UA102562C2 - 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
UA102562C2
UA102562C2 UAA201104497A UAA201104497A UA102562C2 UA 102562 C2 UA102562 C2 UA 102562C2 UA A201104497 A UAA201104497 A UA A201104497A UA A201104497 A UAA201104497 A UA A201104497A UA 102562 C2 UA102562 C2 UA 102562C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
working
chamber
vacuum
working chamber
possibility
Prior art date
Application number
UAA201104497A
Other languages
Russian (ru)
Ukrainian (uk)
Inventor
Игорь Николаевич Дубинский
Андрей Игоревич Дубинский
Original Assignee
Игорь Николаевич Дубинский
Андрей Игоревич 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 Игорь Николаевич Дубинский, Андрей Игоревич Дубинский filed Critical Игорь Николаевич Дубинский
Priority to UAA201104497A priority Critical patent/UA102562C2/en
Priority to EA201100808A priority patent/EA021678B1/en
Publication of UA102562C2 publication Critical patent/UA102562C2/en

Links

Landscapes

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

Abstract

The invention relates to atmospheric engines. The engine comprises a body, executive mechanism with working chamber with varying volume, and kinematical pair with possibility of reciprocal motion with respect to the body, and systems for filling and evacuation the working chamber, mechanism for transformation of mechanical energy to the other forms of energy, and de-compensation vacuum chamber with vacuum pump where executive mechanism is placed. The executive mechanism can be arranged as two opposing silphons, or as a cylinder-piston group of 2 opposing cylinders. Movable end surfaces of those are rigidly attached to the rods and are connected into a kinematical pair with possibility of synchronous reciprocal motion. The executive mechanism can be arranged as two membranes connected to each other with one rod. The engine promotes transformation of pressure drop between environment and vacuum to energy.

Description

Пристрій належить до галузі машинобудування, зокрема до розробки двигунів, в яких використовується зовнішнє підведення енергії для генерування механічної роботи, і може бути використаний для створення двигунів, а також комбінованих автономних енергетичних агрегатів, для забезпечення електроживленням, зокрема, у високогірних умовах і для космічних апаратів, працюючих у відкритому космосі.The device belongs to the field of mechanical engineering, in particular to the development of engines that use an external energy supply to generate mechanical work, and may be used to create engines, as well as combined autonomous power units, to provide electrical power, in particular, in high-altitude conditions and for space vehicles , working in outer space.

Відомі атмосферні двигуни, принцип дії яких заснований на використанні атмосферного тиску як зовнішнього джерела нетеплової енергії, яка перетворюється в механічну роботу.Atmospheric engines are known, the principle of operation of which is based on the use of atmospheric pressure as an external source of non-thermal energy, which is transformed into mechanical work.

Наприклад, пристрій, в якому атмосферний тиск використовується для отримання механічної роботи, містить класичну циліндропоршневу групу з двох поршнів, поєднаних загальним штоком, які рухаються зворотно- поступально в нерухомих циліндрах, при цьому зворотно-поступальна хода штока передається на основний вал за допомогою храпового механізму (патент В 2 023746 А, ГО1 В 29/02, 1980 р.).For example, a device in which atmospheric pressure is used to obtain mechanical work contains a classic cylinder-piston group of two pistons connected by a common rod, which move reciprocatingly in stationary cylinders, while the reciprocating stroke of the rod is transmitted to the main shaft by means of a ratchet mechanism (patent B 2 023746 A, GO1 B dated February 29, 1980).

Недоліком такого пристрою є складність конструкції, в якій передача механічної роботи храповим механізмом на основний вал, через закриту вакуумну оболонку, не дає можливості отримати прийнятний коефіцієнт корисної дії (далі - ККД) для практичного використання цього пристрою.The disadvantage of such a device is the complexity of the design, in which the transmission of mechanical work by the ratchet mechanism to the main shaft, through a closed vacuum shell, does not make it possible to obtain an acceptable coefficient of effectiveness (hereinafter - efficiency) for the practical use of this device.

Відомий пристрій, в якому, для отримання механічної роботи, як зовнішнє джерело енергії використовується атмосферний тиск (заявка на патент ОЕ 41 31 627 АТ, БО18 29/02, 25.03.1993 р.).A known device in which, to obtain mechanical work, atmospheric pressure is used as an external energy source (patent application OE 41 31 627 AT, BO18 29/02, 03/25/1993).

Такий пристрій складається з нерухомого циліндра, в якому зворотно-поступально рухається поршень, пов'язаний з кривошипом за допомогою шатуна. Напуск і відкачування атмосфери здійснюється через канали, виконані в закритому торці циліндра.Such a device consists of a stationary cylinder in which a piston connected to a crank by means of a connecting rod moves reciprocatingly. The atmosphere is pumped in and pumped out through channels made in the closed end of the cylinder.

Недоліком цього пристрою є те, що як показали стендові випробування аналогічного пристрою, що проводяться авторами заявленого технічного рішення, при підвищенні частоти зворотно-поступального руху поршня вище З герц (180 обертів у хвилину) в області відкритої частини циліндра, де поршень контактує з повітряним середовищем, тиск атмосфери на зовнішню сторону торцевої поверхні поршня починає падати, що призводить до різкого зменшення ККД пристрою. Це пов'язано з турбулентними процесами, що відбуваються з повітряним середовищем в колодязі відкритої частини циліндра. Тобто, цей пристрій не можеThe disadvantage of this device is that, as shown by bench tests of a similar device conducted by the authors of the stated technical solution, when the frequency of the reciprocating movement of the piston is increased above 3 hertz (180 revolutions per minute) in the area of the open part of the cylinder, where the piston is in contact with the air environment , 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 the turbulent processes occurring with the air environment in the well of the open part of the cylinder. That is, this device cannot

Зо бути використаний для отримання електричної енергії генераторами на стандартній частоті зЗ to be used to obtain electrical energy by generators at a standard frequency з

ККД, прийнятним для практичного застосування.Efficiency acceptable for practical use.

Найбільш близьким до запропонованого є пристрій, в якому, для отримання механічної роботи (зокрема, переміщення вантажу, відносно опорної і підстеляючої поверхонь), як зовнішнє джерело енергії використовується атмосферний тиск (патент ОА Мо 89112, В650 7/00, 2009 р., а також патент ЕАПО Мо 013312, 2010 р.).The closest to the proposed one is a device in which, to obtain mechanical work (in particular, moving the load, relative to the supporting and subceiling surfaces), atmospheric pressure is used as an external energy source (patent OA Mo 89112, B650 7/00, 2009, and also EAPO patent No. 013312, 2010).

Такий пристрій складається з опори, встановленої на підстеляючій поверхні, платформи з опорною поверхнею, вантажної платформи, жорстко пов'язаної з переміщуваним вантажем, робочої камери з робочим середовищем, виконаною у вигляді сильфона з еластичною бічною поверхнею, яка жорстко сполучена своєю верхньою основою з опорною поверхнею, а нижньою основою - з вантажною платформою. Робоча камера сполучена із засобами відкачування через випускний клапан, а з системою напуску робочого середовища - через впускний клапан. У пристрої також забезпечений замкнутий цикл руху робочого середовища. При цьому до нижньої основи робочої камери може бути жорстко приєднаний або переміщуваний вантаж або кривошипно-шатунний механізм з валом, що обертається.Such a device consists of a support installed on the sub-ceiling surface, a platform with a supporting surface, a loading platform rigidly connected to the moving load, a working chamber with a working environment made in the form of a bellows with an elastic side surface, which is rigidly connected by its upper base to the supporting surface, and the lower base - with a loading platform. The working chamber is connected to the means of pumping through the exhaust valve, and to the system of entering the working medium - through the inlet valve. The device also provides a closed cycle of movement of the working medium. At the same time, a moving load or a crank mechanism with a rotating shaft can be rigidly attached to the lower base of the working chamber.

Цей пристрій, хоча і споживає додаткову зовнішню енергію для систем відкачування і напуску, проте має значні переваги в порівнянні з аналогами, оскільки воно технологічно і конструктивно простіше за аналогічні пристрої, що вигідно відрізняє його за можливостями практичного застосування.This device, although it consumes additional external energy for pumping and filling systems, has significant advantages compared to analogues, as it is technologically and structurally simpler than similar devices, which favorably distinguishes it in terms of practical application possibilities.

Проте недоліком його є те, що цей пристрій не може ефективно працювати в умовах високогір'я і у відкритому космосі, з причини зниженого тиску або повної відсутності атмосфери, а так само на великих висотах, з причини малого атмосферного тиску, при якому значно зменшується ККД пристрою.However, its disadvantage is that this device cannot work effectively in high-altitude conditions and in open space, due to reduced pressure or the complete absence of an atmosphere, as well as at high altitudes, due to low atmospheric pressure, in which the efficiency is significantly reduced device.

Задачею заявленого винаходу є удосконалення відомого пристрою для отримання механічної роботи, в якому шляхом модифікації його конструкції забезпечується можливість його функціонування в умовах довкілля, при одночасному зниженні витрат енергії на підтримку роботи пристрою з максимальним ККД. За рахунок чого збільшується продуктивність пристрою в цілому і розширюється сфера його застосування.The object of the claimed invention is to improve the known device for obtaining mechanical work, in which, by modifying its design, the possibility of its operation in environmental conditions is ensured, while simultaneously reducing energy consumption to support the operation of the device with maximum efficiency. As a result, the productivity of the device as a whole increases and the scope of its application expands.

Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для одержання механічної роботи від джерела нетеплової енергії містить корпус з розташованим всередині нього робочим бо механізмом, систему напуску і вакуумного відкачування робочого середовища, та виконавчий механізм, що містить рухомий робочий елемент і перетворює нетеплову енергію робочого середовища у корисну роботу. Робочий механізм пристрою включає робочу камеру зі змінюваним об'ємом, поєднану через впускні і випускні клапани з системами напуску і вакуумного відкачування робочого середовища, частина поверхні якої виконана рухомою, з можливістю її зворотно-поступального руху під дією тиску робочого середовища, та жорстко з'єднана зі штоком, кінематично сполученим з рухомим робочим елементом виконавчого механізму.The task is solved by the fact that the device for obtaining mechanical work from a source of non-thermal energy contains a housing with a working mechanism located inside it, a system of inlet and vacuum pumping of the working medium, and an executive mechanism that contains a moving working element and converts non-thermal energy of the working medium into useful work The working mechanism of the device includes a working chamber with a variable volume, connected through inlet and outlet valves with systems of inlet and vacuum pumping of the working medium, part of the surface of which is made movable, with the possibility of its reciprocating movement under the influence of the pressure of the working medium, and rigidly with connected to a rod kinematically connected to the moving working element of the executive mechanism.

Заявлений пристрій відрізняється тим, що, він додатково містить вакуумну камеру декомпенсації (надалі - ВКД) з вакуумним насосом, а його робочий механізм містить додаткову аналогічну робочу камеру зі змінюваним об'ємом, співвісну з першою робочою камерою.The claimed device is distinguished by the fact that it additionally contains a vacuum decompensation chamber (hereinafter - VKD) 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 цьому рухомі частини поверхні обох робочих камер опозитно розташовані всерединіAt the same time, the moving parts of the surface of both working chambers are oppositely located inside

ВКД, а їх рухомі торцеві поверхні жорстко сполучені між собою єдиним штоком, з можливістю одночасного синхронного зворотно-поступального руху з постійним зусиллям на шток.VKD, and their movable end surfaces are rigidly connected to each other by a single rod, with the possibility of simultaneous synchronous reciprocating movement with a constant force on the rod.

Робочий кінець штока герметично виведений за межі корпусу ВКД і приєднаний до рухомого робочого елемента виконавчого механізму пристрою.The working end of the rod is hermetically removed from the VKD housing and is connected to the moving working element of the executive mechanism of the device.

Рухомі частини поверхні обох робочих камер можуть бути виконані: - у вигляді сильфона, з замкненим робочим торцем, що герметично стикається з нерухомою частиною поверхні робочої камери; - або у вигляді порожнистого циліндра з замкненим робочим торцем, що герметично стикається, з нерухомою частиною поверхні робочої камери, з можливістю ковзного зворотно- поступального руху відносно неї; - або у вигляді гнучкої мембрани, що герметично стикається з нерухомою частиною поверхні робочої камери.The moving parts of the surface of both working chambers can be made: - in the form of a bellows, with a closed working end that hermetically contacts the fixed part of the working chamber surface; - or in the form of a hollow cylinder with a closed working end, which hermetically contacts with the stationary part of the surface of the working chamber, with the possibility of sliding reciprocating movement relative to it; - or in the form of a flexible membrane that hermetically contacts the fixed part of the surface of the working chamber.

Як виконавчий механізм заявленого пристрою можуть бути використані лінійний генератор електричного струму або кривошипно-шатунний механізм, обертовий момент колінвала якого перетворюється у подальшому в електричну енергію або в механічну роботу.As an executive mechanism of the claimed device, a linear generator of electric current or a crank mechanism can be used, the torque of the crankshaft of which is subsequently converted into electrical energy or into mechanical work.

Таким чином, основним принципом, закладеним в основу функціонування заявленого пристрою, є створення градієнта сил за рахунок різниці тисків в робочому механізмі пристрою, в даному випадку - штучно створеного вакуумного середовища всередині ВКД, що даєThus, the main 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 environment inside the VKD, which gives

Зо можливість використовувати атмосферний тиск для генерації механічної роботи з подальшим перетворенням в електричну енергію або корисну роботу.The ability to use atmospheric pressure to generate mechanical work with further conversion into electrical energy or useful work.

Опозитні робочі камери зі змінюваним об'ємом, виконані у декількох альтернативних технічних вирішеннях, описаних вище, працюють у заявленому пристрої на одному фізичному принципі, а саме: - рухомі частини поверхні камер завжди знаходяться у вакуумі, який у ВКД постійно підтримується: а) у разі роботи в атмосфері, або іншому середовищі - вакуумним насосом; б) у разі роботи у відкритому космосі - природним постійним відкачуванням через відкриті отвори ВКД; - рухомі торці камер здійснюють зворотно-поступальний рух під дією атмосферного тиску за рахунок різниці тисків у ВКД і в робочій камері.Opposite working chambers with a variable volume, made in several alternative technical solutions described above, work in the claimed device on the same physical principle, namely: - the moving parts of the surface of the chambers are always in a vacuum, which is constantly maintained in the VKD: a) in in the case of work in the atmosphere or another environment - a vacuum pump; b) in the case of work in open space - by natural continuous pumping through the open holes of the VKD; - the movable ends of the chambers perform reciprocating motion under the influence of atmospheric pressure due to the pressure difference in the VKD and in the working chamber.

У заявленому пристрої закладена принципово інша, відносно, приміром, двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ), схема функціонування робочого механізму, який може виконувати корисну роботу тільки за наявності двох опозитних робочих камер, що складають силову пару, сполучену штоком. Силова пара з двох камер складає єдине ціле, в якій рухомі частини поверхні камер знаходяться у ВКД у вакуумі, мають можливість вільно рухатися під дією тиску зовнішнього середовища, в даному випадку - атмосфери, яка циклічно напускається в робочу камеру, а тиск на зовнішню поверхню рухомого її торця компенсується за рахунок постійного відкачування ВКД.In the claimed device, a fundamentally different, compared to, for example, internal combustion engines (ICE), scheme of operation of the working mechanism is laid, which can perform useful work only in the presence of two opposite working chambers, which make up a power pair connected by a rod. A power pair of two chambers forms a single whole, in which the moving parts of the surface of the chambers are in the LCD in a vacuum, have the ability to move freely under the influence of the pressure of the external environment, in this case - the atmosphere, which is cyclically pumped into the working chamber, and the pressure on the outer surface of the moving its end is compensated due to constant pumping of the VKD.

Рухома торцева поверхня робочої камери не зазнає із зовнішнього боку компенсуючого тиску зовнішнього середовища - атмосфери і, у такті напуску атмосфери (який відбувається природним чином при відкритті впускного клапана), робоча камера робить робочий хід, збільшуючись до максимального розміру. При цьому опозитна робоча камера в цей час знаходиться у стадії відкачування і не чинить опору руху рухомої торцевої поверхні першої робочої камери, зменшуючись до мінімального розміру під дією штока, тобто для неї проходить такт холостого ходу.The movable end surface of the working chamber is not subjected to the compensating pressure of the external environment - the atmosphere from the outside, and, in the stroke of the atmospheric entry (which occurs naturally when the intake valve is opened), the working chamber makes a working stroke, increasing to its maximum size. At the same time, the opposite working chamber at this time is in the pumping stage and does not resist the movement of the movable end surface of the first working chamber, shrinking to a minimum size under the action of the rod, that is, the idling cycle passes for it.

Таким чином, енергетичні витрати на виробництво робочого ходу пристроєм будуть потрібні тільки на роботу вакуумних насосів для відкачування робочих камер, під час їх холостого ходу, і підтримки необхідного вакууму у ВКД при роботі в атмосфері або інших середовищах.Thus, the energy costs for the production of the working cycle of the device will be required only for the operation of the vacuum pumps for pumping out the working chambers, during their idling, and maintaining the necessary vacuum in the LCD when working in the atmosphere or other environments.

Енергетичні витрати на вакуумне відкачування робочих камер можна значно скоротити за рахунок використання ресивера необхідного об'єму, який розраховується на задану корисну потужність пристрою, що віддається.Energy costs for vacuum pumping of working chambers can be significantly reduced due to the use of a receiver of the required volume, which is calculated for the given useful power of the device that is given.

Відповідно до закону Бойля-Маріотта, співвідношення добутку тиску Рі на об'єм Мі робочої камери до добутку тиску Р» на об'єм У2 ресивера, при постійній температурі, буде:According to the Boyle-Marriott law, the ratio of the product of the pressure Pi on the volume Mi of the working chamber to the product of the pressure P» on the volume U2 of the receiver, at a constant temperature, will be:

РіМі - РаМ2 (1) відповідно:RiMi - RaM2 (1) respectively:

Ре - РіМ/М2, (2).Re - RiM/M2, (2).

Звідки слідує, щоб підтримувати в ресивері тиск приблизно у 100 разів менше, ніж в робочій камері при відкритому випускному клапані з мінімальними витратами енергії на відкачування, необхідно мати об'єм М» в 100 разів більше об'єму Мі. При цьому швидкість відкачування вакуумного насоса має бути більше швидкості напуску робочого середовища - атмосфери або газоподібного середовища з робочої камери в ресивер.From which it follows that in order to maintain a pressure in the receiver approximately 100 times less than in the working chamber with the exhaust valve open with minimal energy expenditure for pumping, it is necessary to have a volume M" 100 times greater than the volume Mi. At the same time, the pumping speed of the vacuum pump must be greater than the speed of the inflow of the working medium - atmosphere or gaseous medium from the working chamber into the receiver.

Таким чином, підвищене споживання енергії пристрою потрібне тільки в пусковий період для попереднього відкачування вакуумною системою робочого механізму, ресивера і ВКД. При виході пристрою на робочий режим, споживання енергії системою відкачування значно скорочується, оскільки система відкачування, в цьому випадку, працює тільки на підтримку заданої різниці тисків в робочій камері і ресивері.Thus, the increased energy consumption of the device is required only during the start-up period for preliminary pumping by the vacuum system of the working mechanism, receiver and LCD. When the device enters the working mode, the energy consumption of the pumping system is significantly reduced, since the pumping system, in this case, works only to maintain the specified pressure difference in the working chamber and the receiver.

Заявлений пристрій може працювати по замкнутому циклу, тобто без напуску і відкачування атмосфери, при цьому робоче середовище, що напускається в робочі камери, наприклад інертний газ, відкачується і нагнітається відкачуваною системою по замкнутому контуру з використанням ресивера попереднього розрідження, як було показано вище.The claimed device can work in a closed cycle, i.e. without air intake and exhaust, while the working medium introduced into the working chambers, such as inert gas, is pumped and pumped by the pumped system in a closed circuit using a pre-dilution receiver, as shown above.

В даному випадку загальне споживання енергії системою відкачування може зрости, проте в цьому випадку ККД заявленого пристрою не залежатиме від висоти над рівнем моря, що є істотною перевагою. При цьому робочий механізм пристрою не випускає в довкілля відпрацьоване робоче середовище, тобто пристрій є екологічно чистим.In this case, the total energy consumption of the pumping system may increase, but 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 emit spent working medium into the environment, that is, the device is environmentally friendly.

Наявність вакууму у ВКД виключає опір зовнішнього середовища частинам робочогоThe presence of a vacuum in the LCD eliminates the resistance of the external environment to the working parts

Зо механізму, що рухаються, що дозволяє застосовувати робочі камери з торцевими поверхнями великого діаметра і будь-якої форми - пласкі, увігнуті або округло вигнуті назовні, і вибирати оптимальні форми для отримання максимальної корисної потужності, що віддається.From the moving mechanism, which allows you to use working chambers with end surfaces of large diameter and any shape - flat, concave or roundly curved outwards, and choose the optimal shapes to obtain the maximum useful power output.

Для забезпечення тривалої роботи заявленого пристрою у відкритому космосі дуже суттєво мінімізувати наявність у ньому пар, що труться. З цією метою, в заявленій конструкції пристрою запропонована форма виконання рухомих торцевих поверхонь робочих камер у вигляді, як мінімум, двох мембран з еластичного матеріалу, наприклад, з гуми, зробленої на основі нанотехнологій. Саме в таких умовах використання заявленого пристрою, застосування мембран, як альтернативного виконання рухомих частин поверхні робочих камер, на відміну від їх виконання у вигляді порожнистого циліндру з замкненим робочим торцем, є переважним тому, що істотно спрощує конструкцію і зменшує вагу пристрою.To ensure long-term operation of the claimed device in open space, it is very important to minimize the presence of rubbing vapors in it. For this purpose, in the proposed design of the device, a form of execution of the movable end surfaces of the working chambers is proposed in the form of at least two membranes of elastic material, for example, of rubber made on the basis of nanotechnology. It is in such conditions that the use of the claimed device, the use of membranes, as an alternative implementation of the moving parts of the surface of the working chambers, in contrast to their implementation in the form of a hollow cylinder with a closed working end, is preferable because it significantly simplifies the design and reduces the weight of the device.

Крім того, таке альтернативне вирішення, має можливість розташування декількох послідовно закріплених на штоку додаткових мембран з одного і з іншого боку від ВКД, що дозволить значно збільшити потужність силової пари без зміни радіальних розмірів пристрою.In addition, such an alternative solution has the possibility of placing several additional membranes sequentially attached to the rod on one and the other side of the LCD, which will significantly increase the power of the power couple without changing the radial dimensions of the device.

Утворені таким чином робочі камери наповнюються і відкачуються синхронно через єдину систему клапанів відкачування і напуску, тому зусилля мембран, діючих синхронно на шток, відповідно складається.The working chambers formed in this way are filled and pumped out synchronously through a single system of pumping and inlet valves, so the force of the membranes acting synchronously on the rod is composed accordingly.

У відкритому космосі витрати енергії на підтримку роботи пристрою з максимальним ККД будуть мінімальні, відносно корисної потужності, що віддається, оскільки відкачування ВКД, в даному випадку, не потребує енергетичних витрат.In open space, the energy consumption to support the operation of the device with the maximum efficiency will be minimal, relative to the useful power given, since the pumping of the KCD, in this case, does not require energy costs.

Заявлений пристрій може працювати і у водному середовищі, при цьому для відкачування зовнішнього середовища - рідини, мають бути використані вакуумні водокільцеві насоси або інші засоби відкачування рідин, залежно від призначення використання пристрою.The claimed device can also work in a water environment, while vacuum water ring pumps or other means of pumping liquids must be used to pump out the external medium - liquid, depending on the intended use of the device.

Як випливає з вищевказаного, заявлені альтернативні виконання рухомих частин поверхні камер зі змінюваним об'ємом робочого механізму пристрою не порушують принципу єдності винаходу. Так як, у будь-якому із заявлених альтернативних виконань, робочі камери виконують одну і ту ж функцію, працюють в заявленому пристрої на одному фізичному принципі, коли рухомі торці камер, незалежно від форми їх виконання, здійснюють зворотно-поступальні рухи під дією атмосферного тиску за рахунок різниці тисків у ВКД і в робочій камері. І, у поєднанні з іншими конструктивними елементами пристрою, однаковою мірою сприяють досягненню одного і того ж технічного результату при використанні пристрою - отримання механічної роботи від зовнішнього джерела нетеплової енергії.As follows from the above, the claimed alternative implementations of the moving parts of the camera surface with a variable volume of the working mechanism of the device do not violate the principle of the unity of the invention. Since, in any of the claimed alternative embodiments, the working chambers perform the same function, they work in the claimed device on the same physical principle, when the movable ends of the chambers, regardless of the form of their implementation, perform reciprocating movements under the influence of atmospheric pressure due to the pressure difference in the LCD and in the working chamber. And, in combination with 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.

Альтернативні виконання рухомих частин поверхні робочих камер спричинені виключно спеціальними умовами, в яких може бути використаний заявлений пристрій, а так само технологією виготовлення і необхідного ресурсу роботи пристрою як енергетичної установки.Alternative executions of the moving parts of the surface of the working chambers are caused exclusively by the special conditions in which the claimed device can be used, as well as by the manufacturing technology and the necessary resource of the device as a power plant.

Що дозволить гнучко використовувати його в залежності від призначення.That will allow you to flexibly use it depending on the purpose.

Так, конструкція заявленого пристрою з виконанням рухомих частин поверхні його робочих камер у вигляді сильфонів може економічно використовуватися для генерації електричного струму малих та середніх потужностей непромислового призначення - для живлення будинків, побутових приладів та ін.Thus, the design of the claimed device with the implementation of moving parts of the surface of its working chambers in the form of bellows can be economically used for the generation of electric current of small and medium capacities for non-industrial purposes - for powering houses, household appliances, etc.

Конструкція заявленого пристрою з виконанням рухомих частин поверхні його робочих камер у вигляді порожнистих циліндрів може використовуватися для генераторів промислового призначення з проектною генерованою потужністю від 50 кВт до 2-10 Мвт.The design of the claimed device with the implementation of moving parts of the surface of its working chambers in the form of hollow cylinders can be used for industrial purpose generators with a design generated power from 50 kW to 2-10 MW.

Конструкція заявленого пристрою з виконанням рухомих частин поверхні його робочих камер у вигляді гнучких мембран може використовуватися у мобільних малогабаритних генераторах різного призначення, зокрема у спеціальних умовах космічного або водного простору, як вже зазначалося вище.The design of the claimed device with the implementation of moving parts of the surface of its working chambers in the form of flexible membranes can be used in mobile small-sized generators for various purposes, in particular in special conditions of space or water space, as already mentioned above.

В цілому, в заявленому пристрої принциповим є те, що, як вказувалося вище, саме штучно створене вакуумне середовище у ВКД створює зміну рівноваги діючих на рухомі торцеві поверхні робочих камер сил двох середовищ - атмосфери і вакууму. Тобто, зовнішнє середовище, в даному випадку атмосферний тиск, при напуску атмосфери в робочу камеру є джерелом сили, що приводить пристрій в дію. Таким чином, в даному випадку, використаний діаметрально протилежний фізичний принцип, на відміну від принципу дії ДВЗ, замкнутих пневматичних і гідравлічних систем, в яких робоче середовище з підвищеним тиском, що досягає 107 Па, є джерелом сили, що управляє робочими і виконавчими механізмами пристрою.In general, the principle in the claimed device is that, as indicated above, the artificially created vacuum environment in the VKD creates a change in the balance of the forces of two environments acting on the moving end surfaces of the working chambers - atmosphere and vacuum. That is, the external environment, in this case atmospheric pressure, when the atmosphere enters the working chamber is a source of force that activates the device. Thus, in this case, the diametrically opposite physical principle is used, in contrast to the principle of operation of internal combustion engines, closed pneumatic and hydraulic systems, in which the working medium with increased pressure, reaching 107 Pa, is the source of force that controls the working and executive mechanisms of the device .

Заявлений пристрій працює в режимі однотактного циклу, при якому кожен хід силової пари є робочим з постійним рівномірним зусиллям на шток. Тобто, будь-який рух силової пари вперед-назад є робочим ходом, на відміну від класичних двох і чотиритактних циклів двигунів внутрішнього згорання, в яких поршні рухаються в опозитній парі назустріч один одному.The claimed device works in the mode of a one-stroke cycle, in which each stroke of the power pair is working with a constant uniform force on the rod. That is, 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 an opposing pair towards each other.

Це дозволяє ефективно застосовувати в заявленому пристрої лінійні генератори як перетворювачі механічної енергії в електричну, що, у свою чергу, дозволяє, за необхідності експлуатації пристрою у нестандартних умовах, виключити кривошипно-шатунний виконавчий механізм як ланку кінематичної схеми пристрою, а відтак - спростити кінематику пристрою і підвищити потужність, що віддається, при тих же заданих параметрах.This makes it possible to effectively use linear generators in the claimed device as converters of mechanical energy into electrical energy, which, in turn, allows, if it is necessary to operate the device in non-standard conditions, to exclude the crank and connecting rod executive mechanism as a link of the kinematic scheme of the device, and therefore to simplify the kinematics of the device and increase the output power at the same given parameters.

Таким чином, сукупність заявлених ознак винаходу є необхідною і достатньою для вирішення поставленої задачі.Thus, the totality of the claimed features of the invention is necessary and sufficient to solve the problem.

Схема заявленого пристрою представлена на кресленнях, де рухомі частини поверхні обох робочих камер виконані:The scheme of the claimed device is presented in the drawings, where the moving parts of the surface of both working chambers are made:

Фіг. 1 - у вигляді сильфона, з замкненим робочим торцем, що герметично стикається з нерухомою частиною поверхні робочої камери;Fig. 1 - in the form of a bellows, with a closed working end, which hermetically contacts the stationary part of the surface of the working chamber;

Фіг 2 - у вигляді порожнистого циліндра з замкненим робочим торцем, що герметично стикається, з нерухомою частиною поверхні робочої камери, з можливістю ковзного зворотно- поступального руху відносно неї;Fig. 2 - in the form of a hollow cylinder with a closed working end, which hermetically contacts with the stationary part of the surface of the working chamber, with the possibility of sliding reciprocating movement relative to it;

Фіг. З - у вигляді гнучкої мембрани, що герметично стикається з нерухомою частиною поверхні робочої камери.Fig. C - in the form of a flexible membrane that hermetically contacts the fixed part of the surface of the working chamber.

Заявлений пристрій містить (див. Фіг. 1, або фіг. 2, або Фіг. 3) містить ліву 1 і праву Та робочі камери зі змінюваним об'ємом з рухомими робочими торцями, відповідно, 2 і 2а, які жорстко сполучені між собою єдиним штоком 3, робочий кінець 4 якого герметично виведений за межі корпусу ВКД 5 ї кінематично сполучений з рухомим елементом виконавчого механізму (на схемах не показаний), що перетворює нетеплову енергію робочого середовища у корисну роботу.The claimed device contains (see Fig. 1, or Fig. 2, or Fig. 3) contains left 1 and right working chambers with a variable volume with movable working ends, respectively, 2 and 2a, which are rigidly connected to each other by a single by a rod 3, the working end 4 of which is hermetically brought out of the VKD housing 5 and kinematically connected to the moving element of the executive mechanism (not shown in the diagrams), which transforms the non-thermal energy of the working environment into useful work.

Рухомі частини поверхні обох робочих камер опозитно розташовані всередині ВКД 5, у якій також знаходиться вакуумний насос 6.The moving parts of the surface of both working chambers are oppositely located inside the VKD 5, which also houses the vacuum pump 6.

Система напуску і вакуумного відкачування робочого середовища містить впускний 7 і випускний 8 клапани лівої робочої камери і відповідні клапани 7а і ва правої робочої камери, ресивер 9 і вакуумний насос 10.The system of inlet and vacuum pumping of the working medium includes inlet 7 and outlet 8 valves of the left working chamber and corresponding valves 7a and va of the right working chamber, receiver 9 and vacuum pump 10.

При цьому впускні і випускні клапани виконані в нерухомих частинах робочих камер, бо розташованих за межами ВДК 5 (контур ВДК 5 на схемах умовно виділений потовщеною лінією).At the same time, the inlet and outlet valves are made in the fixed parts of the working chambers, because they are located outside the VDC 5 (the contour of the VDC 5 on the diagrams is conditionally highlighted with a thick line).

Робочі камери 1 і 1а приєднані до різних систем напуску атмосфери через клапани 7 і 7аі до однієї системи відкачування через клапани 8 і ва, ресивер 9 і вакуумний насос 10.The working chambers 1 and 1a are connected to different air intake systems through valves 7 and 7ai and to one pumping system through valves 8 and va, receiver 9 and vacuum pump 10.

На всіх кресленнях представлена розімкнена схема циркуляції робочого середовища для кожної вакуумної робочої камери, тобто виконана для роботи силової пари пристрою по розімкненому контуру з безпосереднім впусканням атмосфери - робочого середовища - через клапани 7 і 7а в робочу камеру і відкачуванням робочого середовища в довкілля через клапани 8 і ва в ресивер 9 і вакуумний насос 10.All the drawings show an open working medium circulation scheme for each vacuum working chamber, that is, it is made for the operation of the power couple of the device on an open circuit with direct admission of the atmosphere - working medium - through valves 7 and 7a into the working chamber and pumping of the working medium into the environment through valves 8 and into receiver 9 and vacuum pump 10.

Пристрій працює наступним чином.The device works as follows.

У початковому положенні ресивер 9 і ВКД 5 відкачані до тиску Ро - 10-2 Па і постійно відкачуються вакуумними насосами 10 і 6. На початку циклу відкриваються клапан відкачування 8 і клапан напуску 7а, а клапани напуску 7 і відкачування ва закриваються. При цьому, рухомі торці обох робочих камер синхронно рухаються у бік стискування робочого об'єму лівої камери 1 під дією сили атмосферного тиску на внутрішню рухому торцеву поверхню правої робочої камери та, яка починає наповнюватися атмосферою через фільтр відкритого клапана 7а, здійснюючи робочий хід. Ліва робоча камера 1 знаходиться у відкачаному стані через відкритий клапан 8.In the initial position, the receiver 9 and VKD 5 are pumped up to a pressure of Ро - 10-2 Pa and are constantly pumped out by vacuum pumps 10 and 6. At the beginning of the cycle, the pump-out valve 8 and the intake valve 7а are opened, and the intake valves 7 and the intake valve VA are closed. At the same time, the moving ends of both working chambers synchronously move towards the compression of the working volume of the left chamber 1 under the influence of atmospheric pressure on the inner moving end surface of the right working chamber and which begins to fill with atmosphere through the filter of the open valve 7a, making a working stroke. The left working chamber 1 is pumped through the open valve 8.

Після чого, клапан відкачування 8 і клапан напуску 7а закриваються, а клапани відкачування ва і напуску 7 відкриваються. При цьому рухомі торці обох робочих камер синхронно рухаються у бік стискування робочого об'єму правої камери їа під дією сили атмосферного тиску на торцеву поверхню лівої робочої камери 1, яка наповнюється атмосферою через фільтр клапана 7.After that, the pump-out valve 8 and inlet valve 7a are closed, and the pump-out valves va and inlet valve 7 are opened. At the same time, the movable ends of both working chambers move synchronously in the direction of compression of the working volume of the right chamber 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.

Тобто, рухомий торець лівої камери 1 здійснює робочий хід, а права робоча камера їа стискується, не чинячи опору, оскільки вона відкачана до тиску, рівного тиску у вакуумній камері декомпенсації 5. При цьому зусилля рухомого торця лівої камери 1, через - шток 3, передається на рухомий робочий елемент виконавчого механізму пристрою, який кінематично поєднаний з робочим кінцем 4 штока 3, і який перетворює нетеплову енергію робочого середовища у корисну роботу.That is, the movable end of the left chamber 1 makes a working stroke, and the right working chamber is compressed without resistance, since it is pumped to a pressure equal to the pressure in the vacuum decompensation chamber 5. At the same time, the force of the movable end of the left chamber 1, through - rod 3, is transmitted to the moving working element of the executive mechanism 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 environment into useful work.

Після чого, клапани відкачування 8 і напуску 7а знову відкриваються, а клапани відкачування ва і напуску 7 закриваються, і цикл повторюється. Тобто, тепер права камераAfter that, the exhaust valves 8 and inlet 7a are opened again, and the exhaust valves va and inlet 7 are closed, and the cycle is repeated. That is, now the right camera

Зо здійснює робочий хід при русі рухомих торців обох камер у протилежну сторону стискування робочого об'єму лівої камери. Таким чином здійснюється однотактний цикл, у якому кожен хід силової пари з двох камер є робочим.Zo carries out a working stroke during the movement of the movable ends of both chambers in the opposite direction of compression of the working volume of the left chamber. In this way, a one-stroke cycle is carried out, in which each stroke of the power pair from two chambers is working.

На Фіїг. 1 ї Фіг. 2 представлений момент роботи пристрою, коли силова пара з двох камер знаходиться всередині такту робочого ходу, тобто, коли права і ліва робочі камери мають однаковий об'єм.On Fig. 1st Fig. 2 presents the moment of operation of the device, when the power pair of two chambers is inside the cycle of the working stroke, that is, when the right and left working chambers have the same volume.

На Фіг. 3 представлений момент роботи пристрою, коли силова пара знаходиться у кінці такту робочого ходу лівої робочої камери, тобто, коли ліва 1 і права 1а робочі камери в цій точці мають максимальний і мінімальний об'єми відповідно.In Fig. 3 presents the moment of operation of the device, when the power couple 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 the maximum and minimum volumes, respectively.

Тобто, опозитні рухомі торцеві частини поверхні обох робочих камер, утворюючи цілісну конструкцію, синхронно рухаються в один бік під час такту, забезпечуючи безперервний у часі робочий хід з постійним зусиллям на шток в один бік, і продовжуючи робочий хід іншим з постійним зусиллям в інший бік, тобто по однотактному циклу.That is, the opposite moving end parts of the surface of both working chambers, forming a single structure, move synchronously in one direction during the stroke, providing a continuous working stroke in time with a constant force on the rod in one direction, and continuing the other working stroke with a constant force in the other direction , i.e. on a single-cycle cycle.

Для забезпечення можливості циклічного, що періодично повертається в початкове положення, руху рухомих торців робочих камер під дією атмосферного тиску Рат, або тиском іншого зовнішнього середовища, в якому знаходиться силова пара, необхідно забезпечити послідовне швидке відкачування до тиску:In order to ensure the possibility of cyclic, periodically returning to the initial position, movement of the movable ends of the working chambers under the influence of atmospheric pressure Rat, or the pressure of another external environment in which the power pair is located, it is necessary to provide sequential rapid pumping to the pressure:

Ро « (107 - 1072) Рат і напуск робочого середовища до тиску Рі - Рат в робочі камери силової пари.Ro « (107 - 1072) Rath and inflow of the working medium to the pressure Ri - Rath into the working chambers of the power pair.

Це досягається завдяки тому, що робочі камери силової пари сполучені з системами напуску і відкачування робочого середовища через впускні і випускні клапани, розташовані в їх нерухомих торцях.This is achieved due to the fact that the working chambers of the power pair are connected to the systems of inlet and outlet of the working medium through inlet and outlet valves located at their fixed ends.

У свою чергу, забезпечення можливості швидкої зміни тиску в кожній робочій камері дозволяє отримати безперервний циклічний процес руху рухомих торців силової пари, яка здійснює роботу по однотактному вакуумно-атмосферному циклу. При цьому діюча на рухомі торці сила постійна за величиною по усій довжині робочого ходу і визначається тільки площею рухомої торцевої поверхні камери і різницею зовнішнього і внутрішнього тиску в камерах.In turn, ensuring the possibility of a rapid change in pressure in each working chamber allows to obtain a continuous cyclic process of movement of the moving ends of the power pair, which performs work on a one-stroke vacuum-atmospheric cycle. At the same time, the force acting on the moving end is constant in magnitude along 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 between the external and internal pressure in the chambers.

Для зменшення енергетичних втрат і втрат робочого середовища, а також, для забезпечення можливості роботи у відкритому космосі, система відкачування може бути сполучена з системою напуску, забезпечуючи тим самим замкнутий цикл руху робочого 60 середовища. При цьому, в якості робочого середовища вибирається газ з опгимальними параметрами (приміром водень, гелій, аргон та ін.) для ефективного відкачування робочих камер вибраними типами насосів.To reduce energy losses and losses of the working environment, as well as to ensure the possibility of working in open space, the pumping system can be connected to the inlet system, thereby ensuring a closed cycle of movement of the working environment. At the same time, a gas with optimal parameters (for example, hydrogen, helium, argon, etc.) is selected as the working medium for efficient pumping of the working chambers by the selected types of pumps.

Наявність силової пари з двох опозитно розташованих робочих камер, які жорстко скріплені єдиним штоком, дозволяє забезпечити в процесі циклу постійне в часі зусилля, що забезпечує плавну без ривків і вібрацій роботу вузлів пристрою.The presence of a power pair of two oppositely located working chambers, which are rigidly fastened by a single rod, allows to ensure a constant force in time during the cycle, which ensures smooth operation of the device nodes without jerks and vibrations.

При цьому баланс корисної потужності, споживаної системами відкачування і напуску, і корисної потужності, що віддається на шток силовою парою, визначається швидкостями систем відкачування робочої камери і систем напуску робочого середовища в камеру, а також, кількістю циклів в одиницю часу.At the same time, the balance of the useful power consumed by the pumping and inlet systems, and the useful power supplied to the rod by the power pair, is determined by the speeds of the pumping systems of the working chamber and the systems of pumping the working medium into the chamber, as well as the number of cycles per unit of time.

У разі альтернативного виконання рухомих частин поверхні обох робочих камер у вигляді гнучких мембран, кріплення мембрани до нерухомої частини поверхні робочої камери може бути вакуумнощільним жорстко фіксованим або ковзним, і визначається конструктивною доцільністю застосування пристрою.In the case of an alternative execution of the moving parts of the surface of both working chambers in the form of flexible membranes, the attachment 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 design feasibility of the device.

Можливість вакуумнощільного ковзного руху мембран уздовж стінок ВКД дозволяє збільшувати корисний об'єм робочої камери до заданих розрахункових розмірів, і, відповідно, потужність, що віддається, при інших заданих параметрах пристрою.The possibility of vacuum-tight sliding movement of the membranes along the walls of the LCD makes it possible to increase the useful volume of the working chamber to the specified calculated dimensions, and, accordingly, the output power at other specified device parameters.

Як зазначалося вище, заявлений пристрій може працювати і по замкнутому циклу, тобто без напуску і відкачування атмосфери.As mentioned above, the claimed device can also work in a closed cycle, i.e. without air inlet and outlet.

При роботі по замкнутому контуру робочого середовища, силова пара може виконувати підвищену роботу відносно базового циклу, наприклад, подвійну упродовж одного циклу. Це може відбуватися за умови, якщо вакуумний насос при відкачуванні першої робочої камери забезпечуватиме на виході в проміжному ресивері такий тиск Рі робочого середовища, який, при напуску в опозитну робочу камеру, перевищуватиме, наприклад, у два рази атмосферний тиск зовнішнього середовища Рагм При цьому тиск Ро в першій камері при холостому ході повинен забезпечуватися засобами відкачування на рівніWhen working on a closed circuit of the working environment, the power couple can perform increased work relative to the basic cycle, for example, double during one cycle. This can happen under the condition that the vacuum pump, when pumping out the first working chamber, will provide at the outlet in the intermediate receiver such a pressure Pi of the working medium, which, when entering the opposite working chamber, will exceed, for example, twice the atmospheric pressure of the external environment Ragm At the same time, the pressure RO in the first chamber during idling should be provided by means of pumping at the level

Ро х (107-107) Рат,, яке постійно підтримується в камері декомпенсації. В цьому випадку кожна робоча камера має безперервний робочий хід з подвійним зусиллям на шток.Ro x (107-107) Rat, 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 цьому робота силової пари Асп, яку вона може виконувати у випадку, якщо Рес - Рат - РіAt the same time, the work of the power couple Asp, which it can perform in the event that Res - Rat - Ri

Ко) буде дорівнювати:Ko) will be equal to:

Асп - 2КРатО-І, (3) де: К - п/4 - 0,785 р - ефективний діаметр поверхні рухомого торця камери;Asp - 2KRatO-I, (3) where: K - n/4 - 0.785 r - the effective diameter of the surface of the movable end of the camera;

Ї - довжина робочого ходу рухомого торця камери.Y - the length of the working stroke of the moving end of the camera.

У випадку, якщо Рі - 2Рвс при Ро - х10-2-10-7 Рвс, силова пара виконує роботу, яка дорівнює:In the event that Ri is 2Rvs and Ro is x10-2-10-7 Rvs, the power couple performs work that is equal to:

Асп - 4КРвсО-І, (4)Asp - 4KRvsO-I, (4)

Приклад.Example.

Робоча камера, у будь-якому із заявлених альтернативних виконань, має циліндричну форму, тому її максимальний об'єм М (му), буде рівний:The working chamber, in any of the declared alternative versions, has a cylindrical shape, so its maximum volume M (mu) will be equal to:

М - КОЯІ, (5) де: р - ефективний діаметр поперечного перерізу камери, м;M - KOYAI, (5) where: p - effective diameter of the cross-section of the chamber, m;

Ї - довжина робочої камери, яка дорівнює відстані між верхньою і нижньою точками ходу рухомого її торця, м.Y - the length of the working chamber, which is equal to the distance between the upper and lower points of the movement of its moving end, m.

Якщо камера знаходиться у вакуумі, то сила Е атмосферного тиску Рат (Па) на торцеву ефективну площу її поверхні 5 (м) буде рівна:If the chamber is in a vacuum, then the force E of atmospheric pressure Rat (Pa) on the end effective area of its surface 5 (m) will be equal to:

Ес Раг5, (6) або:ES Rag5, (6) or:

Е - КРатО-, (7)E - KRatO-, (7)

Якщо робоча камера наповнена атмосферним повітрям до тиску Рат, то робота А (Дж), виконана нею під дією сили атмосферного тиску буде рівна:If the working chamber is filled with atmospheric air to the pressure of Rat, then the work A (J) performed by it under the influence of atmospheric pressure will be equal to:

А - К РатО-І, (8)A - K RatO-I, (8)

Якщо об'єм робочої камери дорівнює 1 літр, то при нормальному атмосферному тиску Рат - 101325 Па, її рухомий торець за один цикл, без урахування можливих втрат, може виконати роботу А - 101 Дж.If the volume of the working chamber is 1 liter, then at normal atmospheric pressure Rat - 101325 Pa, its moving end in one cycle, without taking into account possible losses, can perform work A - 101 J.

А, відповідно, силова пара за один цикл може виконати роботу Асп - 202 Дж.And, accordingly, a power couple can perform the work Asp - 202 J in one cycle.

Циклічна зміна тиску в робочій камері від Рат - 1,01-105 Па до 1,01-105-1,01-102 Па, забезпечує можливість зворотно-поступального переміщення рухомих торців силової пари відносно корпусу пристрою за рахунок зовнішнього джерела енергії - атмосферного тиску, тобто виконувати постійну в часі роботу незалежно від часу доби і погодних умов.Cyclic pressure change in the working chamber from Rat - 1.01-105 Pa to 1.01-105-1.01-102 Pa provides the possibility of reciprocating movement of the moving ends of the power pair relative to the device body due to an external energy source - atmospheric pressure , i.e. to perform continuous work regardless of the time of day and weather conditions.

Застосування заявленого пристрою для отримання механічної роботи від зовнішнього джерела енергії дозволить створити економічні вакуумно-атмосферні енергомодулі з підвищеним ККД і потужні двигуни з малим споживанням палива, що дасть значну економію палива для комбінованих автономних бензинових і дизельних електростанцій при тій самій потужності, що віддається.The application of the claimed device for obtaining mechanical work from an external energy source will allow the creation of economical vacuum-atmospheric energy modules with increased efficiency and powerful engines with low fuel consumption, which will provide significant fuel savings for combined autonomous gasoline and diesel power plants at the same output power.

Замкнутий контур руху робочого середовища в заявленому пристрої виключає викиди в атмосферу, чим забезпечується екологічно чиста робота пристрою в атмосфері і можливість роботи в умовах високогір'я і відкритого космосу.The closed circuit of the movement of the working environment in the stated device excludes emissions into the atmosphere, which ensures environmentally friendly operation of the device in the atmosphere and the possibility of working in the conditions of high mountains and open space.

Claims (3)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУFORMULA OF THE INVENTION 1. Пристрій для одержання механічної роботи від джерела нетеплової енергії, що містить корпус з розташованим усередині нього робочим механізмом, систему напуску і вакуумного відкачування робочого середовища, та виконавчий механізм, що містить рухомий елемент і перетворює нетеплову енергію робочого середовища у корисну роботу, при цьому робочий механізм включає робочу камеру зі змінюваним об'ємом, поєднану через впускні і випускні клапани з системами напуску і вакуумного відкачування робочого середовища, частина Зо поверхні якої виконана рухомою, з можливістю її зворотно-поступального руху під дією тиску робочого середовища, та жорстко з'єднана зі штоком, кінематично сполученим з рухомим елементом виконавчого механізму, який відрізняється тим, що пристрій додатково містить вакуумну камеру декомпенсації з вакуумним насосом, а його робочий механізм містить додаткову аналогічну робочу камеру зі змінюваним об'ємом, співвісну першій робочій камері, при цьому рухомі частини поверхні обох робочих камер опозитно розташовані всередині вакуумної камери декомпенсації, а їх рухомі торцеві поверхні жорстко сполучені між собою єдиним штоком з можливістю синхронного зворотно-поступального руху з постійним зусиллям на шток, робочий кінець якої герметично виведений за межі корпусу вакуумної камери декомпенсації і приєднаний до рухомого робочого елемента виконавчого механізму пристрою.1. A device for obtaining mechanical work from a source of non-thermal energy, containing a housing with a working mechanism located inside it, a system of inlet and vacuum pumping of the working medium, and an executive mechanism containing a moving element and converting the non-thermal energy of the working medium into useful work, while the working mechanism includes a working chamber with a variable volume, connected through inlet and outlet valves with systems of inlet and vacuum pumping of the working medium, part of the surface of which is made movable, with the possibility of its reciprocating movement under the influence of the pressure of the working medium, and rigidly with connected to a rod kinematically connected to the moving element of the executive mechanism, which is characterized by the fact that the device additionally contains a vacuum decompensation chamber with a vacuum pump, and its working mechanism contains an additional similar working chamber with a variable volume, coaxial with the first working chamber, while the movable parts of the surface of both robots of the chambers are oppositely located inside the vacuum decompensation chamber, and their movable end surfaces are rigidly connected to each other by a single rod with the possibility of synchronous reciprocating movement with a constant force on the rod, the working end of which is hermetically brought out of the vacuum decompensation chamber housing and connected to the movable working element executive mechanism of the device. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що рухомі частини поверхні кожної робочої камери виконані у вигляді сильфона із замкненим робочим торцем, що герметично стикається з нерухомою частиною поверхні робочої камери, або у вигляді порожнистого циліндра із замкненим робочим торцем, що герметично стикається з нерухомою частиною поверхні робочої камери з можливістю ковзного зворотно-поступального руху відносно неї, або у вигляді гнучкої мембрани, що герметично стикається з нерухомою частиною поверхні робочої камери.2. The device according to claim 1, which is characterized by the fact that the moving parts of the surface of each working chamber are made in the form of a bellows with a closed working end that is in hermetic contact with a stationary part of the surface of the working chamber, or in the form of a hollow cylinder with a closed working end that is in hermetic contact with a fixed part of the surface of the working chamber with the possibility of sliding back and forth movement relative to it, or in the form of a flexible membrane that hermetically contacts the fixed part of the surface of the working chamber. 3. Пристрій за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що як виконавчий механізм використаний лінійний генератор електричного струму або кривошипно-шатунний механізм, обертовий момент колінвала якого перетворюється у подальшому в електричну енергію або у механічну роботу.3. The device according to claim 1 or 2, which differs in that a linear generator of electric current or a crank mechanism is used as an executive mechanism, the torque of the crankshaft of which is subsequently converted into electrical energy or mechanical work.
UAA201104497A 2011-04-12 2011-04-12 Device for receiving mechanical work from nonthermal energy source UA102562C2 (en)

Priority Applications (2)

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
EA201100808A EA021678B1 (en) 2011-04-12 2011-06-20 Device for receiving mechanical work from nonthermal energy source

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 (1)

Publication Number Publication Date
UA102562C2 true UA102562C2 (en) 2013-07-25

Family

ID=47136899

Family Applications (1)

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

Country Status (2)

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

Families Citing this family (2)

* 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
KR20210001266A (en) 2019-06-27 2021-01-06 김병식 Energy conversion apparatus

Family Cites Families (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
TR200401115A2 (en) * 2004-05-20 2007-10-22 Zi̇ya Karakuş Ahmet 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

Also Published As

Publication number Publication date
EA021678B1 (en) 2015-08-31
EA201100808A1 (en) 2012-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102434279A (en) Combustion engine without crank shaft connection rod
WO2011137649A1 (en) Piston type power machine
JP2018529887A (en) Hydrogen engine and method for producing hydrogen fuel for powering the same
WO2014026423A1 (en) Turbine engine using compressed air as working energy source
UA102562C2 (en) Device for receiving mechanical work from nonthermal energy source
CN110462171B (en) Heat engine
Mikalsen et al. The free-piston reciprocating Joule Cycle engine: A new approach to efficient domestic CHP generation
RU2213236C1 (en) Power plant
CN201486798U (en) Double-row structure pump head of air compressor
JP2020529550A (en) Efficient heat recovery engine
US20200224535A1 (en) Pressure controlled hydraulic engine
CN203239447U (en) Annular engine
CN104675436A (en) Water-steam dual-purpose double-cylinder variable-cylinder-barrel piston power unit
CN207122391U (en) Horizontally-opposed digital controlled linear piston compressor
RU2772007C2 (en) Diesel engine with discrete power take-off
CN103244263A (en) Annular engine
RU121526U1 (en) POWER UNIT
CN215719097U (en) Multi-cylinder engine without crankshaft
CN201818449U (en) Energy machine
CN113482771B (en) Split-cylinder four-stroke free piston generator and working method
RU117507U1 (en) "NORMAS-MX-02" INTERNAL COMBUSTION ENGINE
CN113047950A (en) Two-cylinder three-piston opposed diesel power generation device
CN215633395U (en) Split free piston Stirling engine with opposite common cavities
WO2010019112A1 (en) Device for receiving mechanical work from an external nonthermal energy source
CN212296609U (en) Rotary piston engine