SI22762A

SI22762A - Vzgonski motor

Info

Publication number: SI22762A
Application number: SI200800089A
Authority: SI
Inventors: Marjan ZupanÄŤiÄŤ
Original assignee: Marjan ZupanÄŤiÄŤ
Priority date: 2008-04-11
Filing date: 2008-04-11
Publication date: 2009-10-31

Abstract

Predmet izuma je vzgonski motor, ki za svoje kontinuirano delovanje izkorišča silo vzgona, povzročeno s prečrpavanjem plina v nižjo ležečo lego potopljeno v tekočini. Vzgonski motor zagotavlja zanesljivo kontinuirano delovanje ob majhni porabi energije potrebni za njegovo delovanje. Vzgonski motor obsega vsaj dva napihljiva balona (1), tri-potni ventil (2), kompresor ali ventilator (3), pretvornik tlaka (4), kompresor (5), magnetni ventil (6), regulator (7), optično tipalo (8), gred (9) in ohišje motorja (10). Na osi vzgonskega motorja je pritrjen rotacijski del, kateri je potopljen v posodo s tekočino (11) in je sestavljen iz dveh ali več krakov na katerih so nameščeni napihljivi baloni (1), pri čemer je teža uravnotežena okrog vrtišča. Napihljiv balon (1) se v spodnjem položaju napolni z zrakom ali drugim nevtralnim plinom, v zgornji legi pa je napihljiv balon (1) izpraznjen.

Description

VZGONSKI MOTOR

OPIS IZUMA

Področje tehnike

Vzgonski motor; vzgon; črpanje plina

Prikaz problema

Na številnih tehničnih področjih se pojavlja potreba po varčnih, zanesljivo delujočih motorjih, katerih področje delovanja je pri majhnih vrtilnih hitrostih motorja. Znane so številne izvedbe motorjev, ki delujejo pri višjih vrtljajih (elektromotor, motorji z notranjim zgorevanjem).Za zmanjšanje vrtilne hitrosti obstoječih motorjev se uporabljajo reduktorji različnih izvedb (zobniški, planetni, jermenski ...), kar je povezano z visokimi stroški.

Prav tako je v številnih industrijskih panogah (npr. živilski industriji, medicini, farmaciji ...) potrebno zagotoviti ekološko neoporečen motor, brez izpuščanja tekočin ali plinov, nastalih kot produkti zgorevanja ali zaradi mazanja .

Motor zagotavlja zanesljivo kontinuirano delovanje ob majhni porabi energije potrebni za njegovo delovanje, pri čemer je delovanje motorja ekološko neoporečno.

Stanje tehnike

V literaturi ni zaslediti motorjev, ki bi kot princip svojega delovanja izkoriščali silo vzgona.

Opis nove rešitve

Predmet izuma je vzgonski motor, ki za svoje kontinuirano delovanje izkorišča silo vzgona, povzročeno s prečrpavanjem plina iz napihljivega balona v zgornjem položaju v napihljiv balon v spodnjem nižje ležečem položaju, pri čemer so napihljivi baloni potopljeni v tekočini. Motor zagotavlja zanesljivo kontinuirano delovanje ob majhni porabi energije potrebni za njegovo delovanje.

Na osi motorja je pritrjen rotacijski del, kateri je potopljen v tekočino s čim višjo gostoto in čim nižjo viskoznostjo. Z višanjem gostote tekočine se učinek vzgonske sile povečuje, kar zmanjšuje potrebno velikost motorja.

Rotacijski del je sestavljen iz več krakov, pri čemer je teža uravnotežena okrog vrtišča, da se med delovanjem motorja povzroča čim manjša dodatna sila in, da je delovanje motorja čim bolj enakomerno. Na vsakem kraku je nameščen napihljiv balon.

Napihljiv balon se v spodnjem položaju napolni z zrakom ali drugim nevtralnim plinom, pri čemer je nadtlak polnjenja oziroma nadtlak v balonu malo višji od hidrostatičnega tlaka, pri čemer je kot hidrostatični tlak mišljen tlak, ki ga povzroča stolpec tekočine na globini v kateri se nahaja napihljiv balon.

Zaradi delovanja sile vzgona se potopljen rotacijski del vrti okrog svoje osi, pri čemer je naj višji moment okrog vrtišča povzročen s posameznim krakom v legi, ko je krak v horizontalni legi, saj je takrat ročica sile vzgona največja.

V zgornji legi in pri poti balona navzdol, je balon izpraznjen, da sila vzgona ne povzroča negativnega momenta na os vrtenja. Pri praznjenju balona v zgornji legi je možno plin v balonu prečrpati v nižje ležeč balon ali pa izkoristiti ekspanzijsko delo plina pri praznjenju balona. Pri prečrpavanju plina iz balona v balon je poraba energije za polnjenje približno 50% nižja, kot v primeru, da se napihljivi baloni polnijo stalno z novim plinom.

Ko je napihljiv balon v spodnjem položaju napolnjen, ga sila vzgona pomakne navzgor, tako, da dobimo krožno gibanje. V zgornjem položaju napihljiv balon izpraznimo in napolnimo balon v spodnjem položaju. Za svoje delovanje potrebuje motor vsaj dva napihljiva balona, lahko pa je število balonov poljubno, parno ali neparno. Z zvišanjem števila balonov se doseže enakomernejši kontinuiran moment na osi motorja in s tem mirnejše delovanje naprave. Čim višja je razdalja med zgornjo in spodnjo lego balona, tem boljši je izkoristek motorja. Prav tako je izkoristek naprave tem večji, čim gostejša je tekočina.

Ohišje motorja je pritrjeno na posodo s tekočino. Gred motorja je tesnjena proti vdoru tekočine navzven, izvrtine v gredi pa so tesnjene, da ne pušča komprimiran plin, prednostno zrak. Smer vrtenja gredi motorja je odvisna od nastavljenega programa v regulatorju, kateri v točno določeni legi preklaplja tropotne ventile s čimer krmili polnjenje oziroma praznjenje napihljivih balonov, oziroma prečrpavanje zraka iz enega napihljivega balona v drugega. Tlak zraka ali drugega plina v sistemu se kontrolira s pretvornikom tlaka. Če tlak v sistemu pade, se ponovno zviša s kompresorjem.

Kompresor ali ventilator (v kolikor se ne izkorišča ekspanzijsko delo plina iz balona) prečrpava plin iz balona v zgornji legi v balon v spodnji legi. Ob uporabi frekvenčno vodenega motorja kompresorja ali ventilatorja se prihrani do 50 % potrebne električne energije, tako da v začetnem stanju deluje motor z minimalnim številom obratov, nakar se z večanjem tlaka obrati povečujejo do končnega tlaka. Če je tlak v sistemu dovolj velik je magnetni ventil zaprt, kompresor pa stoji.

Za pozicioniranje gredi in s tem celotnega vrtljivega delaje vgrajeno tipalo, prednostno optično, katero stalno spremlja pozicijo gredi za zagotavljanje sinhronega delovanja vzgonskega motorja.

Konstrukcija in izdelava motorja morata biti izvedeni tako, daje izkoristek motorja čim višji, pri čemer je ob zagotavljanju čim manjšega trenja posebno pozornost potrebno posvetiti tesnjenju komprimiranega plina.

Napihljivi baloni so izdelani iz materiala, ki po praznjenju zavzame čim manjši prostor z majhno težo s čimer se poviša celotni izkoristek vzgonskega motorja. Oblika in razporeditev balonov sta lahko poljubna, napihujejo se v spodnji legi v smeri vrtenja, praznijo pa v zgornji legi v smeri vrtenja.

Po dolžini gredi je lahko pritrjenih več nosilcev za napihljive balone, ventili pa so povezani na vse balone na enaki poziciji (na primer na vrhu).

Namesto napihljivih balonov je možno uporabiti druge izvedbe s katerimi se ob poenostavljenem delovanju motorja doseže podoben izkoristek, za kar so posebej zanimivi materiali z zelo majhnimi gostotami, ki imajo sposobnost hitrega širjenja oziroma krčenja v točno določenem trenutku.

Za hlajenje komprimiranega plina s se uporabljajo sistemi , ki izkoriščajo naravne vire hlajenja, kot na primer z zračno hlajenimi hladilniki, delno pa se plin ohladi v tekočini.

Podrobneje je bistvo izuma pojasnjeno v nadaljevanju z opisom izvedbenega primera in priloženih skic, pri čemer so skice del pričujoče patentne prijave in je na skicah prikazano:

Skica 1 prikazuje napihljiv balon 1, tropotni ventil 2, kompresor ali ventilator 3, pretvornik tlaka 4, kompresor 5, magnetni ventil 6, regulator 7, optično tipalo 8, gred 9, ohišje motorja 10, posoda s tekočino 11.

Skica 2 prikazuje napihljiv balon 1, posoda s tekočino 11.

V prikazanem izvedbenem primeru je rotacijski del motorja, potopljen v tekočino sestavljen iz štirih krakov, na vsakem kraku pa je nameščen napihljiv balon 1. Napihljiv balon 1 se v spodnjem položaju napolni s plinom.

Ko je napihljiv balon 1 v spodnjem položaju napolnjen, ga sila vzgona pomakne navzgor, kar povzroči krožno gibanje okrog osi motorja. V zgornjem položaju napihljiv balon 1 izpraznimo in napolnimo napihljiv balon 1 v spodnjem položaju.

Ohišje motorja 10 je pritrjeno na posodo s tekočino 11. Smer vrtenja gredi 9 je odvisna od nastavljenega programa v regulatorju 7, kateri v točno določeni legi preklopi tropotni ventil 2 s čimer krmili polnjenje oziroma praznjenje napihljivih balonov, oziroma prečrpavanje zraka iz enega napihljivega balona v drugega. Tlak plina v sistemu se kontrolira s pretvornikom tlaka 4. Če tlak v sistemu pade, se ponovno zviša s kompresorjem 5.

Kompresor ali ventilator 3 prečrpava plin iz napihljivega balona 1 v zgornji legi v napihljiv balon 1 v spodnji legi. Če je tlak v sistemu dovolj velik je magnetni ventil 6 zaprt, kompresor pa stoji.

Za pozicioniranje gredi in s tem celotnega vrtljivega delaje vgrajeno optično tipalo 8, katero stalno spremlja pozicijo gredi za zagotavljanje sinhronega delovanja vzgonskega motorja.

Razumljivo je, daje mogoče opisano rešitev izvesti tudi v drugačni oblikovni izvedenki, ki ne spreminja bistva izuma.

Claims

PATENTNI ZAHTEVKI

1. Vzgonski motor označen s tem, da je na osi motorja pritrjen v tekočino potopljen rotacijski del sestavljen iz vsaj dveh krakov, na koncu katerih so nameščeni napihljivi baloni.
2. Izum po zahtevku 1, označen s tem, da obsega vsaj dva napihljiva balona (1), tropotni ventil (2), kompresor ali ventilator (3), pretvornik tlaka (4), kompresor (5), magnetni ventil (6), regulator (7), optično tipalo (8), gred (9) in ohišje motorja (10).
3. Izum po po kateremkoli od zahtevkov 1 do 2, označen s tem, da je teža rotacijskega dela uravnotežena okrog vrtišča.
4. Izum po kateremkoli od zahtevkov 1 do 3, označen s tem, daje ohišje motorja pritrjeno na posodo s tekočino.
5. Izum po kateremkoli od zahtevkov 1 do 4, označen s tem, da je po dolžini gredi pritrjenih več nosilcev za napihljive balone, ventili pa so povezani na vse balone na enaki poziciji.
6. Postopek delovanja vzgonskega motorja označen s tem, da za svoje kontinuirano delovanje izkorišča silo vzgona, povzročeno s prečrpavanjem plina iz napihljivega balona v zgornjem položaju v napihljiv balon v spodnjem nižje ležečem položaju, pri čemer so napihljivi baloni potopljeni v tekočini.
7. Postopek po zahtevku 6 označen s tem, da se plin iz napihljivega balona, ko le ta doseže zgornji položaj isprazni.
8. Postopek po kateremkoli od zahtevkov 6 do 7 označen s tem, da se pri praznjenju balona v zgornji legi izkoristi ekspanzijsko delo plina pri praznjenju balona.
9. Postopek po kateremkoli od zahtevkov 6 do 8 označen s tem, daje smer vrtenja gredi motorja odvisna od nastavljenega programa v regulatorju, kateri v točno določeni legi preklaplja tropotne ventile s čimer krmili polnjenje oziroma praznjenje napihljivih balonov.
10. Postopek po kateremkoli od zahtevkov 6 do 9 označen s tem, da se tlak plina v sistemu kontrolira s pretvornikom tlaka.
11. Postopek po kateremkoli od zahtevkov 6 do 10 označen s tem, da se plin iz balona v zgornji legi prečrpava v balon v spodnji legi s kompresorjem ali ventilatorjem.
12. Postopek po kateremkoli od zahtevkov 6 do 11 označen s tem, da je za pozicioniranje gredi vgrajeno tipalo, prednostno optično, katero stalno spremlja pozicijo gredi za zagotavljanje sinhronega delovanja vzgonskega motorja.
13. Postopek po kateremkoli od zahtevkov 6 do 12 označen s tem, da se namesto napihljivih balonov uporabijo materiali z majhnimi gostotami, ki imajo sposobnost hitrega širjenja oziroma krčenja v točno določenem trenutku.