конструкция, при която лостовете 5 биха се намирали във вертикално положение в равновесното състояние. Енергията на махалата 4 при тласкането и тегленето е много по-голяма от началната сила за привеждане във въртене на ексцентричните елементи 14 и 24. След като механизмите 1 вече са задвижени, центробежната енергия, генерирана от ексцентричните елементи 14 и 24 е много по-голяма от енергията на тласкането и тегленето, получавана от махалата 4.

На фигура 21 е показан втори пример на машина съгласно настоящия полезен модел, която представлява вариант на машината от фигури 19 и 20.

Приспособлението 50 включва две зъбни колела 51 и една зъбна верига 52. Зъбните колела 51 са монтирани неподвижно върху валовете 43, а веригите 52 свързват колелата 51 на двата механизма 1.

Валът 53 е фиксиран върху централните крака 6 и не принадлежи на приспособлението 50.

Всеки механизъм 1 е снабден със свързващ лост 60, който има въртяща се главина 62, монтирана върху вала 53 и ексцентрична главина 63, монтирана върху вала 21.

Движението на механизмите 1 позволява енергията да се оползотворява чрез валовете 43. В примера от фигура 21 валът 43 на механизма 1 отдясно е свързан с електрогенератор 58. В едно алтернативно решение моторът 41 може да бъде конфигуриран като мотор-генератор, предвиден да осигурява енергията, необходима за стартирането на машината, а след това - за оползотворяване на енергията, генерирана при нейното действие.

5779 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 03.1/16.03.2020

Фигура 22 илюстрира трети пример на машина, съответстваща на представения полезен модел, а също и на един вариант съгласно фигурите 19 и 20.

Тази машина е снабдена със свързващ лост 160, общ за двата механизма 1. Този лост 160 е снабден с въртяща се централна главина 62, шарнирно монтирана върху вала 53 и две ексцентрични главини 63 в краищата, монтирани ексцентрично и шарнирно върху валовете 21 на двата механизма 1.

Фигура 23 е илюстрация на четвърти пример на машина според настоящия полезен модел и също представляваща вариант на примерите от фигури 19 и 20.

Валовете за окачване 5 са наклонени под 45 градуса, като по този начин махалата 4 се отдалечават от централните крака 6. По тази причина веригите 45 и 52, както и лостовете 60, са с по-голяма дължина. И в този случай валът 53 е елементът за оползотворяване на генерираната енергия.

На фигура 24 е показан пети пример на ротационна машина, съгласно този полезен модел, от тип „четиритактов двигател“. Този двигател или мотор, включва четири механизма 1 съгласно настоящия полезен модел, всеки от които е снабден със свое собствено махало 4.

Моторът включва две двойки механизми 1. Вътре във всяка двойка механизмите 1 са разположени последователно и са синхронизирани. От своя страна двойките са разположени паралелно и са синхронизирани помежду си.

Порталът 3, който от съображения за простота тук не е показан, е общ за всички механизми 1.

Двигателят съдържа два предавателни вала, които за простота също не са представени. Единият предавателен вал е куплиран с паралелно разположените механизми от лявата страна, а другият предавателен вал е куплиран с паралелно разположените механизми от дясната страна.

Изгодно (за предпочитане) машината е снабдена с един единствен вал 53 за оползотворяване на енергията.

На практика, четирите рамена 14 са разположени с отместване от по четвърт оборот едно спрямо друго. Също така и четирите рамена 24 са разположени с отместване от по четвърт оборот едно спрямо друго. По този начин двигателят има винаги еднакъв брой рамена 14 или 24 от лявата и от дясната страна, което подобрява неговата ефективност/производителност. Всеки такт съответства на завъртане на четвърт оборот (90 градуса) на механизмите 1.

Когато два от механизмите 1 имат моменти (Ml) и (M2) равни на нула, другите два механизма 1 се намират в състояние на максимално отклонение от центъра, съответно от лявата и от дясната страна. Генерираната енергия е максимална в тези положения на максимално отклонение от центъра. Тъй като четирите механизма 1 никога нямат моменти (Ml) и (M2) едновременно равни на нула, този двигател няма мъртва точка. Изгодно, всяко положение на максимално отклонение от центъра съответства на изгарянето на газ в двигателя/мотора.

Според един вариант на изпълнение, който тук не е показан, ротационната машина включва осем механизма 1, разпределени под формата на четири двойки механизми 1 в серия, като двойките са разположени паралелно. В течението на един оборот машината произвежда тласък на всяка една осма от оборота (45 градуса) на механизма 1.

Могат да бъдат разработени и други варианти на настоящия полезен модел, без да се излиза при това от неговия обсег. Размерите на елементите, съставящи машината, например порталът 3 и предавателният вал 43 варират в зависимост от броя на включените в нея механизми 1.

За получаване на по-добри резултати и постигане на по-висока производителност е важно всяко махало 4 да бъде разположено в строго хоризонтална равнина. Същото изискване стои и за осите (А1) и (А2) на зъбните колела 12 и 22, които трябва да се намират в строго хоризонтална или вертикална равнина (Р0), според избраната конфигурация на механизма 1.

На фигурите от 1 до 24 някои премествания/движения и разстояния са представени несъразмерно (преувеличени) от съображения за простота на чертежите.

На практика механизмът 1 и машината могат да бъдат оформени по начин, различен от показания на фигури от 1 до 24, без с това да се излиза от обхвата на полезния модел.

Claims (21)

1. Механизъм (1), съставен от:

- носеща конструкция (2), съставена от портал (3), махало (4), окачено на портала (3) и лостове (5) за окачването, шарнирно свързани с портала (3) и с махалото (4);

- едно първо зъбно колело (12), въртящо се (R1) по отношение на носещата конструкция (2) около една първа ос (А1);

- едно второ зъбно колело (22), въртящо се (R2) по отношение на носещата конструкция (2) около една втора ос (А2);

- първи ексцентричен елемент (14), въртящ се заедно (R1) с първото зъбно колело (12) и създаващ първи момент (Ml) на силата на тежестта (Р1) около първата ос (А1);

- втори ексцентричен елемент (24), въртящ се заедно (R2) с второто зъбно колело (22) и създаващ втори момент (M2) на силата на тежестта (Р2) около втората ос (А2); и

- свързващ лост (60,160), който включва въртяща се главина (62), монтирана шарнирно върху един първи вал и друга въртяща се главина (63), монтирана шарнирно върху един втори вал, в който:

- осите (Al, А2) са успоредни в една хоризонтална или вертикална базова равнина (Р0); а

- в махалото (4) са разположени осите (Al, А2) на зъбните колела (12, 22) и на ексцентричните елементи (14, 24);

- лостовете за окачване (5) са наклонени под ъгъл в интервала между 45 и 80 градуса по отношение на една вертикално минаваща равнина;

- за свързващия лост (60,160) първият вал е или вал (11,21), който е носещ на едно от зъбните колела (12, 22) или вал (53), който е фиксиран върху портала (3), докато вторият вал е другият вал измежду валовете (11, 21), носещ едно от зъбните колела (12, 22) или валът (53), фиксиран върху портала (3);

- зъбните колела (12, 22) са зацепени едно с друго с преводно отношение 1:1 и са въртящи се (R1, R2) в противоположни посоки едно спрямо друго;

- когато механизмът (1) е в действие, движението на ексцентричните елементи (14,24) е елиптично, а на махалото (4) е осцилиращо нагоре-надолу с вертикална компонента и с хоризонтална компонента;

- моментите (Ml, M2) на силата на тежестта (Pl, Р2) на ексцентричните елементи (14, 24) имат еднаква стойност и една и съща посока, които варират в зависимост от ъгловото положение около осите (Al, А2);

- за всяко ъглово положение на зъбните колела (12,22) и на ексцентричните елементи (14,24) около осите (Al, А2) механизмът (1) има равновесно положение в спряно състояние.

2. Механизъм (1) съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че лостовете за окачване (5) са наклонени под ъгъл 45 градуса по отношение на една вертикално минаваща равнина.

3. Механизъм (1) съгласно една от предходните претенции, характеризиращ се с това, че ексцентричните елементи (14, 24) имат еднаква маса и еднакви размери.

4. Механизъм (1) съгласно една от която и да било от предходните претенции, характеризиращ се с това, че ексцентричните елементи (14, 24) са с цилиндрична форма.

5. Механизъм (1) съгласно една от която и да било от предходните претенции, характеризиращ се с това, че зъбните колела (12, 22) включват едно първо колело (12), което има един зъб (13а), който е по-дълъг от останалите зъбци (13) и едно второ колело (22), което има жлеб (23 а), образуван между два зъба (23) и с това, че споменатият по-дълъг зъб (13а) и споменатият жлеб (23а) са съвпаднати в процеса на зацепването при въртенето на зъбните колела (12, 22), осигурявайки по този начин центроването на ексцентричните елементи (14, 24).

6. Механизъм (1) съгласно една от която и да било от предходните претенции, характеризиращ се с това, че включва предавателен вал (43), който има една ос, подравнена спрямо горните точки на свързване (ставите) на лостовете за окачване (5).

7. Механизъм (1) съгласно претенция 6, характеризиращ се с това, че е дефинирано едно първо разстояние между отдалечения край на всеки ексцентричен елемент (14, 24) и съответната му ос на въртене (Al, А2), с това, че е дефинирано второ разстояние, равно на разстоянието между осите на лостовете за окачване (5), свързващи махалото (4) с портала (3) и с това, че първото разстояние е по-

5781 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 03.1/16.03.2020 малко от второто разстояние, така че ексцентричните елементи (14, 24) да минават под споменатия предавателен вал (43).

8. Механизъм (1) съгласно една от която и да било от предходните претенции, характеризиращ се е това, че включва средства за стартиране (40), включващи например верига или ангренажна система, конструирани така, че да приведат във въртеливо движение (Rl, R2) едното от двете зъбни колела (12,22).

9. Механизъм (1) съгласно претенция 8, характеризиращ се е това, че средствата за стартиране (40) включват мотор (41).

10. Механизъм (1) съгласно претенция 8, характеризиращ се е това, че средствата за стартиране (40) включват манивела (141).

11. Механизъм (1) съгласно една от която и да било от претенциите от 1 до 7, характеризиращ се е това, че стартирането на на механизма или механизмите (1) може да бъде извършено чрез просто натискане (бутване) на махалото или махалата (4) или на единия от двата ексцентрични елемента (14,24).

12. Механизъм (1) съгласно една от която и да било от предходните претенции, характеризиращ се е това, че включва средства за оползотворяване на енергията (58, 41) в режим на работа, под формата на генератор (58) или мотор-генератор (41).

13. Механизъм (1) съгласно една от която и да било от претенциите от 1 до 12, характеризиращ се е това, че осите (Al, А2) на зъбните колела (12, 22) са хоризонтални и че базовата равнина (Р0) е хоризонтална.

14. Механизъм (1) съгласно една от която и да било от претенциите от 1 до 12, характеризиращ се е това, че осите (Al, А2) на зъбните колела (12,22) са хоризонтални, а базовата равнина (Р0) е вертикална.

15. Ротационна машина съгласно една от която и да било от претенциите от 1 до 14, характеризираща се е това, че машината съдържа поне един механизъм (1).

16. Ротационна машина съгласно претенция 15, характеризираща се е това, че машината е двигател е вътрешно горене и е това, че ексцентричните елементи (14, 24), е които е съоръжен механизмът (1) са срещнати един е друг в две положения на максимално отклонение от центъра, всяко от които съответства на изгарянето на газове в споменатия двигател.

17. Ротационна машина съгласно една от която и да било от претенциите 15 и 16, характеризираща се е това, че въпросната машина включва най-малко една двойка механизми (1), разположени последователно и синхронизирани помежду си.

18. Ротационна машина съгласно една от която и да било от претенциите от 15 до 17, характеризираща се е това, че тази машина включва няколко двойки механизми (1), разположени последователно и синхронизирани помежду си в рамките на всяка двойка, при което споменатите двойки са разположени успоредно една на друга и са синхронизирани помежду си.

19. Ротационна машина съгласно една от която и да било от претенциите от 15 до 17, характеризираща се е това, че машината представлява двутактов мотор, съдържащ два механизма (1), е това, че двата първи ексцентрични елемента (14) са разположени е ъглово отместване равно на половин оборот и е това, че двата втори ексцентрични елемента (24) също са разположени е ъглово отместване равно на половин оборот един спрямо друг.

20. Ротационна машина съгласно една от която и да било от претенциите от 15 до 18, характеризираща се е това, че машината представлява четиритактов мотор, съдържащ четири механизма (1), е това, че четирите първи ексцентрични елемента (14) са разположени е ъглово отместване равно на четвърт оборот и е това, че четирите втори ексцентрични елемента (24) са разположени също е ъглово отместване равно на четвърт оборот един спрямо друг.

21. Ротационна машина съгласно една от която и да било от претенциите от 15 до 20, характеризираща се е това, че споменатият портал (3) е общ за всички махала (4).