UA119832C2 - Тороїдальний універсальний механізм (варіанти) - Google Patents

Abstract

Винахід належить до галузі машинобудування, конкретно до механізму для перетворення енергії стиснутих газів в механічну та електричну енергії, який може використовуватися як компресор, як двигун і як електрогенератор. Тороїдальний універсальний механізм за І варіантом містить закріплений на станині пустотілий тороїдальний блок поршня, виконаний з двох з'єднаних між собою частин, кільцеподібний поршень, розташований усередині пустотілого тороїдального блока поршня, який спирається на втулки, робочі камери, розташовані між внутрішньою поверхнею пустотілого тороїдального блока поршня і кільцеподібним поршнем, маховик, розташований над пустотілим тороїдальним блоком поршня, збалансовані між собою зовнішні магніти, закріплені на маховику, і внутрішні магніти, закріплені на кільцеподібному поршні. В кільцеподібному поршні виконані канавки, в кожній з яких розташовані по два з'єднаних між собою компресійних півкільця, а у втулках виконані канали підведення і відведення газу. В місці з'єднання компресійних півкілець установлена розтискувальна пружина. Тороїдальний універсальний механізм за II варіантом відрізняється тим, що він містить обмотку, розташовану на пустотілому тороїдальному блоці поршня, виконану у вигляді трьох секторів, реле адаптації і систему розподілу струму. Обмотка кожного сектора сполучена з відповідним реле адаптації, кожне з яких з'єднано з системою розподілу струму. Окрім того, в механізмі за І і II варіантами кожне компресійне півкільце виконано таким чином, що один кінець його має шип, а другий кінець - паз. Запропонований механізм є суттєво простішим, за рахунок зменшення кількості деталей, він має менші габарити і вагу.

Description

Винахід належить до галузі машинобудування, конкретно до механізму для перетворення енергії стиснутих газів в механічну та електричну енергії, який може використовуватися як компресор, як двигун і як електрогенератор.

Відомо механізм для перекачування рідини і газу, що містить корпус з каналами впуску і випуску робочого середовища, ротор із перепускним каналом, установлений в корпусі співвісно, камеру усмоктування-стиску, утворену внутрішньою поверхнею ротора і зовнішньою поверхнею вала, вісь якого зміщена щодо осі ротора, і роздільну пластину, яка установлена в пазу вала з можливістю зворотно-поступального руху і яка шарнірно прикріплена до внутрішньої поверхні ротора. В корпусі виконано кільцевий канал довжиною від впускного до випускного каналу, сполучений із перепускним каналом ротора, а випускний канал з'єднано з кільцевим каналом і розташовано перед лінією зіткнення ротора і вала по ходу обертання (див. патент України на винахід Мо 62292).

Відомо ротаційний компресор за патентом України Мо 913.

Ротаційний компресор містить корпус з впускним і випускним патрубками, профільовані ротори, установлені на паралельних валах з утворенням в корпусі робочих камер, і розміщений у впускному патрубку розділовий елемент. Розділовий елемент виконаний у вигляді зрізаного еліпсоїда, площина перерізу якого звернена в сторону роторів і збігається з площиною, що проходить через внутрішню кромку впускного патрубка, при цьому площина перерізу відстоїть від великої осі еліпсоїда на величину ПІ, яка визначається з наступного співвідношення: п-О АВ, де НП - відстань від площини перерізу еліпсоїда до його великої осі.

АВ - велика вісь еліпсоїда.

Відомо також роторний шарнірно-пластинчатий механізм, виконаний у двох варіантах (див. патент України на винахід Мо 46680).

В першому варіанті роторний шарнірно-пластинчатий механізм містить корпус, впускний і випускний канали, ротор, установлений в корпусі співвісно, робочу камеру, утворену внутрішньою поверхнею ротора і зовнішньою поверхнею вала, вісь якого зміщена відносно осі ротора, а також розподілювальну пластину, установлену в пазу вала з можливістю зворотно- поступального руху і шарнірно закріплену на роторі. Впускний і випускний канали виконані в тілі

Зо вала і з'єднані з робочою камерою уздовж паза розподілювальної пластини і розташовані по різні сторони паза напроти шарніра.

Роторний шарнірно-пластинчатий механізм за другим варіантом містить корпус, в тілі якого виконаний випускний канал, ротор, в тілі якого виконаний перепускний канал, при цьому ротор установлений в корпусі співвісно, впускний канал, робочу камеру, утворену внутрішньою поверхнею ротора і зовнішньою поверхнею вала, вісь якого зміщена відносно осі ротора, а також розподілювальну пластину, установлену в пазу вала з можливістю зворотно- поступального руху і шарнірно закріплену на роторі. Механізм забезпечено додатковим перепускним каналом, виконаним в тілі корпусу, а впускний канал виконано в тілі вала, причому впускний канал з'єднаний з робочою камерою і розташований напроти перепускного каналу в тілі ротора, крім того, перепускний канал в тілі ротора і впускний канал розташовані з протилежних сторін розподілювальної пластини.

В інтернеті викладено механізм, який припускається використовувати як двигун або компресор, що являє собою роз'ємну порожнину тороїдальной форми, в якій знаходиться диск (ротор), діаметр якого дорівнює найбільшому діаметру тора, а його товщина дорівнює половині найменшого діаметра тора. Диск розташований як би по діагоналі щодо проекції тора "вигляд збоку". У діаметрально протилежних відносно один одного виїмках диска знаходяться два тіла, що виконують функції поршнів, що переміщаються при обертанні диска усередині тора подібно до поршня в циліндрі. Від центральної частини в тілі диска до кожної виїмки розташовуються по два канали, що закінчуються вікнами близько поршнів. Якщо використовувати цей механізм як

Д.В.3., то по даних каналах здійснюється подача і відведення газоподібної робочої речовини.

Даний механізм пропонується використовувати також в конструкції пилососа для створення вакууму (див. порз://стожа.паті.ги/Лаеавз/аміда!е!її/ тогоїдаІпуу. теКпапігт/?5рнигазе іа-1764РАСЕМ 2-2).

Однак, описана конструкція - це не конкретне технічне рішення одної із задач, а ідея використання порожнини тороїдальної форми. Тому, як перераховані вище технічні рішення так і викладена в інтернеті ідея не можуть бути вибрані як прототип через те, що механізми за патентами МоМо 913, 46680, 62292 та інші відомі механізми аналогічного призначення вирішують задачу конструктивно іншим принципом, а пропозиція, викладена в інтернеті, взагалі задачу не вирішує і по суті є ідеєю.

В основу винаходу поставлена задача створити принципово нову конструкцію тороїдального універсального механізму для перетворення енергії стиснутих газів в механічну та електричну енергії яка забезпечить підвищення ефективності (за рахунок відсутності зворотно поступального руху і збільшення оборотів та зменшення тертьових деталей), спрощення за рахунок зменшення кількості деталей, зменшення габаритів і ваги механізму.

Крім того, при використанні механізму, що заявляється, як двигуна, виникає можливість використовувати тиск газу неодноразово.

Поставлена задача вирішена двома варіантами тороїдального універсального механізму.

В ПЕРШОМУ варіанті поставлена задача вирішена в тороїдальному універсальному механізмі, що містить закріплений на станині пустотілий тороїдальний блок поршня, виконаний з двох з'єднаних між собою частин; кільцеподібний поршень, розташований усередині пустотілого тороїдального блока поршня, який спирається на втулки; робочі камери, розташовані між внутрішньою поверхнею пустотілого тороїдального блока поршня і кільцеподібним поршнем; маховик, розташований над пустотілим тороїдальним блоком поршня; збалансовані між собою зовнішні і внутрішні магніти. Зовнішні магніти закріплені на маховику, а внутрішні закріплені на кільцеподібному поршні. При цьому в кільцеподібному поршні виконані канавки, в кожній з яких розташовані по два з'єднаних між собою компресійних півкільця, а у втулках виконані канали підведення і відведення газу, а в місці з'єднання компресійних півкілець установлена розтискувальна пружина.

В другому варіанті поставлена задача вирішена в тороїдальному універсальному механізмі, що містить закріплений на станині пустотілий тороїдальний блок поршня, виконаний з двох з'єднаних між собою частин, обмотку розташовану на пустотілому тороїдальному блоку поршня, виконану у вигляді трьох секторів, реле адаптації, систему розподілу струму, кільцеподібний поршень, розташований усередині пустотілого тороїдального блока поршня, який спирається на втулки, робочі камери, розташовані між внутрішньою поверхнею пустотілого тороїдального блока поршня і кільцеподібним поршнем, маховик, розташований над пустотілим тороїдальним блоком поршня, збалансовані між собою зовнішні магніти, закріплені на маховику і внутрішні магніти, закріплені на кільцеподібному поршні, при цьому обмотка кожного сектора сполучена з відповідним реле адаптації кожне з яких з'єднано з системою розподілу струму, в кільцеподібному поршні виконані канавки, в кожній з яких розташовані по два з'єднаних між собою компресійних півкільця, а у втулках виконані канали підведення і відведення газу, а в місці з'єднання компресійних півкілець установлена розтискувальна пружина.

Окрім того, в тороїдальному універсальному механізмі як за першим, так і за другим варіантами кожне компресійне півкільце виконане таким чином, що один кінець його має шип, а другий кінець - паз.

Тороїдальний універсальний механізм зображений на кресленнях, де: фіг.1 - вигляд механізму в поперечному перерізі (варіант 1); фіг.2 - вигляд механізму в поздовжньому перерізі (варіант 1); фіг.З - вигляд механізму зі штуцером подачі масла (варіанти 1, 2); фіг.4 - вигляд механізму в поздовжньому перерізі: компресійні півкільця знаходяться в стисненому і розтиснутому положенні (варіанти 1, 2); фіг.5 - вигляд "В" на фігурі 4 (варіанти 1 і 2); фіг.6 - вигляд компресійних півкілець (варіанти 1 і 2); фіг.7 - вигляд механізму з патрубком підведення стиснутих газів (варіанти 1, 2); фіг. 8 - вигляд механізму з патрубком відведення газів (варіанти 1 і 2); фіг.9 - вигляд канавки з компресійними півкільцями і розтискувальною пружиною (варіанти 1 і 2); фіг. 10 - схема використання механізму як двигуна (варіанти 1, 2); фіг.11 - вигляд механізму у поперечному перерізі (варіант 2); фіг. 12 - вигляд механізму, який використовується як електро - генератор (варіант 2).

Тороїдальний універсальний механізм за ПЕРШИМ варіантом містить станину 1, на якій закріплений пустотілий тороїдальний блок поршня 2.

Пустотілий тороїдальний блок поршня 2 складається з двох частин: нижньої З і верхньої 4, з'єднаних між собою з'єднувальним елементом 5.

Усередині пустотілого тороїдального блока поршня 2 розташований кільцеподібний поршень 6, який має форму тора і який спирається на три втулки 7. У кільцеподібному поршні б по його окружності виконані шість канавок 8 (фіг. 96), в яких розташовані компресійні півкільця 9 (фіг.5в, За). У кожній канавці 8 розташовані два компресійні півкільця 9, а всього компресійних півкілець У дванадцять штук. Кожне компресійне півкільце 9 виконано таким чином, що один бо кінець його має форму шипа 10 (фіг.6, вид Б), а другий кінець має форму паза 11 (фіг.б, вид А).

Компресійні півкільця 9 установлені в канавці 8 таким чином, що шип 10 одного компресійного півкільця 9 входить в паз 11 іншого компресійного півкільця 9. У місцях з'єднання компресійних півкілець 9 розташована пружина 12, яка розтискає компресійні півкільця 9.

У втулках 7 виконані канали підведення 13 (фіг.7), канали для відведення газу 14 (фіг.8), штуцер подачі масла 15 (Фіг.3). Над пустотілим тороїдальним блоком поршня 2 на маховику 19 розташовані зовнішні магніти 16. Усередині пустотілого тороїдального блока поршня 2 на кільцеподібному поршні 6 розташовані внутрішні магніти 17. Зовнішні 16 і внутрішні 17 магніти збалансовані між собою. Для забезпечення обертання маховика 19, між маховиком 19 і пустотілим тороїдальним блоком поршня 2, установлений підшипник 18. Між пустотілим тороїдальним блоком поршня 2 і кільцеподібним поршнем 6 розміщені робочі камери 20 (три камери).

Для пояснення роботи механізму в режимі двигуна на фіг. 10 показані резервуар подачі стиснутих газів 21, резервуар відведення газів 22, перевідний клапан 23 і механізм для перетворення енергії стиснутих газів в механічну енергію 24.

Тороїдальний універсальний механізм за ДРУГИМ варіантом (фіг.11, 12) відрізняться від механізму за першим варіантом тим, що на пустотілому тороїдальному блоці поршня 2 змонтована обмотка 25, яка виконана у вигляді трьох секторів: умовно перший сектор 26, умовно другий сектор 27, умовно третій сектор 28.

Обмотка 25 кожного сектора 26, 27 і 28 сполучена з відповідним реле 29, кожне з яких з'єднано з системою 30 розподілу електричного струму між споживачами.

Тороїдальний універсальний механізм за ПЕРШИМ варіантом може працювати як компресор і як двигун.

Робота механізму як компресора.

Маховик 19, отримуючи від зовнішнього приводу обертальний рух, передає його за допомогою збалансованих зовнішніх 16 і внутрішніх 17 магнітів кільцеподібному поршню 6, який знаходиться усередині пустотілого тороїдального блока поршня 2. Кільцеподібний поршень 6 утримується в певному положенні за допомогою втулок 7. Втулки 7, утримуючи кільцеподібний поршень 6 в певному положенні, створюють між пустотілим тороїдальним блоком поршня 2 і кільцеподібним поршнем 6 простір - робочі камери 20. На кільцеподібному поршні 6 нарізані

Зо шість канавок 8, в які вставлено дванадцять компресійних півкілець 9. При проходженні втулок 7 компресійні півкільця 9 стискаються, після проходження втулок 7 - розтискаються під впливом пружини 12, виконуючи функцію кругових лопатей. На кожному з компресійних півкілець 9 для створення герметичності є з одного боку шип 10 з іншого боку паз 11, що дозволяє не втрачати герметичність при зміні діаметра компресійних півкілець 9. При обертанні кільцеподібного поршня 6 компресійні півкільця 9 затягують гази через канали підведення газу 13 і виштовхують їх через канали відведення газу 14.

Використання механізму як двигуна.

Стиснуті гази з резервуара подачі 21 (фіг. 10) через канали підведення газів (фіг.7) 13, які знаходяться у втулках 7 надходять в робочі камери 20. У робочих камерах 20 гази тиснуть на кругові лопаті. Кругові лопаті - розтиснуті компресійні півкільця 9, які розтискаються за рахунок роботи пружини 12.

Компресійні півкільця 9 знаходяться в канавках 8. Кожне з компресійних півкілець 9 має з одного боку шип 10, з іншого боку паз 11.

Така конструкція дозволяє змінювати діаметр не втрачаючи герметичності. Канавки 8 (шість канавок) нарізані в кільцеподібному поршні б, який має форму тора.

Кільцеподібний поршень 6 знаходиться усередині пустотілого тороїдального блока поршня 2, який має форму порожнистого тора.

Кільцеподібний поршень 6 утримується в певному положенні втулками 7. За рахунок втулок 7 між кільцеподібним поршнем 6 і пустотілим тороїдальним блоком поршня 2 створюється робоча камера 20.

Гази, пройшовши через робочі камери 20, штовхають розкриті компресійні півкільця 9 і виходять через канали для відведення газів 14, що знаходяться у втулках 7, змушуючи кільцеподібний поршень 6 обертатися усередині пустотілого тороїдального блока поршня 2.

При проходженні втулок 7 компресійні півкільця 9 стискаються і ховаються в канавках 8.

Пройшовши втулки 7 компресійні півкільця У розтискаються за рахунок роботи пружини 12.

Усередині кільцеподібного поршня б знаходяться внутрішні магніти 17, на маховику 19 знаходяться зовнішні магніти 16. Внутрішні магніти 17 ії зовнішні магніти 16 збалансовані між собою.

Гази, надходячи через канали підведення газів 13, які знаходяться у втулках 7 і проходячи бо через робочі камери 20, штовхають розкриті компресійні півкільця 9, виходять через канали відведення газу 14 і надходять в резервуар відведення газів 22 (фіг. 10). При створенні певного тиску в резервуарі відведення газів 22 спрацьовує перевідний клапан 23, який перекриває резервуар подачі стиснутих газів 21 і направляє гази з резервуара відведення газів 22 до каналів підведення газів 13 механізму для перетворення енергії стиснутих газів в механічну енергію 24, дозволяючи використовувати тиск неодноразово, після чого гази викидаються в атмосферу.

Тороїдальний універсальний механізм за ДРУГИМ варіантом може працювати як електрогенератор, а також як двигун і електрогенератор одночасно.

Робота механізму як електрогенератора за допомогою стиснутих газів здійснюється в наступному порядку.

Стиснуті гази з резервуара подачі 21 (фіг. 10) через канали підведення газів 13 (фіг.7), які знаходяться у втулках 7, надходять в робочі камери 20.

Гази, пройшовши через робочі камери 20, штовхають розкриті компресійні півкільця 9 і виходять через канали для відведення газів 14, що знаходяться у втулках 7, змушуючи кільцеподібний поршень 6 обертатися усередині пустотілого тороїдального блока поршня 2.

При проходженні втулок 7 компресійні півкільця 9 стискаються і ховаються в канавках 8.

Пройшовши втулки 7 компресійні півкільця 9 розтискаються за рахунок роботи пружини 12.

Усередині кільцеподібного поршня б знаходяться внутрішні магніти (або феромагнітні сердечники) 17, які під дією стислих газів обертаються разом з кільцеподібним поршнем 6 усередині пустотілого тороїдального блока поршня 2.

На пустотілому тороїдальному блоці поршня 2 (фіг.12) на ділянках секторів 26, 27, 28, змонтовані обмотки 25. Внутрішні магніти 17, наприклад, феромагнітні сердечники (в даному випадку три шт.), при русі усередині обмоток 25 виробляють електричну енергію, яка проходить через реле 29 і надходить в систему 30 (фіг. 12), яка розподіляє електричний струм між споживачами.

Робота механізму як двигуна та електрогенератора одночасно здійснюється в наступному порядку.

Стиснуті гази з резервуара подачі 21 (фіг. 10) через канали підведення газів (фіг.7) 13, які знаходяться у втулках 7, надходять в робочі камери 20. В робочих камерах 20 гази тиснуть на

Зо кругові лопаті - розтиснуті компресійні півкільця 9, які розтискаються за рахунок роботи пружини 12.

Компресійні півкільця 9 знаходяться в канавках 8. Кожне з компресійних півкілець 9 має з одного боку шип 10, з іншого боку - паз 11.

Така конструкція дозволяє змінювати діаметр не втрачаючи герметичності. Канавки 8 (шість канавок в даному прикладі) нарізані в кільцеподібному поршні б, який має форму тора.

Кільцеподібний поршень 6 знаходиться усередині пустотілого тороїдального блока поршня 2, який має форму порожнистого тора.

Кільцеподібний поршень 6 утримується в певному положенні втулками 7. За рахунок втулок 7 між кільцеподібним поршнем 6 і пустотілим тороїдальним блоком поршня 2 створюється робоча камера 20.

Гази, пройшовши через робочі камери 20, штовхають розкриті компресійні півкільця 9 і виходять через канали для відведення газів 14, що знаходяться у втулках 7, змушуючи кільцеподібний поршень 6 обертатися усередині пустотілого тороїдального блока поршня 2.

При проходженні втулок 7 компресійні півкільця 9 стискаються і ховаються в канавках 8.

Пройшовши втулки 7 компресійні півкільця У розтискаються за рахунок роботи пружини 12.

Усередині кільцеподібного поршня б знаходяться внутрішні магніти 17, на маховику 19 знаходяться зовнішні магніти 16. Внутрішні магніти 17 і зовнішні магніти 16 збалансовані між собою і обертальний момент передається на маховик 19.

Одночасно внутрішні магніти 17, які знаходяться усередині кільцеподібного поршня 6, що утримується втулками 7 усередині тороїдального блока поршня 2, проходячи крізь обмотки 25, які змонтовані на тороїдальному блоці поршня 2, в секторах 26, 27, 28 утворюють електроенергію, яка пройшовши реле адаптації 29 надходить в систему споживання електроенергії.

Claims (4)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Тороїдальний універсальний механізм, що містить закріплений на станині пустотілий тороїдальний блок поршня, виконаний з двох з'єднаних між собою частин, кільцеподібний поршень, розташований усередині пустотілого тороїдального блока поршня, який спирається на бо втулки, робочі камери, розташовані між внутрішньою поверхнею пустотілого тороїдального блока поршня і кільцеподібним поршнем, маховик, розташований над пустотілим тороїдальним блоком поршня, збалансовані між собою зовнішні магніти, закріплені на маховику, і внутрішні магніти, закріплені на кільцеподібному поршні, при цьому в кільцеподібному поршні виконані канавки, в кожній з яких розташовані по два з'єднаних між собою компресійних півкільця, а у втулках виконані канали підведення і відведення газу, при цьому в місці з'єднання компресійних півкілець установлена розтискувальна пружина.

2. Механізм за п. 1, який відрізняється тим, що кожне компресійне півкільце виконано таким чином, що один кінець його має шип, а другий кінець - паз.

З. Тороїдальний універсальний механізм, що містить закріплений на станині пустотілий тороїдальний блок поршня, виконаний з двох з'єднаних між собою частин, обмотку, розташовану на пустотілому тороїдальному блоці поршня, виконану у вигляді трьох секторів, реле адаптації, систему розподілу струму, кільцеподібний поршень, розташований усередині пустотілого тороїдального блока поршня, який спирається на втулки, робочі камери, розташовані між внутрішньою поверхнею пустотілого тороїдального блока поршня і кільцеподібним поршнем, маховик, розташований над пустотілим тороїдальним блоком поршня, збалансовані між собою зовнішні магніти, закріплені на маховику, і внутрішні магніти, закріплені на кільцеподібному поршні, при цьому обмотка кожного сектора сполучена з відповідним реле адаптації кожне з яких з'єднано з системою розподілу струму, в кільцеподібному поршні виконані канавки, в кожній з яких розташовані по два з'єднаних між собою компресійних півкільця, а у втулках виконані канали підведення і відведення газу, при цьому в місці з'єднання компресійних півкілець установлена розтискувальна пружина.

4. Механізм за п. 3, який відрізняється тим, що кожне компресійне півкільце виконано таким чином, що один кінець його має шип, а другий кінець - паз. ї 4 Я Бя ї ой ; й Й Я Ї х Її С х Кі т : Ку се я ? с Я 2. ге осі й ра ЖК Х Як а рі ки Мои З е ре З а, кож В і во р В ЕНН чі Ж і Се ій ск Ве М ЕЕ лес не уер форте етно реесоненетест ен феоекей Б ук о мур Мо А ссиисииі о у я Ся на у ! У и оии х о ДИ : Я шк кож Я я рі му я Я б, М. б, Фіг. 1