EA021678B1 - Device for receiving mechanical work from nonthermal energy source - Google Patents

Device for receiving mechanical work from nonthermal energy source Download PDF

Info

Publication number
EA021678B1
EA021678B1 EA201100808A EA201100808A EA021678B1 EA 021678 B1 EA021678 B1 EA 021678B1 EA 201100808 A EA201100808 A EA 201100808A EA 201100808 A EA201100808 A EA 201100808A EA 021678 B1 EA021678 B1 EA 021678B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
working
chamber
vacuum
working chamber
movable
Prior art date
Application number
EA201100808A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201100808A1 (en
Inventor
Андрей Игоревич ДУБИНСКИЙ
Игорь Николаевич Дубинский
Original Assignee
Андрей Игоревич ДУБИНСКИЙ
Игорь Николаевич Дубинский
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Андрей Игоревич ДУБИНСКИЙ, Игорь Николаевич Дубинский filed Critical Андрей Игоревич ДУБИНСКИЙ
Publication of EA201100808A1 publication Critical patent/EA201100808A1/en
Publication of EA021678B1 publication Critical patent/EA021678B1/en

Links

Landscapes

  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
  • Supply Devices, Intensifiers, Converters, And Telemotors (AREA)

Abstract

The object of the invention is a device for receiving mechanical work from nonthermal energy source. The invention relates to machine building, in particular to designing engines in which an outer power supply is used for generating mechanical work and can be used for designing autonomous power units for providing power supply. The device comprises a body, a working mechanism comprising a working chamber with varying volume and a kinematical pair with possibility of reciprocal motion with respect to the body, systems for filling and evacuation of working medium from the working chamber, an executive mechanism and a de-compensation vacuum chamber with a vacuum pump wherein the working mechanism is placed. The working mechanism can be arranged as two opposing silphons, or as a cylinder-piston group of 2 opposing cylinders, movable end surfaces of which are rigidly attached to the rods and are connected into the kinematical pair in such a way that that form a unitary power pair with possibility of their synchronous reciprocal motion. The working mechanism of the claimed device can also be arranged as two membranes rigidly connected to each other with one rod in such a way that they like two silphons (or cylinders) form a unitary power pair. The claimed design of the device provides possibility of its work under the conditions of higher complexity of the environment and simultaneous saving energy for maintaining engine operation with maximum efficiency.

Description

Устройство относится к области машиностроения, в частности к разработке двигателей, в которых используется внешний подвод энергии для генерирования механической работы, и может быть использовано для создания двигателей, а также комбинированных автономных энергетических агрегатов для обеспечения электропитанием, в частности, в высокогорных условиях и для космических аппаратов, работающих в открытом космосе.The device relates to the field of mechanical engineering, in particular to the development of engines that use an external energy supply to generate mechanical work, and can be used to create engines, as well as combined autonomous power units to provide power, in particular, in high-altitude conditions and for space devices operating in outer space.

Известны атмосферные двигатели, принцип действия которых основан на использовании атмосферного давления в качестве внешнего источника нетепловой энергии, которая преобразуется в механическую работу.Atmospheric engines are known whose operating principle is based on the use of atmospheric pressure as an external source of non-thermal energy, which is converted into mechanical work.

Например, устройство, в котором атмосферное давление используется для получения механической работы, содержащее классическую цилиндропоршневую группу из двух поршней, связанных общим штоком, которые движутся возвратно-поступательно в неподвижных цилиндрах, при этом возвратнопоступательное движение штока передается на основной вал посредством храпового механизма (патент ОБ 2023746 А, Р01В 29/02, 1980 г.).For example, a device in which atmospheric pressure is used to obtain mechanical work, containing a classic cylinder-piston group of two pistons connected by a common rod that move reciprocally in stationary cylinders, while the reciprocating movement of the rod is transmitted to the main shaft by means of a ratchet mechanism (patent AB 2023746 A, P01B 29/02, 1980).

Недостатком такого устройства является сложность конструкции, в которой передача механической работы храповым механизмом на основной вал через закрытую вакуумную оболочку не дает возможность получить приемлемый коэффициент полезного действия (далее - КПД) для практического использования данного устройства.The disadvantage of this device is the design complexity, in which the transmission of mechanical work with a ratchet mechanism to the main shaft through a closed vacuum shell does not allow to obtain an acceptable efficiency (hereinafter - efficiency) for the practical use of this device.

Известно устройство, в котором для получения механической работы в качестве внешнего источника энергии, используется атмосферное давление (патент ИЕ 4131627 А1, Р01В 29/02, 25.03.93).A device is known in which atmospheric pressure is used to obtain mechanical work as an external energy source (patent IE 4131627 A1, P01B 29/02, 25.03.93).

Такое устройство состоит из неподвижного цилиндра, в котором возвратно-поступательно движется поршень, связанный с кривошипом посредством шатуна. Напуск и откачка атмосферы производится через каналы в закрытом торце цилиндра.Such a device consists of a fixed cylinder, in which a piston is connected with the crank by means of a connecting rod. The atmosphere is let in and pumped out through the channels in the closed end of the cylinder.

Недостатком данного устройства является то, что, как показали стендовые испытания аналогичного устройства, проводимые авторами заявляемого технического решения, при повышении частоты возвратно-поступательного движения поршня выше 3 Гц (180 об/мин) в области открытой части цилиндра, где поршень соприкасается с воздушной средой, давление атмосферы на внешнюю сторону торцевой поверхности поршня начинает падать, что приводит к резкому уменьшению КПД устройства. Это связано с турбулентными процессами, происходящими с воздушной средой в колодце открытой части цилиндра. Т.е. данное устройство не может быть использовано для получения электрической энергии генераторами на стандартной частоте с КПД, приемлемым для практического применения.The disadvantage of this device is that, as shown by bench tests of a similar device, conducted by the authors of the proposed technical solution, with increasing frequency of the reciprocating movement of the piston above 3 Hz (180 rpm) in the open part of the cylinder, where the piston is in contact with air , the atmospheric pressure on the outer side of the end surface of the piston begins to fall, which leads to a sharp decrease in the efficiency of the device. This is due to turbulent processes occurring with the air in the well of the open part of the cylinder. Those. This device cannot be used to generate electrical energy by generators at a standard frequency with an efficiency that is acceptable for practical use.

Наиболее близким к предложенному является устройство, в котором для получения механической работы (в частности, перемещения груза, относительно опорной и подстилающей поверхностей) в качестве внешнего источника энергии используется атмосферное давление (патент ИА № 89112, В65О 7/00, 2009 г., а также патент ЕАПО № 013312, 2010 г.).Closest to the proposed one is a device in which atmospheric pressure is used as an external energy source to obtain mechanical work (in particular, moving the load relative to the supporting and underlying surfaces) (patent IA No. 89112, B65O 7/00, 2009, and also EAPO patent No. 013312, 2010).

Такое устройство состоит из опоры, установленной на подстилающей поверхности, несущей платформы с опорной поверхностью, грузовой платформы, жестко связанной с перемещаемым грузом, рабочей камеры с рабочей средой, выполненной в виде сильфона с эластичной боковой поверхностью, которая жестко соединена своим верхним основанием с опорной поверхностью, а нижним основанием - с грузовой платформой. Рабочая камера соединена со средствами откачки через выпускной клапан, а с системой напуска рабочей среды - через впускной клапан. В устройстве также обеспечен замкнутый цикл движения рабочей среды. При этом к нижнему основанию рабочей камеры может быть жестко подсоединен либо перемещаемый груз, либо кривошипно-шатунный механизм с вращающимся валом.Such a device consists of a support mounted on the underlying surface, a supporting platform with a supporting surface, a loading platform rigidly connected to the load being moved, a working chamber with a working medium made in the form of a bellows with an elastic side surface, which is rigidly connected with its upper base to the supporting surface , and the lower base - with a loading platform. The working chamber is connected to the pumping means via an exhaust valve, and to the fluid inlet system through an inlet valve. The device also provides a closed cycle of movement of the working environment. In this case, either the moving load or the crank mechanism with a rotating shaft can be rigidly connected to the lower base of the working chamber.

Данное устройство хотя и потребляет дополнительную внешнюю энергию для систем откачки и напуска, однако имеет значительные преимущества по сравнению с аналогами, т.к. оно технологично и конструктивно проще аналогичных устройств, что выгодно отличает его по возможности практического применения.Although this device consumes additional external energy for pumping and inlet systems, it has significant advantages compared to analogs, as it is technologically and structurally simpler than similar devices, which compares it favorably with practical applications.

Однако недостатком его является то, что данное устройство не может эффективно работать в условиях высокогорья и в открытом космосе ввиду пониженного давления или полного отсутствия атмосферы, а также на больших высотах ввиду малого атмосферного давления, при котором значительно уменьшается КПД устройства.However, its disadvantage is that this device cannot work effectively in high altitude and in outer space due to reduced pressure or complete absence of atmosphere, as well as at high altitudes due to low atmospheric pressure, at which the efficiency of the device is significantly reduced.

Целью заявляемого изобретения является усовершенствование известного устройства для получения механической работы, в котором путем модификации его конструкции обеспечивается возможность его функционирования в условиях повышенной сложности окружающей среды при одновременном снижении затрат энергии на поддержание работы устройства с максимальным КПД. За счет чего увеличивается продуктивность устройства в целом и расширяется область его применения.The aim of the invention is to improve the known device for obtaining mechanical work, in which by modifying its design it is possible to operate in conditions of increased environmental complexity while reducing energy costs for maintaining the operation of the device with maximum efficiency. Due to which the productivity of the device as a whole increases and the scope of its application expands.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для получения механической работы от источника нетепловой энергии содержит корпус с расположенным внутри него рабочим механизмом, системы напуска и вакуумной откачки рабочей среды и исполнительный механизм, содержащий подвижный рабочей элемент и превращающий нетепловую энергию рабочей среды в полезную работу.This goal is achieved in that the device for obtaining mechanical work from a source of non-thermal energy comprises a housing with a working mechanism located inside it, an inlet and vacuum pumping system for the working medium, and an actuator containing a movable working element and converting the non-thermal energy of the working medium into useful work.

Рабочий механизм устройства включает рабочую камеру с изменяемым объемом, соединенную через впускные и выпускные клапаны с системами напуска и вакуумной откачки рабочей среды, часть поверхности которой выполнена подвижной с возможностью ее возвратно-поступательного движения подThe working mechanism of the device includes a working chamber with a variable volume, connected through inlet and outlet valves to the systems of inlet and vacuum pumping of the working medium, a part of the surface of which is made movable with the possibility of its reciprocating movement under

- 1 021678 действием давления рабочей среды и жестко связана со штоком, кинематически соединенным с подвижным рабочим элементом исполнительного механизма устройства.- 1 021678 by the action of pressure of the working medium and is rigidly connected with the rod kinematically connected to the movable working element of the actuator of the device.

Заявленное устройство отличается тем, что оно дополнительно содержит вакуумную камеру декомпенсации (далее - ВКД) с вакуумным насосом, а его рабочий механизм содержит дополнительную аналогичную рабочую камеру с изменяемым объемом, соосную первой рабочей камере.The claimed device is characterized in that it additionally contains a vacuum decompensation chamber (hereinafter - VCD) with a vacuum pump, and its working mechanism contains an additional similar working chamber with a variable volume, coaxial with the first working chamber.

При этом подвижные части поверхности обеих рабочих камер оппозитно расположены внутри ВКД, а их подвижные торцевые поверхности жестко соединены между собой единым штоком с возможностью одновременного синхронного возвратно-поступательного движения с постоянным усилием на шток.In this case, the moving surface parts of both working chambers are opposite located inside the VCD, and their moving end surfaces are rigidly interconnected by a single rod with the possibility of simultaneous synchronous reciprocating motion with constant force on the rod.

Рабочий торец штока герметично выведен за пределы корпуса ВКД и присоединен к подвижному рабочему элементу исполнительного механизма устройства.The working end face of the rod is hermetically removed outside the housing of the VKD and is attached to the movable working element of the actuator of the device.

Подвижные части поверхности каждой рабочей камеры могут быть выполнены в виде сильфона с замкнутым рабочим торцом, который герметично прикреплен к неподвижной части поверхности рабочей камеры; или в виде полого цилиндра с замкнутым рабочим торцом, который герметично прикреплен к неподвижной части поверхности рабочей камеры с возможностью скользящего возвратно-поступательного движения относительно нее; или в виде гибкой мембраны, которая герметично прикреплена к неподвижной части рабочей камеры.The moving parts of the surface of each working chamber can be made in the form of a bellows with a closed working end, which is hermetically attached to the fixed part of the surface of the working chamber; or in the form of a hollow cylinder with a closed working end, which is hermetically attached to the fixed part of the surface of the working chamber with the possibility of sliding reciprocating motion relative to it; or in the form of a flexible membrane, which is hermetically attached to the fixed part of the working chamber.

В качестве исполнительного механизма заявленного устройства могут быть использованы линейный генератор электрического тока или кривошипно-шатунный механизм, крутящий момент коленвала которого превращается в дальнейшем в электрическую энергию или в механическую работу.As the actuator of the claimed device, a linear electric current generator or a crank mechanism can be used, the crankshaft torque of which is subsequently converted into electrical energy or mechanical work.

Таким образом, основным принципом, заложенным в основу функционирования заявляемого устройства, является создание градиента сил за счет разности давлений в рабочем механизме устройства, в данном случае - искусственно созданной вакуумной среды внутри ВКД, что дает возможность использовать атмосферное давление для генерации механической работы с последующим преобразованием в электрическую энергию или полезную работу.Thus, the basic principle underlying the functioning of the claimed device is the creation of a force gradient due to the pressure difference in the working mechanism of the device, in this case, an artificially created vacuum medium inside the VCP, which makes it possible to use atmospheric pressure to generate mechanical work with subsequent transformation into electrical energy or useful work.

Оппозитные рабочие камеры с изменяемым объемом, выполненные в нескольких альтернативных технических решениях, описанных выше, работают в заявляемом устройстве на одном и том же физическом принципе, а именно подвижные части поверхности обеих рабочих камер всегда находятся в вакууме, который постоянно поддерживается внутри ВКД:Opposed working chambers with variable volume, made in several alternative technical solutions described above, operate in the inventive device on the same physical principle, namely, the moving parts of the surface of both working chambers are always in a vacuum, which is constantly maintained inside the VCD:

а) в случае работы в атмосфере или другой среде - вакуумным насосом;a) in case of work in the atmosphere or other medium - by a vacuum pump;

б) в случае работы в открытом космосе - естественной постоянной откачкой через открытые отверстия ВКД;b) in the case of work in outer space - natural permanent pumping through open openings of the VCD;

подвижные торцы камер осуществляют возвратно-поступательные движения под действием атмосферного давления за счет разности давлений в ВКД и в рабочей камере.the movable ends of the chambers carry out reciprocating movements under the influence of atmospheric pressure due to the pressure difference in the VCD and in the working chamber.

В заявляемом устройстве заложена принципиально иная, относительно, например, двигателей внутреннего сгорания (ДВС), схема функционирования рабочего механизма, который может производить полезную работу только при наличии двух оппозитных рабочих камер, составляющих силовую пару, соединенную штоком.The inventive device contains a fundamentally different, for example, internal combustion engine (ICE), operating mechanism of the working mechanism, which can produce useful work only if there are two opposed working chambers that make up the power pair connected by a rod.

Силовая пара из двух камер составляет единое целое, в которой подвижные части поверхности камер, находящиеся в ВКД в вакууме, имеют возможность свободно двигаться под действием давления внешней среды, в данном случае - атмосферы, которая циклично напускается в рабочую камеру, а давление на внешнюю поверхность подвижного ее торца компенсируется за счет постоянной откачки ВКД.The power pair of two chambers is a single unit in which the moving parts of the chamber surface located in the vacuum chamber in vacuum have the ability to move freely under the influence of environmental pressure, in this case, the atmosphere, which is cyclically poured into the working chamber, and the pressure on the outer surface its rolling end is compensated due to the constant pumping of the VCD.

Подвижная торцевая поверхность рабочей камеры не испытывает с внешней стороны компенсирующего давления внешней среды - атмосферы, и при такте напуска атмосферы (который происходит естественным путем при открытии впускного клапана) рабочая камера производит рабочий ход, увеличиваясь до максимального размера. При этом оппозитная рабочая камера в это время находится в стадии откачки и не оказывает сопротивления движению подвижной торцевой поверхности первой рабочей камеры, уменьшаясь до минимального размера под действием штока, т.е. для нее проходит такт холостого хода.The movable end surface of the working chamber does not experience the compensating pressure of the external environment — the atmosphere — on the outside, and when the atmosphere is inlet (which occurs naturally by opening the inlet valve), the working chamber makes a working stroke, increasing to the maximum size. In this case, the opposed working chamber at this time is in the pumping stage and does not resist the movement of the moving end surface of the first working chamber, decreasing to a minimum size under the action of the rod, i.e. For her, the idle cycle passes.

Таким образом, энергетические затраты на производство рабочего хода устройством будут необходимы только на работу вакуумных насосов для откачки рабочих камер во время их холостого хода и поддержания необходимого вакуума в ВКД при работе в атмосфере или других средах.Thus, the energy costs of producing a working stroke by the device will be necessary only for the operation of vacuum pumps to pump out the working chambers during their idle and maintain the necessary vacuum in the VCD when working in the atmosphere or other environments.

Энергетические затраты на вакуумную откачку рабочих камер можно значительно сократить за счет использования ресивера необходимого объема, который рассчитывается на заданную отдаваемую полезную мощность устройства.The energy costs of vacuum pumping the working chambers can be significantly reduced through the use of a receiver of the required volume, which is calculated for a given given usable power of the device.

В соответствии с законом Бойля-Мариотта соотношение произведения давления Ρι на объем VI рабочей камеры к произведению давления Р2 на объем ν2 ресивера при постоянной температуре будетIn accordance with the Boyle-Mariotte law, the ratio of the product of pressure наι by the volume VI of the working chamber to the product of pressure P 2 by the volume ν 2 of the receiver at a constant temperature will be

Ρ,ν, = Ρ2ν2 [1], соответственноΡ, ν, = Ρ 2 ν 2 [1], respectively

- 2 021678- 2 021678

Откуда следует, чтобы поддерживать в ресивере давление примерно в 100 раз меньше, чем в рабочей камере при открытом выпускном клапане с минимальными затратами энергии на откачку, необходимо иметь объем У2 в 100 раз больше объема У1. При этом скорость откачки вакуумного насоса должна быть больше скорости напуска рабочей среды - атмосферы или газообразной среды из рабочей камеры в ресивер.Whence, in order to maintain the pressure in the receiver about 100 times less than in the working chamber with the exhaust valve open with minimal energy for pumping, it is necessary to have a volume of U 2 100 times that of U 1 . In this case, the pumping speed of the vacuum pump should be greater than the rate of inlet of the working medium - the atmosphere or gaseous medium from the working chamber into the receiver.

Таким образом, повышенное потребление энергии устройству необходимо только в пусковой период для предварительной откачки вакуумной системой рабочего механизма, ресивера и ВКД. При выходе устройства на рабочий режим потребление энергии системой откачки значительно сокращается, т.к. система откачки в этом случае работает только на поддержание заданной разности давлений в рабочей камере и ресивере.Thus, an increased energy consumption of the device is necessary only during the start-up period for preliminary pumping of the working mechanism, receiver and VKD by the vacuum system. When the device enters the operating mode, the energy consumption of the pumping system is significantly reduced, because the pumping system in this case only works to maintain a given pressure difference in the working chamber and the receiver.

Заявляемое устройство может работать по замкнутому циклу, т.е. без напуска и откачки атмосферы, при этом рабочая среда, напускаемая в рабочие камеры оппозитной пары, например инертный газ, откачивается и нагнетается откачной системой по замкнутому контуру с использованием ресивера предварительного разрежения, как было показано выше.The inventive device can operate in a closed loop, i.e. without inflowing and evacuating the atmosphere, while the working fluid discharged into the working chambers of the opposed pair, for example inert gas, is pumped and pumped by the pumping system in a closed loop using a preliminary rarefaction receiver, as shown above.

В данном случае общее потребление энергии системой откачки может возрасти, однако в этом случае КПД заявляемого устройства не будет зависеть от высоты над уровнем моря, что есть существенным преимуществом. При этом рабочий механизм устройства не выпускает в окружающую среду отработанную рабочую среду, т.е. устройство является экологически чистым.In this case, the total energy consumption of the pumping system may increase, however, in this case, the efficiency of the claimed device will not depend on the height above sea level, which is a significant advantage. At the same time, the working mechanism of the device does not release the spent working environment into the environment, i.e. The device is environmentally friendly.

Наличие вакуума в ВКД исключает сопротивление внешней среды движущимся частям рабочего механизма, что позволяет применять рабочие камеры с торцевыми поверхностями большого диаметра и любой формы - плоские, вогнутые или выпуклые и выбирать оптимальные формы для получения максимальной отдаваемой полезной мощности.The presence of vacuum in the VCD eliminates the resistance of the external environment to the moving parts of the working mechanism, which makes it possible to use working chambers with end surfaces of large diameter and any shape — flat, concave or convex and to choose the optimal shapes to obtain the maximum usable power output.

Для обеспечения длительной работы заявляемого устройства в открытом космосе очень существенно минимизировать наличие в нем трущихся пар. С этой целью в заявляемой конструкции устройства предложена форма выполнения подвижных торцевых поверхностей рабочих камер в виде как минимум двух мембран из эластичного материала, например из резины, сделанной на основе нанотехнологий. Именно в таких условиях использования заявленного устройства применение мембран как альтернативного выполнения подвижных частей поверхности рабочих камер, в отличие от их исполнения в виде полого цилиндра с замкнутым рабочим торцом, является предпочтительным потому, что существенно упрощает конструкцию и уменьшает вес устройства.To ensure long-term operation of the inventive device in outer space, it is very essential to minimize the presence of rubbing pairs in it. To this end, in the inventive design of the device, a form of execution of the movable end surfaces of the working chambers in the form of at least two membranes of elastic material, for example, rubber made on the basis of nanotechnology, is proposed. It is in such conditions of use of the claimed device that the use of membranes as an alternative embodiment of the moving parts of the surface of the working chambers, in contrast to their execution as a hollow cylinder with a closed working end, is preferred because it greatly simplifies the design and reduces the weight of the device.

Кроме того, такое альтернативное решение имеет возможность расположения нескольких последовательно закрепленных на штоке дополнительных мембран оппозитно попарно с одной и с другой стороны от ВКД, что позволит значительно увеличить мощность силовой пары без изменения радиальных размеров устройства. Образующиеся таким образом рабочие камеры наполняются и откачиваются синхронно через единую систему клапанов откачки и напуска, поэтому усилия мембран, действующих синхронно на шток, соответственно суммируются.In addition, such an alternative solution has the ability to arrange several additional membranes sequentially mounted on the rod in opposite pairs in parallel from one and the other side of the VCD, which will significantly increase the power of the power pair without changing the radial dimensions of the device. The working chambers formed in this way are filled and pumped out synchronously through a single system of pumping and inlet valves, so the forces of the membranes acting synchronously on the rod are summed accordingly.

В открытом космосе затраты энергии на поддержание работы устройства с максимальным КПД будут минимальны относительно отдаваемой полезной мощности, т.к. откачка ВКД в данном случае не требует энергетических затрат.In outer space, the energy consumption for maintaining the operation of the device with maximum efficiency will be minimal relative to the given useful power, because pumping VKD in this case does not require energy costs.

Заявляемое устройство может работать и в водной среде, при этом для откачки внешней среды жидкости должны быть использованы вакуумные водокольцевые насосы или другие средства откачки жидкостей, в зависимости от назначения использования устройства.The inventive device can operate in an aqueous medium, while for pumping the external environment of the liquid should be used vacuum liquid ring pumps or other means of pumping liquids, depending on the purpose of use of the device.

Как следует из вышесказанного, заявленные альтернативные конструктивные решения подвижных частей поверхности камер с изменяемым объемом рабочего механизма устройства не нарушают принципа единства изобретения. Т.к. в любом из заявленных альтернативных решений рабочие камеры выполняют одну и ту же функцию, работают в заявляемом устройстве на одном физическом принципе, при котором подвижные торцы камер независимо от формы их выполнения осуществляют возвратнопоступательные движения под действием атмосферного давления за счет разности давлений в ВКД и в рабочей камере.As follows from the above, the claimed alternative structural solutions of the moving parts of the surface of the chambers with a variable volume of the working mechanism of the device do not violate the principle of unity of the invention. Because in any of the claimed alternative solutions, the working chambers perform the same function, operate in the inventive device on the same physical principle, in which the movable ends of the chambers, regardless of the form of their execution, perform reciprocating movements under the influence of atmospheric pressure due to the pressure difference in the VCD and in the working the camera.

И в сочетании с остальными конструктивными элементами устройства в одинаковой степени способствуют достижению одного и того же технического результата при использовании устройства - получение механической работы от внешнего источника нетепловой энергии.And in combination with the other structural elements of the device, they equally contribute to the achievement of the same technical result when using the device - obtaining mechanical work from an external source of non-thermal energy.

Альтернативные выполнения подвижных частей поверхности рабочих камер вызваны исключительно специальными условиями, в которых может быть использовано заявленное устройство, а также технологией изготовления и необходимого ресурса работы устройства в качестве энергетической установки. Что позволит гибко использовать его в зависимости от назначения.Alternative embodiments of the moving parts of the surface of the working chambers are caused solely by special conditions in which the claimed device can be used, as well as the manufacturing technology and the required resource of the device as a power plant. That will allow flexible use depending on the destination.

Так, конструкция заявленного устройства с выполнением подвижных частей поверхности его рабочих камер в виде сильфонов может экономично использоваться для генерации электрического тока малых и средних мощностей непромышленного назначения - для электропитания жилых домов, бытовых приборов и др.So, the design of the claimed device with the implementation of the moving parts of the surface of its working chambers in the form of bellows can be used economically to generate electric current of small and medium capacities for non-industrial purposes - to power residential buildings, household appliances, etc.

- 3 021678- 3 021678

Конструкция заявленного устройства с выполнением подвижных частей поверхности его рабочих камер в виде полых цилиндров может использоваться для генераторов промышленного назначения с проектной генерируемой мощностью от 50 кВт до 2-10 МВт.The design of the claimed device with the implementation of the moving parts of the surface of its working chambers in the form of hollow cylinders can be used for industrial generators with a design generated power of 50 kW to 2-10 MW.

Конструкция заявленного устройства с выполнением подвижных частей поверхности его рабочих камер в виде гибких мембран может использоваться в мобильных малогабаритных генераторах различного назначения, в том числе в специальных условиях космического или водного пространства, как уже отмечалось выше.The design of the claimed device with the implementation of the moving parts of the surface of its working chambers in the form of flexible membranes can be used in small-sized mobile generators for various purposes, including in special conditions of space or water space, as noted above.

В целом в заявляемом устройстве принципиальным является то, что, как указывалось выше, именно искусственно созданная вакуумная среда в ВКД создает изменение равновесия действующих на подвижные торцевые поверхности рабочих камер сил двух сред - атмосферы и вакуума. Т.е. внешняя среда, в данном случае атмосферное давление, при напуске атмосферы в рабочую камеру является источником силы, приводящим устройство в действие.In general, in the inventive device, it is fundamental that, as mentioned above, it is the artificially created vacuum medium in the VCD that creates a change in the equilibrium of the forces of two media acting on the moving end surfaces of the working chambers - the atmosphere and vacuum. Those. the external environment, in this case atmospheric pressure, when the atmosphere is poured into the working chamber is a source of force that drives the device.

Таким образом, в данном случае использован диаметрально противоположный, в отличие от принципа действия ДВС, физический принцип замкнутых пневматических и гидравлических систем, в которых рабочая среда с повышенным давлением, достигающим до 107 Па, есть источник силы, управляющей рабочими и исполнительными механизмами устройства.Thus, in this case, the diametrically opposite, in contrast to the internal combustion engine operation principle, physical principle of closed pneumatic and hydraulic systems, in which a working medium with increased pressure reaching up to 10 7 Pa, is a source of force controlling the working and actuating mechanisms of the device, is used.

Заявляемое устройству работает в режиме однотактного цикла, при котором каждый ход силовой пары есть рабочий с постоянным равномерным усилием на шток. Т.е. любое движение силовой пары вперед-назад является рабочим ходом в отличие от классических двух и четырехтактных циклов двигателей внутреннего сгорания, в которых поршни движутся в оппозитной паре навстречу друг к другу.The inventive device operates in a single-cycle mode, in which each stroke of the power pair is a worker with a constant uniform force on the rod. Those. any movement of the power pair back and forth is a working stroke, in contrast to the classic two and four-stroke cycles of internal combustion engines, in which the pistons move in the opposed pair towards each other.

Это позволяет эффективно применять в заявляемом устройстве линейные генераторы в качестве преобразователей механической энергии в электрическую, что, в свою очередь, при необходимости эксплуатации устройства в нестандартных условиях позволяет исключить кривошипно-шатунный исполнительный механизм как звено кинематической цепи устройства, и, как следствие, упростить кинематику устройства и повысить отдаваемую мощность при тех же заданных параметрах.This allows you to effectively use linear generators in the inventive device as converters of mechanical energy into electrical energy, which, in turn, if the device is required to be operated under non-standard conditions, eliminates the crank actuator as a link in the kinematic chain of the device and, as a result, simplifies the kinematics devices and increase the power output with the same given parameters.

Таким образом, совокупность заявляемых признаков изобретения является необходимой и достаточной для достижения поставленной цели.Thus, the totality of the claimed features of the invention is necessary and sufficient to achieve the goal.

Схема заявленного устройства представлена на чертежах, где подвижные части поверхности обеих рабочих камер выполнены:A diagram of the claimed device is presented in the drawings, where the moving parts of the surface of both working chambers are made:

фиг. 1 - в виде сильфона с замкнутым рабочим торцом, герметично соединенным с неподвижной частью поверхности рабочей камеры;FIG. 1 - in the form of a bellows with a closed working end, hermetically connected to the fixed part of the surface of the working chamber;

фиг. 2 - в виде полого цилиндра с замкнутым рабочим торцом, герметично соединенным с неподвижной частью поверхности рабочей камеры, с возможностью скользящего возвратно-постепенного движения относительно нее;FIG. 2 - in the form of a hollow cylinder with a closed working end, hermetically connected to the fixed part of the surface of the working chamber, with the possibility of sliding reciprocal-gradual movement relative to it;

фиг. 3 - в виде гибкой мембраны, герметично соединенной с неподвижной частью поверхности рабочей камеры.FIG. 3 - in the form of a flexible membrane, hermetically connected to the fixed part of the surface of the working chamber.

Заявленное устройство (см. фиг. 1, или 2, или 3) содержит левую 1 и правую 1а рабочие камеры с изменяемым объемом с подвижными рабочими торцами соответственно 2 и 2а, которые жестко соединены между собой единым штоком 3, рабочий торец 4 которого герметично выведен за пределы корпуса ВКД 5 и кинематически соединен с подвижным элементом исполнительного механизма (на схемах не показан), который превращает нетепловую энергию рабочей среды в полезную работу.The claimed device (see Fig. 1, or 2, or 3) contains left 1 and right 1a working chambers with variable volume with movable working ends 2 and 2a, respectively, which are rigidly interconnected by a single rod 3, the working end 4 of which is hermetically withdrawn beyond the enclosure of the VCD 5 and is kinematically connected to a movable element of the actuator (not shown in the diagrams), which turns non-thermal energy of the working medium into useful work.

Подвижные части поверхности обеих рабочих камер оппозитно расположены внутри ВКД 5, в которой также находится вакуумный насос 6.The moving parts of the surface of both working chambers are oppositely located inside the VKD 5, in which the vacuum pump 6 is also located.

Система напуска и вакуумного откачки рабочей среды содержит впускной 7 и выпускной 8 клапаны левой рабочей камеры и соответствующие клапаны 7а и 8а правой рабочей камеры, ресивер 9 и вакуумный насос 10.The system of inlet and vacuum pumping of the working medium contains the inlet 7 and outlet 8 valves of the left working chamber and the corresponding valves 7a and 8a of the right working chamber, the receiver 9 and the vacuum pump 10.

При этом впускные и выпускные клапаны выполнены в неподвижных частях рабочих камер, расположенных за пределами ВДК 5 (контур ВДК 5 на всех схемах условно выделен утолщенной линией).In this case, the inlet and outlet valves are made in the fixed parts of the working chambers located outside the VDK 5 (the contour of the VDK 5 is conventionally marked by a thickened line in all the circuits).

Рабочие камеры 1 и 1а присоединены к различным системам напуска атмосферы через клапаны 7 и 7а и к одной системе откачки через клапаны 8 и 8а, ресивер 9 и вакуумный насос 10.The working chambers 1 and 1a are connected to various atmospheric inlet systems through valves 7 and 7a and to one pumping system through valves 8 and 8a, receiver 9 and vacuum pump 10.

На всех чертежах представлена разомкнутая схема циркуляции рабочей среды для каждой вакуумной рабочей камеры, обеспечивающая работу силовой пары устройства по разомкнутому контуру - с непосредственным впуском рабочей среды (атмосферы) через клапаны 7 и 7а в рабочую камеру и откачкой рабочей среды в окружающую среду через клапаны 8 и 8а в ресивер 9 и вакуумный насос 10.All drawings show an open circuit of the circulation of the working medium for each vacuum working chamber, ensuring the operation of the power pair of the device in an open circuit - with direct inlet of the working medium (atmosphere) through valves 7 and 7a into the working chamber and pumping the working medium into the environment through valves 8 and 8a into the receiver 9 and the vacuum pump 10.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В начальном положении ресивер 9 и вакуумная камера декомпенсации 5 откачаны до давления Р0=102 Па и постоянно откачиваются вакуумными насосами 10 и 6.In the initial position, the receiver 9 and the vacuum decompensation chamber 5 are pumped out to a pressure of P 0 = 10 2 Pa and are constantly pumped out by vacuum pumps 10 and 6.

В начале цикла открываются клапан откачки 8 и клапан напуска 7а, а клапаны напуска 7 и откачки 8а закрываются.At the beginning of the cycle, the evacuation valve 8 and the inlet valve 7a open, and the inlet valves 7 and the evacuation valve 8a are closed.

При этом подвижные торцы обеих рабочих камер синхронно движутся в сторону сжатия рабочего объема левой камеры 1 под действием силы атмосферного давления на внутреннюю подвижную торцевую поверхность правой рабочей камеры 1а, которая начинает наполняться атмосферой через фильтрIn this case, the movable ends of both working chambers synchronously move towards the compression of the working volume of the left chamber 1 under the action of atmospheric pressure on the inner movable end surface of the right working chamber 1a, which begins to fill with the atmosphere through the filter

- 4 021678 открытого клапана 7а, осуществляя рабочий ход. Левая рабочая камера 1 находится в откачанном состоянии через открытый клапан 8.- 4 021678 open valve 7A, performing a stroke. The left working chamber 1 is in the evacuated state through the open valve 8.

После чего клапан откачки 8 и клапан напуска 7а закрываются, а клапаны откачки 8а и напуска 7 открываются. При этом подвижные торцы обеих рабочих камер синхронно движутся в сторону сжатия рабочего объема правой камеры 1а под действием силы атмосферного давления на торцевую поверхность левой рабочей камеры 1, которая наполняется атмосферой через фильтр клапана 7.After that, the evacuation valve 8 and the inlet valve 7a are closed, and the evacuation valves 8a and inlet 7 are opened. In this case, the movable ends of both working chambers synchronously move in the direction of compression of the working volume of the right chamber 1a under the action of atmospheric pressure on the end surface of the left working chamber 1, which is filled with atmosphere through the valve filter 7.

Т.е. подвижный торец левой камеры 1 осуществляет рабочий ход, а рабочая камера 1а сжимается, не оказывая сопротивления, т.к. она откачана до давления, равного давлению в вакуумной камере декомпенсации 5. При этом усилие подвижного торца левой камеры 1 через шток 3 передается на подвижный рабочий элемент исполнительного механизма устройства, который кинематически соединен с рабочим торцом 4 штока 3 и который превращает нетепловую энергию рабочей среды в полезную работу.Those. the movable end of the left chamber 1 carries out a working stroke, and the working chamber 1a is compressed without resistance, because it is pumped out to a pressure equal to the pressure in the vacuum decompensation chamber 5. In this case, the force of the movable end of the left chamber 1 through the rod 3 is transmitted to the movable working element of the actuator of the device, which is kinematically connected to the working end 4 of the rod 3 and which converts the non-thermal energy of the working medium into useful work.

После чего клапаны откачки 8 и напуска 7а снова открываются, а клапаны откачки 8а и напуска 7 закрываются, и цикл повторяется. Т.е. теперь правая камера осуществляет рабочий ход при движении подвижных торцов обеих камер в противоположную сторону сжатия рабочего объема левой камеры.After that, the evacuation valves 8 and inlet 7a are opened again, and the evacuation valves 8a and inlet 7 are closed, and the cycle repeats. Those. Now the right chamber carries out a working stroke while moving the movable ends of both chambers in the opposite direction of compression of the working volume of the left chamber.

Таким образом, осуществляется однотактный цикл, в котором каждый ход силовой пары из двух камер является рабочим.Thus, a single-cycle cycle is carried out in which each stroke of a power pair of two chambers is a working one.

На фиг. 1 и 2 представлен момент работы устройства, когда силовая пара из двух камер находится в середине такта рабочего хода, то есть когда правая и левая рабочие камеры имеют одинаковый объем.In FIG. 1 and 2 show the moment of operation of the device when a power pair of two chambers is in the middle of the stroke of the stroke, that is, when the right and left working chambers have the same volume.

На фиг. 3 представлен момент работы устройства, когда силовая пара находится в конце такта рабочего хода левой рабочей камеры, то есть когда левая 1 и правая 1а рабочие камеры в этой точке имеют максимальный и минимальный объемы соответственно.In FIG. Figure 3 shows the moment of operation of the device when the power pair is at the end of the stroke of the working stroke of the left working chamber, that is, when the left 1 and right 1a working chambers at this point have maximum and minimum volumes, respectively.

Таким образом, оппозитные подвижные торцевые части поверхности обеих рабочих камер, образуя целостную конструкцию, синхронно движутся в одну сторону во время такта, обеспечивая непрерывный во времени рабочий ход с постоянным усилием на шток в одну сторону и продолжая рабочий ход с постоянным усилием в другую сторону, то есть по однотактному циклу.Thus, the opposed movable end parts of the surface of both working chambers, forming a coherent design, synchronously move to one side during the cycle, providing a continuous in time working stroke with constant force on the rod in one direction and continuing the working stroke with constant force in the other direction, that is, on a single cycle cycle.

Для обеспечения возможности цикличного, периодически возвращаемого в исходное положение движения подвижных торцов рабочих камер под действием атмосферного давления Рат, или давлением другой внешней среды, в которой находится силовая пара, необходимо обеспечить последовательную быструю откачку до давления Р0<10-1-10-2 Рат и напуск рабочей среды до давления Р1=Рат в рабочие камеры силовой пары.To enable cyclic, periodically returning to the initial position of the movement of the moving ends of the working chambers under the influence of atmospheric pressure P at , or the pressure of another external environment in which the power pair is located, it is necessary to ensure consistent rapid pumping to a pressure of P 0 <10 -1 -10 - 2 P at and inlet of the working medium to a pressure of P1 = P at into the working chambers of the power pair.

Это достигается благодаря тому, что рабочие камеры силовой пары соединены с системами напуска и откачки рабочей среды через впускные и выпускные клапаны, расположенные в их неподвижных торцах.This is achieved due to the fact that the working chambers of the power pair are connected to the systems of inlet and pumping of the working medium through the inlet and outlet valves located at their fixed ends.

В свою очередь, обеспечение возможности быстрого изменения давления в рабочей камере позволяет получить непрерывный цикличный процесс движения подвижных торцов силовой пары, которая совершает работу по однотактному вакуумно-атмосферному циклу. При этом действующая на подвижные торцы сила постоянна по величине по всей длине рабочего хода и определяется только площадью подвижной торцевой поверхности камеры и разницей внешнего и внутреннего давления в камерах.In turn, providing the ability to quickly change the pressure in the working chamber allows you to get a continuous cyclic process of moving the moving ends of the power pair, which performs the work on a single-cycle vacuum-atmospheric cycle. In this case, the force acting on the moving ends is constant in magnitude over the entire length of the working stroke and is determined only by the area of the moving end surface of the chamber and the difference in external and internal pressure in the chambers.

Для уменьшения энергетических потерь и потерь рабочей среды, а также, для обеспечения возможности работы устройства в открытом космосе система откачки может быть соединена с системой напуска, обеспечивая тем самым замкнутый цикл движения рабочей среды. При этом в качестве рабочей среды выбирается газ с оптимальными параметрами (например, водород, гелий, аргон и др.) для эффективной откачки рабочих камер выбранными типами насосов.To reduce energy losses and losses of the working environment, as well as to ensure the possibility of the device in outer space, the pumping system can be connected to the inlet system, thereby providing a closed cycle of movement of the working medium. At the same time, a gas with optimal parameters (for example, hydrogen, helium, argon, etc.) is chosen as the working medium for efficient pumping of the working chambers with the selected types of pumps.

Наличие силовой пары из двух оппозитно расположенных рабочих камер, которые жестко скреплены единым штоком, позволяет обеспечить в процессе цикла постоянное во времени усилие, что обеспечивает плавную без рывков и вибраций работу узлов устройства.The presence of a power pair of two opposed working chambers, which are rigidly fastened by a single rod, allows for a constant force in time during the cycle, which ensures smooth operation of the device nodes without jerking and vibration.

При этом баланс потребляемой системами откачки и напуска и отдаваемой на шток силовой парой полезной мощности определяется скоростями откачивающих систем рабочей камеры и систем напуска рабочей среды в камеру, а также количеством циклов в единицу времени.The balance of the pumping and inlet systems consumed and the useful power delivered to the power pair by the rod is determined by the speeds of the pumping systems of the working chamber and the systems of filling the working medium into the chamber, as well as the number of cycles per unit time.

В случае альтернативного выполнения подвижных частей поверхности обеих рабочих камер в виде гибких мембран, крепления мембраны к неподвижной части поверхности рабочей камеры может быть вакуумно плотным жестко фиксированным или скользящим и определяется конструктивной целесообразностью применения заявляемого устройства.In the case of the alternative implementation of the moving parts of the surface of both working chambers in the form of flexible membranes, the fastening of the membrane to the fixed part of the surface of the working chamber can be vacuum tight rigidly fixed or sliding and is determined by the structural feasibility of using the inventive device.

Возможность вакуумно плотного скольжения вдоль стенок ВКД позволяет увеличивать полезный объем рабочей камеры до заданных расчетных размеров и соответственно отдаваемую мощность при других заданных параметрах устройства.The possibility of vacuum tight sliding along the walls of the VCP allows you to increase the usable volume of the working chamber to the specified design dimensions and, accordingly, the power output for other specified device parameters.

Как указывалось выше, заявляемое устройство может работать и по замкнутому циклу, т.е. без напуска и откачки атмосферы.As mentioned above, the claimed device can operate in a closed cycle, i.e. without letting in and pumping out the atmosphere.

При работе по замкнутому контуру рабочей среды силовая пара может производить повышенную работу относительно базового цикла, например двойную на протяжении одного цикла.When working on a closed loop of the working medium, a power pair can perform increased work relative to the base cycle, for example, double during one cycle.

Это может происходить при условии, если вакуумный насос при откачке первой рабочей камеры будет обеспечивать на выходе в промежуточном ресивере такое давление Р1 рабочей среды, которое приThis can happen if the vacuum pump, when pumping out the first working chamber, provides at the outlet in the intermediate receiver a pressure P 1 of the working medium, which

- 5 021678 напуске в оппозитную рабочую камеру будет, например, вдвое превышать атмосферное давление внешней среды Рат. При этом давление Ро в первой камере при холостом ходе должно обеспечиваться средствами откачки на уровне Р0<10-1-10-2 Рат, которое постоянно поддерживается в камере декомпенсации. В этом случае каждая рабочая камера имеет непрерывный рабочий ход с двойным усилием на шток.- 5 021678 inlet into the opposed working chamber will, for example, double the atmospheric pressure of the external atmosphere P at . In this case, the pressure Po in the first chamber at idle should be provided by means of pumping at the level of P 0 <10 -1 -10 -2 -2 P at , which is constantly maintained in the decompensation chamber. In this case, each working chamber has a continuous working stroke with a double force on the rod.

При этом работа силовой пары А<.п, которую она может производить в случае, если Рвсат=Р1 будет равнаIn this case, the work of the power pair A <. n , which it can produce if P sun = P at = P1 will be equal to

Асп = 2к Рат ϋ2 Ь [1], где к=п/4=0,785;And cn = 2k P at ϋ 2 b [1], where k = n / 4 = 0.785;

И - эффективный диаметр поверхности подвижного торца камеры, м;And - the effective diameter of the surface of the moving end of the chamber, m;

Ь - длина рабочего хода подвижного торца камеры, м.B - the length of the working stroke of the moving end of the camera, m

В случае, когда Р1=2РВС при Р0=< 10-2-10-4 Рвс, силовая пара производит работу, равнуюIn the case when P 1 = 2P BC at P 0 = <10 -2 -10 -4 P sun , the power pair performs work equal to

Пример.Example.

Рабочая камера в любом из заявленных альтернативных исполнений имеет цилиндрическую форму, поэтому ее максимальный объем V [м3], будет равенThe working chamber in any of the declared alternative designs has a cylindrical shape, therefore its maximum volume V [m 3 ] will be equal to

где И - эффективный диаметр поперечного сечения камеры, м;where And is the effective diameter of the cross section of the camera, m;

Ь - длина рабочей камеры, которая равна расстоянию между верхней и нижней точками хода подвижного ее торца, м.B is the length of the working chamber, which is equal to the distance between the upper and lower points of the stroke of its movable end, m.

Если камера находится в вакууме, то сила Р атмосферного давления Рат [Па] на торцевую эффективную площадь ее поверхности 8 [м2] будет равнаIf the chamber is in vacuum, then the force P of atmospheric pressure P at [Pa] on the end effective surface area of 8 [m 2 ] will be equal to

Р=Рат8 [4], илиP = P at 8 [4], or

Р = кРатО2 [5].P = kP at O 2 [5].

Если рабочая камера наполнена атмосферным воздухом до давления Рат, то работа А [Дж], произведенная ею под действием силы атмосферного давления, будет равнаIf the working chamber is filled with atmospheric air to a pressure of P at , then the work A [J] produced by it under the action of atmospheric pressure will be equal to

А = кРэтО2Ь [6].A = kP et O 2 b [6].

Если объем рабочей камеры равен 1 л, то при нормальном атмосферном давлении Рат= 101325 Па, ее подвижный торец за один цикл без учета возможных потерь может произвести работу А=101 Дж.If the volume of the working chamber is 1 l, then at normal atmospheric pressure P at = 101325 Pa, its moving end face in one cycle without taking into account possible losses can produce work A = 101 J.

Соответственно силовая пара за один цикл может произвести работу Ас||=202 Дж.Accordingly, a power pair in one cycle can produce work A with || = 202 J.

Цикличное изменение давления в рабочей камере от Рат=1,01 105 Па до 1,01 103-1,01 102 Па обеспечивает возможность возвратно-поступательного перемещения подвижных торцов силовой пары относительно корпуса устройства за счет внешнего источника энергии - атмосферного давления, т.е. производить постоянную во времени работу независимо от времени суток и погодных условий.The cyclic change in pressure in the working chamber from P at = 1.01 10 5 Pa to 1.01 10 3 -1.01 10 2 Pa provides the possibility of reciprocating movement of the moving ends of the power pair relative to the device’s body due to an external energy source - atmospheric pressure , i.e. to produce constant work in time, regardless of the time of day or weather conditions.

Применение данного устройства для получения механической работы от внешнего источника энергии позволит создать экономичные вакуумно-атмосферные энергомодули с повышенным КПД и мощные двигатели с малым потреблением топлива, что даст значительную экономию топлива для комбинированных автономных бензиновых и дизельных электростанций при той же отдаваемой мощности.The use of this device to obtain mechanical work from an external energy source will create economical vacuum-atmospheric energy modules with increased efficiency and powerful engines with low fuel consumption, which will give significant fuel savings for combined autonomous gasoline and diesel power plants with the same power output.

Замкнутый контур движения рабочей среды в заявляемом устройстве исключает выбросы в атмосферу, чем обеспечивается экологически чистая работа устройства в атмосфере и возможность работы в условиях высокогорья или открытого космоса.A closed loop of the movement of the working medium in the inventive device eliminates emissions into the atmosphere, which ensures environmentally friendly operation of the device in the atmosphere and the ability to work in high altitude or open space.

Claims (3)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Устройство для получения механической работы от источника нетепловой энергии, содержащее корпус с расположенным внутри него рабочим механизмом, системы напуска и вакуумной откачки рабочей среды и исполнительный механизм, содержащий подвижный рабочий элемент и превращающий нетепловую энергию рабочей среды в полезную работу, при этом рабочий механизм включает рабочую камеру с изменяемым объемом, соединенную через впускные и выпускные клапаны с системами напуска и вакуумной откачки рабочей среды, часть поверхности которой выполнена подвижной с возможностью ее возвратно-поступательного движения под действием давления рабочей среды и жестко связана со штоком, кинематически соединенным с подвижным рабочим элементом исполнительного механизма, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит вакуумную камеру декомпенсации с вакуумным насосом, а его рабочий механизм содержит дополнительную аналогичную рабочую камеру с изменяемым объемом, соосную первой рабочей камере, при этом поверхности подвижных частей обеих рабочих камер оппозитно расположены внутри вакуумной камеры декомпенсации, а их подвижные торцевые поверхности жестко соединены между собой единым штоком с возможностью одновременного синхронного возвратно-поступательного движения с постоянным усилием на шток, рабочий торец которого герметично выведен за пределы корпуса вакуумной камеры декомпенсации и присоединен к подвижному рабочему элементу исполнительного механизма устройства.1. A device for obtaining mechanical work from a source of non-thermal energy, comprising a housing with an operating mechanism located inside it, a system of inlet and vacuum pumping of the working medium and an actuator containing a movable working element and converting the non-thermal energy of the working medium into useful work, while the working mechanism includes a working chamber with variable volume, connected through inlet and exhaust valves with inlet and vacuum pumping systems of the working medium, part of the surface of which is made movable with the possibility of its reciprocating movement under the action of pressure of the working medium and rigidly connected to the rod, kinematically connected to the movable working element of the actuating mechanism, characterized in that the device further comprises a vacuum decompensation chamber with a vacuum pump, and its operating mechanism contains an additional similar operating the chamber with variable volume coaxially with the first working chamber, while the surfaces of the moving parts of both working chambers are located opposite Uspekhi Mat chamber decompensation, and their movable end surfaces are fixedly connected by a single rod, with a simultaneous synchronous reciprocating motion with a constant force on the piston rod, the working end is sealingly withdrawn outside the vacuum chamber housing decompensation and is attached to the movable operating member of the actuator mechanism. - 6 021678- 6 021678 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подвижные части поверхности каждой рабочей камеры выполнены в виде сильфона с замкнутым рабочим торцом, который герметично прикреплен к неподвижной части поверхности рабочей камеры, или в виде полого цилиндра с замкнутым рабочим торцом, который герметично прикреплен к неподвижной части поверхности рабочей камеры с возможностью скользящего возвратно-поступательного движения относительно нее, или в виде гибкой мембраны, которая герметично прикреплена к неподвижной части рабочей камеры.2. The device according to claim 1, characterized in that the moving parts of the surface of each working chamber are made in the form of a bellows with a closed working end, which is hermetically attached to the fixed part of the surface of the working chamber, or in the form of a hollow cylinder with a closed working end, which is hermetically attached to a fixed part of the surface of the working chamber with the possibility of a sliding reciprocating motion relative to it, or in the form of a flexible membrane that is hermetically attached to the fixed part of the working chamber. 3. Устройство по пп.1, 2, отличающееся тем, что в качестве исполнительного механизма использован линейный генератор электрического тока или кривошипно-шатунный механизм, крутящий момент коленвала которого превращается в дальнейшем в электрическую энергию или в механическую работу.3. The device according to PP.1, 2, characterized in that the actuator used a linear electric current generator or crank mechanism, the torque of the crankshaft of which is converted into electrical energy or mechanical work.
EA201100808A 2011-04-12 2011-06-20 Device for receiving mechanical work from nonthermal energy source EA021678B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201104497A UA102562C2 (en) 2011-04-12 2011-04-12 Device for receiving mechanical work from nonthermal energy source

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201100808A1 EA201100808A1 (en) 2012-10-30
EA021678B1 true EA021678B1 (en) 2015-08-31

Family

ID=47136899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201100808A EA021678B1 (en) 2011-04-12 2011-06-20 Device for receiving mechanical work from nonthermal energy source

Country Status (2)

Country Link
EA (1) EA021678B1 (en)
UA (1) UA102562C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019059878A1 (en) * 2017-09-25 2019-03-28 Игор Мыколайовыч ДУБЫНСЬКЫИ Method of converting atmospheric potential energy into useable electrical energy, and device for implementing same

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210001266A (en) * 2019-06-27 2021-01-06 김병식 Energy conversion apparatus

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4131627A1 (en) * 1991-09-23 1993-03-25 Peter Selig Vacuum motor without combustion - has vacuum produced artificially in cylinder chamber and working with atmospheric air to drive piston
WO2005113940A1 (en) * 2004-05-20 2005-12-01 Ahmet Ziya Karakus Vacuum based air energy systems
UA21737U (en) * 2007-01-17 2007-03-15 Ihor Mykolaiovych Dubynskyi Method of suspension and shifting of weight relative to bearing and underlying surfaces
UA38233U (en) * 2008-08-08 2008-12-25 Игорь Николаевич Дубинский Device for obtaining mechanical work from external source of non-thermal energy
WO2009146497A1 (en) * 2008-06-03 2009-12-10 Eamon Bergin Reciprocating piston engine powered by pressure differentials

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4131627A1 (en) * 1991-09-23 1993-03-25 Peter Selig Vacuum motor without combustion - has vacuum produced artificially in cylinder chamber and working with atmospheric air to drive piston
WO2005113940A1 (en) * 2004-05-20 2005-12-01 Ahmet Ziya Karakus Vacuum based air energy systems
UA21737U (en) * 2007-01-17 2007-03-15 Ihor Mykolaiovych Dubynskyi Method of suspension and shifting of weight relative to bearing and underlying surfaces
WO2009146497A1 (en) * 2008-06-03 2009-12-10 Eamon Bergin Reciprocating piston engine powered by pressure differentials
UA38233U (en) * 2008-08-08 2008-12-25 Игорь Николаевич Дубинский Device for obtaining mechanical work from external source of non-thermal energy

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019059878A1 (en) * 2017-09-25 2019-03-28 Игор Мыколайовыч ДУБЫНСЬКЫИ Method of converting atmospheric potential energy into useable electrical energy, and device for implementing same

Also Published As

Publication number Publication date
EA201100808A1 (en) 2012-10-30
UA102562C2 (en) 2013-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8240140B2 (en) High-efficiency energy-conversion based on fluid expansion and compression
US20120047884A1 (en) High-efficiency energy-conversion based on fluid expansion and compression
JP4638943B2 (en) 4-cycle Stirling engine with two double piston units
JP5153768B2 (en) Wave energy converter using air compression (WECWAC)
CA2766027C (en) Energy transfer machines
WO2002018760A8 (en) Controlled direct drive engine system
JP2013526677A (en) Free piston internal combustion engine
EA021678B1 (en) Device for receiving mechanical work from nonthermal energy source
EP4177454A1 (en) Multi-stage stirling engine and steady-state operating parameter control method therefor
KR20140071389A (en) The energy device
CN103470399A (en) Volumetric heat engine
CN110462171B (en) Heat engine
US11002296B2 (en) Pressure controlled hydraulic engine
CN203239447U (en) Annular engine
CN104675436A (en) Water-steam dual-purpose double-cylinder variable-cylinder-barrel piston power unit
CN208364293U (en) A kind of device to be generated electricity using chemical energy
RU2355900C2 (en) Method for heat energy conversion
WO2010019112A1 (en) Device for receiving mechanical work from an external nonthermal energy source
RU86663U1 (en) AIR MOTOR
CN220267792U (en) Crank connecting rod driving isothermal compressed air energy storage power generation system
RU2772007C2 (en) Diesel engine with discrete power take-off
Chouder et al. A variant of the Fluidyne: the liquid piston ERICSSON engine
CN215633395U (en) Split free piston Stirling engine with opposite common cavities
CN109113860B (en) Miniature free piston generator with compound combustion chamber structure
Yang et al. Design and simulation of linear motor pumping unit

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AZ BY