EA005444B1 - Способ повышения выходной характеристики двигателя, насоса или подобного устройства - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к способу повышения выходной мощности двигателя, насоса или подобного устройства, содержащего цилиндр (4) с рычажным поршнем (7), установленным с возможностью поворота на валу (8) для совершения возвратно-поступательного движения, и вращающимся поршнем (6), установленным с эксцентриситетом на опоре (1) для совершения вращательного движения; а также впускным отверстием (3), ведущим в рабочую полость (9) цилиндра, и выпускным отверстием (5), выводящим из выпускной полости (10) цилиндра. По меньшей мере, вращающийся поршень (5) выполнен пустотелым или изготовлен из материала, более легкого, чем используемая в устройстве среда под давлением. Рычажный поршень (7) также может быть выполнен пустотелым или изготовлен из материала, более легкого, чем используемая среда.

Description

Настоящее изобретение относится к способу повышения выходной мощности двигателя, насоса или подобного устройства, охарактеризованного в ограничительной части п.1 формулы изобретения. В частности, изобретение относится к устройству, в котором, помимо прочих свойств, используется плавучесть.

Предшествующий уровень техники

Плавучесть основана на том известном явлении, что при погружении предмета в жидкость он теряет часть веса, равную весу вытесненной жидкости. Известны попытки практического применения плавучести, например, путем использования различных устройств на понтонах, энергии волн или приливов.

Эти решения обладают недостатками вследствие низкой эффективности, больших размеров, сложности механизмов и непригодности устройств для многих целей, и, среди прочего, для использования эффекта гравитации.

Сущность изобретения

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в устранении этих недостатков и создании устройства, в котором используется плавучесть и давление среды.

В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается, например, за счет существенной модификации устройства по патентному документу РСТ/Р1 00/00034, позволяющей использовать плавучесть.

В общем случае двигатель или подобное устройство в соответствии с изобретением типа устройства, описанного в указанном патентном документе, выполнено в виде цилиндра, который изготовлен из любого подходящего материала. Цилиндр может иметь общую плоскую форму в плоскости чертежа на иллюстрациях. Он может быть собран из двух или большего числа частей, которые прикреплены друг к другу известным образом, например, подобно тому, как головка цилиндров прикреплена к блоку цилиндров в двигателе внутреннего сгорания.

Другими компонентами решения в способе по изобретению являются известные сами по себе уплотнения, различные трубопроводы, подсоединенные к впускному и выпускному каналам, клапаны, нагреватели среды и другие элементы, а также средства отбора мощности от двигателя.

В устройстве, используемом в изобретении, выполнены две цилиндрические расточки для образования двух рабочих полостей. Через эти рабочие полости проходят валы, расположенные перпендикулярно плоскости чертежа и установленные на опорах таким образом, что концы валов над плоскостью чертежа находятся на опоре в «головке» двигателя, а концы валов за плоскостью чертежа проходят через «основание» двигателя, где они установлены на опорах. Вращающийся поршень, являющийся эксцентриковым, установлен на опорах на одном из валов. Рычажное устройство в виде рычажного поршня в свою очередь установлено на опорах на другом валу.

Двигатель или подобное устройство имеет следующую внутреннюю конструкцию. Валы проходят через расточки рабочих полостей цилиндра. Вращающийся поршень эксцентрично укреплен на одном валу, а рычажный поршень - на другом валу, например, описанным выше образом, но во всяком случае с эксцентриситетом относительно его наружного края, как это ясно видно на чертежах. В данном случае достаточный эксцентриситет дает преимущество, так как именно за счет эксцентриситета создается мощность в двигателе с рычажным поршнем.

Рычажный поршень и соответствующая расточка, которая образует вторую рабочую полость, заметно превышают по размеру вращающийся поршень, по существу представляющий собой цилиндрическую деталь круглого поперечного сечения. Наружный край рычажного поршня профилирован в виде сегмента окружности. На участке рычажного поршня, ближнем к удаленному от вала концу, способом механической обработки выполнена выемка, которая по размерам примерно соответствует половине вращающегося поршня, как это показано на чертежах. При каждом обороте вращающийся поршень заходит в выемку рычажного поршня, причем в процессе этого хода выпускная полость практически полностью опорожняется через выпускной канал.

Выпускной канал может быть подведен, например, к впускному клапану второго рычажнопоршневого двигателя, причем это может быть также простой впускной канал без клапанов. Таким образом, в решении по изобретению может содержаться неограниченное число блоков двигателя, подсоединенных друг к другу. Блоки двигателя могут быть соединены друг с другом с объединением валов вращающихся поршней каждого блока, установленных в одном и том же положении или под требуемым углом друг к другу.

Согласно изобретению стало очевидно, что в данном техническом решении плавучесть, создаваемая благодаря компоненту из более легкого материала, погруженному в жидкость, может также использоваться для получения энергии.

Идея изобретения может быть реализована также в других соответствующих устройствах, в которых используется давление или гравитационная сила.

Более конкретно способ по изобретению, в котором используется эффект плавучести, характеризуется признаками отличительной части п.1 формулы изобретения.

-1005444

Таким образом, вращающийся поршень изготовлен пустотелым или из материала, который легче среды. Устройство в целом поворачивается под воздействием среды, например, на 90° по часовой стрелке, так что, когда воздействие давления среды заканчивается, вращающийся поршень находится в своей нижней мертвой точке, а в процессе оставшейся части рабочего цикла и при выпуске вращающийся поршень перемещается за счет плавучести до своей верхней мертвой точки, где снова начинается воздействие давления среды.

Рычажный поршень действует в качестве клапана или затвора для впускного отверстия, а вращающийся поршень - в качестве клапана или затвора для выпускного отверстия.

Рычажный поршень также может быть выполнен полностью или частично пустотелым или из материала, который легче среды, так что он может поворачивать устройство в наилучшее положение в аспекте плавучести.

Перечень фигур чертежей

Далее со ссылками на прилагаемые чертежи будет подробно описан пример осуществления изобретения. На чертежах в поперечном сечении показана общая конструкция устройства. Принцип действия устройства в соответствии с изобретением иллюстрируется описанием последовательных стадий полного оборота, показанных на фиг. 1-4.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Фиг. 1. Рычажно-поршневое устройство совершает рабочий ход под воздействием давления, когда внутри цилиндра 4 среда под давлением протекает от впускного отверстия 3, воздействуя на рычажный поршень 7 и вращающийся поршень 6.

Среда, которая создавала давление в процессе предыдущего рабочего хода, выводится из выпускной полости 10 под более низким давлением, поскольку открытие выпускного отверстия 5 снизило давление выводимой среды. Вследствие того, что давление в рабочей полости 9 больше, чем в выпускной полости 10, поршни 6 и 7 поворачивают вал 1 по часовой стрелке.

Фиг. 2. Рабочий ход рычажно-поршневого устройства, совершенный под воздействием давления среды, закончен, и давление одинаково в рабочей полости 9 и выпускной полости 10. Вращающийся поршень 6 выполнен пустотелым и установлен с эксцентриситетом, так что, когда он прошел свою нижнюю мертвую точку, за счет плавучести вращающийся поршень 6 и вал 1 поворачиваются по часовой стрелке. Впускное отверстие 3 для среды в головке 2 все еще открыто, но поскольку давление на поршни 6, 7 и объем цилиндра 4 остаются неизменными, за счет плавучести вращающегося поршня 6 вал 1 может беспрепятственно поворачиваться по часовой стрелке. Благодаря плавучести рабочий ход устройства продолжается до следующего рабочего хода, осуществляемого под воздействием давления, фиг. 4.

Фиг. 3. За счет плавучести вращающийся поршень 6 повернулся и одновременно повернул рычажный поршень 7 в положение, в котором впускное отверстие 3 закрылось и одновременно начало открываться выпускное отверстие 5, так что давление в рабочей полости 10 сбрасывается через выпускное отверстие 5. Однако среда не выходит из цилиндра 4, так как впускное отверстие 3 закрыто, и за счет плавучести рычажный поршень 6 и вал 1 продолжают поворачиваться по часовой стрелке.

Фиг. 4. За счет плавучести вращающийся поршень 6 совершил поворот и одновременно повернул рычажный поршень 7 в положение, в котором впускное отверстие 3 начинает открываться. Поскольку вращающийся поршень 6 перекрывает сообщение между рабочей полостью 9 и выпускной полостью 10, в рабочей полости давление повышается. Таким образом начинается новый рабочий ход под воздействием давления среды, в то время как эффект плавучести заканчивается.

Рабочий ход, осуществляемый под воздействием давления среды, и рабочий ход, осуществляемый за счет плавучести, частично совпадают по времени в области верхней и нижней мертвых точек вращающегося поршня и чередуются с обеспечением постоянного совершения устройством рабочего хода.

Очевидно, что чем легче вращающийся поршень 6, тем больше дополнительная эффективность устройства по изобретению. Однако может существовать множество вариантов в отношении степени легкости и пустотелости. Как было указано выше, изобретение может использоваться также в других устройствах подобного типа.

Claims (7)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ повышения выходной мощности двигателя, насоса или подобного устройства, содержащего цилиндр (4) с рычажным поршнем (7), установленным с возможностью поворота на валу (8) для совершения возвратно-поступательного движения, и вращающимся поршнем (6), установленным с эксцентриситетом на опоре (1) для совершения вращательного движения, причем вращающийся поршень выполнен пустотелым или изготовлен из материала, более легкого, чем используемая в устройстве среда под давлением; а также впускным отверстием (3), ведущим в рабочую полость (9) цилиндра, и выпускным отверстием (5), выводящим из выпускной полости (10) цилиндра, отличающийся тем, что в процессе рабочего цикла устройства, по меньшей мере, до нижней мертвой точки вращающегося поршня (6) устройство приводят в действие средой под давлением, а затем по существу, по меньшей мере, до верх

   -2005444 ней мертвой точки указанного поршня устройство приводится в действие за счет плавучести вращающегося поршня.
2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что рычажный поршень (7) также выполнен пустотелым или изготовлен из материала, более легкого, чем используемая среда.
3. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что устройство выполнено с возможностью функционирования таким образом, что рабочий ход, осуществляемый под воздействием давления среды, и рабочий ход, осуществляемый за счет плавучести, частично совпадают по времени вблизи верхней и нижней мертвых точек вращающегося поршня (6) и чередуются с обеспечением постоянного совершения устройством рабочего хода.
4. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе рабочего хода, осуществляемого за счет плавучести, обеспечивают неизменность давления на поршни (6) и (7) и объема цилиндра (4) для беспрепятственного поворота вала (1) в результате плавучести вращающегося поршня (6).
5. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что впускное отверстие (3) для среды и выпускное отверстие (5) для среды имеют площадь, обеспечивающую возможность их открытия и/или закрытия соответственно рычажным поршнем (7) и вращающимся поршнем (6).
6. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что эффективную площадь поверхности устройства и объем вращающегося поршня (6) устанавливают большими относительно объема используемой среды.
7. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что устройство выполняют с различными размерами для различных видов применения.