WO2015037971A1 - Гидравлические устройства для получения энергии с помощью молекулярных сил молекул жидкостей - Google Patents
Гидравлические устройства для получения энергии с помощью молекулярных сил молекул жидкостей Download PDFInfo
- Publication number
- WO2015037971A1 WO2015037971A1 PCT/LV2014/000008 LV2014000008W WO2015037971A1 WO 2015037971 A1 WO2015037971 A1 WO 2015037971A1 LV 2014000008 W LV2014000008 W LV 2014000008W WO 2015037971 A1 WO2015037971 A1 WO 2015037971A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- liquid
- pressure
- forces
- membrane
- chambers
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B17/00—Other machines or engines
- F03B17/02—Other machines or engines using hydrostatic thrust
- F03B17/04—Alleged perpetua mobilia
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2250/00—Geometry
- F05B2250/80—Size or power range of the machines
- F05B2250/82—Micromachines
Definitions
- Hydraulic devices for generating energy through the molecular forces of liquid molecules
- Hydraulic devices of this kind have been proposed by the author since 2006 in the applications PCT / LV 2006/000007, PCT / LV 2008/000001, PCT / LV 2009/000001 and PCT / LV 2011/000002 and have been finalized each time, while in regional applications P-13- 133 and R-14-30, the final version of obtaining cheap, environmentally friendly energy was not determined. This is the purpose of this development.
- a way to achieve this goal is to create structures in which the extremely weak forces of the microworld (molecular interaction of molecules at the boundary of different aggregate states of substances) due to the ordering of their action could create significant efforts to move macrobodies.
- the presence of surface tension on the surface of spherical forms of liquid indicates that in the general case the water molecule can have the form of a truncated pyramid (as in the sphere of a mole of water), in which the vertex directed to the center of the sphere of the mole has a smaller relative area of its base, the smaller the radius of the sphere (Fig. 4 - c)
- the altered configuration of molecules in the layers of spheres near the center brings the centers of molecular interaction forces closer together, increasing their magnitude many times. Under certain conditions, this can manifest itself on the scale of the macrocosm, bearing in mind that, in the boundary layer of a liquid, its molecules transmit pressure force strictly normal to the surface and thereby allow their total manifestation to be detected.
- the first device is based on this.
- the forces of the boundary layer are symmetrically redistributed among the layers and are completely neutralized depending on the size of the molecules in the layers and are not available for direct measurements.
- a completely different picture is observed in the sphere of a mole of liquid, where the forces of the molecules of the boundary layer are oriented normal to the surface of the sphere of the mole and thus deform the cubes of the molecules, turning them into truncated pyramids, as in Fig. 4-c.
- the first type is a pulse pressure to torque converter, where the pressure at its inlet - (tube (1) in Figs. 1 and 2) is created either by a liquid column or enters through valve (2) Fig. 3 from another pressure source.
- the second type is a direct-flow engine, when the fluid flow pipe with the nozzle at the end is directly attached to the sphere of ultimate compression (otherwise, molecules with uncompensated bonds that fall into this gap can significantly weaken the flow force) and provided that “fresh” fluid flows continuously under the boundary layer.
- the third type is a traction device consisting of a powerful metal plate with dense rows on one side of its flat part of the rods about 1 mm long and of the same diameter with spherical or cylindrical capsules mounted on them, with a diameter of about 3 mm (Fig. 4 - d and 4 - f) from a waterproof mesh and filled with liquid - or to obtain a torque, as in Fig.
- the viability of the first type of engine is mainly determined by the characteristics of the fluid pressure transducer at its torque input. As an option, these are converters of the same type (Fig. 1 and Fig. 2), differing only in the way they transfer forces to the rod (10). These forces arise with the valve open (2) due to the appearance of pressure in the chamber (3) and successively located annular membrane chambers (8). This pressure causes the chambers (8) to be opened, connected to the rod (10) and rod (9), rigidly connected to the piston (7), squeezing water out of the chamber (5) due to the large difference between the piston areas (7) and the planes of the membrane chambers ( 8).
- valve (16) opens and under the action of the rod (10) of a similar installation through the crankshaft or by tight coupling, but acting in antiphase (due to the valve (2) of this installation opening at that moment), the membrane chambers (8) are compressed and squeezed out under zero pressure (or 1 atm.) water (runoff) partly into the chamber cavity (5), partly through the valve (16) to be sent to the storage tank (26) through the tube (25).
- the point of using the chamber (5) and the piston (7) is to reduce the water consumption in the working cycle (run-off) to a minimum due to a slight loss of installation power. In this case, the benefit will be greater, the greater the pressure will be behind the valve (2).
- the device consists of a water pressure pipe (1) with an inlet valve (2), hermetically connected to the body (3) of the device, with a sealed connection to the annular membrane chambers (4) arranged in series one below the other, forming one common membrane chamber .
- This is necessary so that, even with minor extensions of individual annular chambers, the lower plane of the common membrane chamber through the power rod (10) and rod (9) has sufficient travel to transmit forces from the total pressure forces from each annular membrane chamber with a minimum voltage of bends of the annular chambers to ensure continuous operation without permanent deformation.
- the piston diameter of this chamber must be such that when it is equal to the displacement of the power rod (10), the volume of the liquid displaced by the piston (7) is equal to or close to the volume of discharging (variable volume of the common membrane chamber).
- each of the gears starting from the first (top) must have its own reduction (transmission) coefficient - from (1 to p), (2 to p) and up to (p-1 to p ), where n is the number of power rings (8)
- the linear reciprocating movement of the rod (10) with the help of a linear gear (17) and ratchet mechanisms (13) is converted into torque.
- These converters can work effectively from water pressure in pipes laid in the mountains to high-altitude sources with low debit, which is very important ecologically.
- the possibility of significantly reducing the operating time in the proposed converters when they are fed with liquid under high pressure poses the problem of finding an environmentally friendly source of such pressures.
- Fig. 3 It may be a facility using the effect of producing ultrahigh pressure in the central part of the spherical volume of a liquid surrounded by a gas, as described above.
- a device which creates high pressure due to molecular forces, is proposed in Fig. 3 and consists of a tank (26) connected by a tube (30) to an open reservoir (27) of primary pressure of water by a hemisphere (29) from waterproof mesh reinforced with a metal shell on the outside, with holes (28) for access of water under the mesh.
- Through pipes (24) water enters a series of spherical metal reservoirs (21), lined with a waterproof mesh from the inside and mounted on larger reservoirs similar to these (22), which actually create fairly large spherical liquid nuclei with the maximum possible compression.
- the extremely compressed liquid of the cores of the reservoirs (22) communicates with the compressed liquid accumulator (20).
- the valve (19) the liquid under high pressure flows either directly into the expansion nozzle, which creates thrust, or into the expansion tank (18), which has a capacity corresponding to the selected parameters of the pressure transducer in torque and the required number of ultimate compression tanks (22).
- the total weight of the device is within 30 kg, with a power of about 25 kW, which means that with 4 installations it is not very different from a conventional diesel engine.
- the pressure generator in the liquid turns into a ramjet engine for ships. Then positions (2), (16), (25) will not be needed, but it is necessary to add a seawater supply device.
- the third type of engine is presented in pnc.4-f, where the electric generator (34) is connected by an axis to the platform, on which the cylinders (33) filled with water are located, as in position (32), fitted inside by a waterproof mesh (36), with water supply through the axis of the platform (38) along a special tubule (37), under a small pressure from centrifugal force during rotation, to the boundary layer, under the net, as water decreases from the sphere due to evaporation and withdrawal gases through fittings (35).
- the emerging efforts will be considered in Fig. 4 - d, representing the cross section of cylinders (32).
- the inner cavity is occupied for a quarter by a metal base (31) Fig.
- the liquid is conventionally divided into three parts.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
В этом изобретении предложено использовать внутреннюю энергию молекул, или, более точно, Ван-дер-Ваальсовы силы межмолекулярного взаимодействия граничного слоя жидкостей, чтобы произвести энергию. Эти силы являются чрезвычайно маленькими, и они действуют в микромире, в масштабе молекул, взаимодействующих только с молекулами самой близкой окружающей среды, воздействуя непосредственно на соседние молекулы разнонаправлено. Только граничные с другой средой (в другом агрегатном состоянии) молекулы жидкости передают свое давление строго по нормали. Это свойство и легло в основу предлагаемых устройств, позволяющих получить кумулятивный эффект от разнонаправленных и очень малых сил микромира, благодаря строгой ориентации молекул жидкости в пространстве. В предложенных устройствах жидкость используется не только как рабочая масса, но также и как "топливо". На выработку энергии затрачивается внутренняя энергия жидкости.
Description
Гидравлические устройства для получения энергии с помощью молекулярных сил молекул жидкостей
Описание изобретения
Гидравлические устройства подобного рода предлагались автором с 2006года в заявках PCT/LV 2006/000007, PCT/LV 2008/000001, PCT/LV 2009/000001 и PCT/LV 2011/000002 и всякий раз дорабатывались, пока в региональных заявках Р-13-133 и Р-14-30 не определилась окончательная версия получения дешёвой, экологически чистой энергии. В этом заключается цель настоящей разработки. Способ достижения этой цели - создание конструкций, в которых крайне слабые силы микромира (молекулярного взаимодействия молекул на границе разных агрегатных состояний веществ ) за счёт упорядочения их действия могли создать значительные усилия для перемещения макротел. Впервые такая возможность была описана в 18 веке Блезом Паскалем в опыте с бочкой и получила название гидростатический парадокс. Таким образом, проявление этих сил давно известно, но неизвестно главное - их природа и потому неизвестен механизм их самовосстановления Тем не менее, это не является препятствием для их успешного использования в жидкостях в гидравлических устройствах от ГЭС до бустеров, правда, не в качестве источника энергии, а как рабочее тело. В нашем же случае на выработку энергии затрачивается внутренняя энергия жидкости. Поводом к этому послужил прикидочный расчёт потенциальной энергии в одном моле воды за счёт сил сжатия граничного слоя молекул. Как будет показано ниже, она составляет величину порядка 2кДж, из которых около ЮОДж составляет кинетическая энергия, затрачиваемая на подвижку и поджатие молекул
моля. Поэтому граничные молекулы потоянно ослабляются и более массово участвуют в процессе испарения, а может и в распаде на атомы. Всё это в природе происходит в планетарном масштабе, но не необратимо, иначе, в конечном счёте, была бы замечена убыль воды. Но этого нет, значит на восстановление энергии молекул, которая постоянно растрачивается на сжатие веществ в агрегатном состоянии жидкости, постоянно идёт подпитка энергией. Скорее всего это обеспечивается влиянием космоса. Это могут прояснить специальные исследования. Отсюда, прежде чем говорить об устройствах, вникнем в суть явлений микромира жидкостей. Внутри жидкости эти силы компенсируются и только пограничный слой молекул на границе с газовой средой или с твёрдым телом имеет нескомпенсированную силовую связь - 36,5. 10~3 Н/м, (в опытах при разрыве молекулярной плёнки она вдвое больше). Известно, что столб воды высотой в 10м. в поле тяготения земли на дне создаёт давление в 1 атм (105Па). При этом других давлений не обнаруживается. В то же время водяной шарик диаметром около 3-х см (размер моля), в газовой среде имеет давление от 1,18.108 Па ( на оболочке) до 20,6.108 Па ( модуль упругости К) внутри небольшого ядра. И тут в нелинейном замкнутом пространстве молекулярные силы начинают себя проявлять и очень сильно. Это прос еживается и в простом столбе жидкости. Пусть столб воды (рис.4 - а) высотой 10м, состоящий в поперечнике из одной молекулы с d , = 3,85.10~10м и объёмом её W,=2,98854.10'29M3. Число молекул в нём 10м. /3,85.10 ~10м.=2,5974.1010шт. и при молярной массе 18,016.10~2Н, вес молекулы в поле гравитации fg=2,99.10"25H и вес 10м столба молекул составит 7,7693428.10"15 Н. Проекция сферы молекулы тт.г2=11,64.10"20м2 и давление их столба Р=0,67.105Па, (известная
константа 105Па.). Это объясняется тем, что в этих расчётах мы не учли Ван-дер-Ваальсовы силы молекулярного взаимодействия, в том числе силу граничного слоя молекул. В пересчёте силы на разрыв погонного метра (73.10 ~3 Н/м) водяной ленты на одну молекулу слоя мы получаем f | = 1,1315.10 11 Н, что почти на 4-ре порядка превышает вес этого столба молекул воды (10м). Эта сила, сжимая молекулы жидкости, подводит их в зону «эффективного диаметра молекул», где силы взаимного притяжения компенсируются силами их взаимного отталкивания, а совместное их действие приводит к тому, что реальная конфигурация молекул не сфера, а, скорее, куб (рис.4 -Ь), равный по объёму сфере свободной молекулы без внешнего сжатия w j = L3=2,98854.10~29 м3 и гранью L=3,10327.10~10 м. Но теперь число молекул в столбе (10м) иное, а именно 3,22240.1010шт. и вес их столба 9,6388.10"15Н. При площади стороны куба 1_2=9,6302846.10~20м2 давление столба составляет 1,000866.105Па, что и имеем на практике. В этом процессе мгновенного сжатия (в нашем случае по высоте столба молекул) мы наблюдаем только силу гравитации, силы молекулярного взаимодействия в данном случае неощутимы. Если силы макромира (гравитации, инерции, центробежные и т.д.) воздействуют на массу вещества строго по направлению действия их вектора, то силы молекулярного взаимодействия действуют только в масштабах микромира, воздействуя непосредственно на соседние молекулы жидкости разнонаправленно. Только граничные с другой средой (в другом агрегатном состоянии) молекулы жидкости передают своё давлени строго по нормали. Это свойство и легло в основу предлагаемых устройств, позволяющих получить кумулятивный эффект от разнонаправленных и очень малых сил микромира благодаря строгой
ориентации молекул жидкости в протранстве. В то же время наличие поверхностного натяжения на поверхности сферических форм жидкости свидетельствует о том, что в общем случае молекула воды может иметь вид усечённой пирамиды ( как в сфере моля воды ), у которой вершина, направленная к центру сферы моля имеет тем меньшую площадь относител ьно её основания, чем меньше радиус сферы (рис.4 - с) Изменённая конфигурация молекул в ближних к центру слоях сфер приводит к сближению центров сил молекулярного взаимодействия, многократно увеличивая их велич ину. Это при известных условиях может проявить себя в масштабах макромира, имея в виду то, что в граничном слое жидкости молекулы её передают силу давлен ия строго по нормали к поверхности и тем позволяют уловить их суммарное проявление. Сила граничного слоя молекул жидкостей в малом объёме (моль) не полностью компенсируется силами отталкивания молекул и затрачивается на деформацию молекул - из кубиков в усечённые пирамидки. Этим объясняется слабая сжимаемость капельных жидкостей, определяемая формулой объёмного сжатия Δ\Λ/= \Λ/ΔΡ/Κ. Объём моля воды в воздухе в виде сферы W = 18.10~6м3 с внутренним ядром Δνν = 1,03.10~6 м3 при ΔΡ = 1,18.108Па, К = 20,6 .10 8 Па, откуда г я = 0,00626м и s я = 4,92.10~4 м2. Известно, что молекулы граничного слоя в сфере моля воды, окружённой вакуумом (или парами с газом), внутри его сферы создают давление свыше 10.108Па . Уменьшение моля на AW = 1,03.10"6 м3 происходит из-за более сильного сжатия его ядра, ибо в его центр (рис.4 - d) направлены векторы всех сил сжатия, вплоть до создания критического значения этого давления - 20,6.10 8 Па. Как известно, на расщепление на атомы одного моля воды необходимо 286кДж, тогда на сжатое ядро моля
выпадает 15.8кДж. Внутренняя энергия сферы моля воды в вакууме от действия силы граничного слоя (при более точном
Р= fi/si = 1,1315.10 -11 Н / 9.63.10 -20 м 2= 1,174974. 10 8Па)
W.P = 18.10 6 м 3 х 1.174974.10 8 Па = 2114,95Дж. Под этим давлением объём моля уменьшается на Δ\Λ/=1,026675.10 ~6 м3 и равен W r= W - Aw = 18. 10 _6 м 3 - 1,026675. 10 ~6 м 3 =16,9733.10 ~6 м 3 и удерживает чуть уменьшенное ядро Aw^ 0,9681.10 ~6м3. Отсюда потенциальная энергия предельно сжатого ядра моля составит wx х К = 0,9681.10~6 м 3 х 20,6.108Па = 1994,ЗДж и меньше потенциальной энергии моля от давления граничного слоя на 120,65Дж, предположительно, за счёт перехода в кинетическую энергию при уплотнении молекул моля. Подсчёт показывает, что это так и есть. Для этого определим модуль суммы сил молекул граничной сферы | F | = f , х п сф = 1,1315.10_11Н х 3,4475597.1016шт.= 3,9.105Н, где п сф = Бсф /sM0/1 = 33,2.104м2/9,61.10 ~20 М 2. Тогда работа слоя на сжатие А= | F | xL = 3,9.10 5Н х 3,1.10 ~4 м = 120,9Дж и есть израсходованная кинетическая энергия. Здесь L= Aw /SMon„= 1,03.10~6М3/33,2.10Л 2=ЗД.10"4М, а Емоля=Еядра+А. Здесь прослеживается принципиальная разница в том, как ориентированы силы молекул граничного слоя в столбе жидкости и в сфере моля. В столбе жидкости сжимающие силы направлены в одну сторону, в основном вдоль вектора гравитации, форма сжатых молекул кубик, сжимающийся по линейному закону тем больше, чем ниже по столбу расположена молекула за счёт силы тяжести вышерасположенных молекул. Это своё напряжение нагруженная сверху молекула передаёт соседней с ней молекуле, находящейся с ней в одной горизонтальной плокости, а та, в сою очередь, следующей и так до тех
пор, пока последняя из них не упрётся в стенку сосуда. Так создаётся одинаковое давление на стенки сосуда любого (в пределах разумной практики) размера, зависящее не от массы жидкости, а от высоты столба (гидростатический парадокс). На этом основано первое устройство. Здесь силы граничного слоя симметрично перераспределились по слоям и полностью нейтрализованы в зависимости от размеров молекул по слоям и прямым измерениям недоступны. Совсем другая картина наблюдается в сфере моля жидкости, где силы молекул граничного слоя ориентированы по нормали к поверхности сферы моля и таким образом деформируют кубики молекул, превращая их в усечённые пирамидки, как на рис.4-с. При этом, за счёт появляющегося наклона их боковых граней начинают возникать составляющие круговых сил, сжимающих сферу, так называемое поверхностное натяжение каждого слоя сферы, создающее локальное напряжение по известной формуле р , = 2 а/ г , . Их сумма и создаёт всё возрастающее к центру моля громадные напряжения вплоть до критического - К= 20,б.108Па, что подтверждается расчётами на примере моля воды :
P = Z p i X n = P cp x n = 60,544495Па х 0,342.10 8 шт. = 20,7.10 8 Па, где Σ р i = Рср = (р ! + р я)/2, pi = 2 а/ RMl 2 а = 73.10 _3 Н/м,
RM = 0,016262м и pi = 4,48899 Па, ря = 2 а/ гя = 116,61 Па, при гя = 0,00626м; a n = (RM - гя)/ L ср = 0,01м/2,9231837.10 "10 м, где
1_ср = L х W = 3,1.10 ~10м х 16,973325.10 "6 м 3/ 18.10 "б м 3). Эту силу и предлагается использовать в устройствах, описываемых здесь. Отсюда можно сделать несколько выводов : 1 - устойчивость молекул воды за счёт значительного запаса энергии связи в молекулах и потому способность какое-то время удерживаться на границе сред, 2 - вся
энергия от сжатия жидкости в виде сферы граничным слоем распределена по возрастающей от периферии к центру сферы, 3 повышение температуры воды, приводя к уменьшению а, уменьшают силы сжатия и уменьшают объём сжатого ядра сферы, 4 - отбор мощности продуктивен только из сферы предельно сжатого ядра , 5— дополнительным каналом расходования молекулярной энергии в природе подобные устройства не являются, так как этот расход энергии встраивается в естественный процесс кругооборота воздушно-газовой и водной среды на планете, 6 - необходимо предусмотреть естественную убыль жидкости в устройстве и пополнять расход. В то же время следует, что энергию в пределах нескольких сотен кВт (самую востребованную по величине на практике) с помощью этих сил можно получить путём создания устройств как комбинаций из нужного числа ячеек - молей, поскольку вышеуказанные реалии для моля достоверны. Десяти и более кратное увеличение массы водяной сферы, возможно, упростит задачу. Необходимо только выполнение определённых условий как в композиции пространства, занимаемого жидкостью, так и соотношением площади граничного слоя жидкости с несмачивающим и смачивающим материалами стенок герметичного резервуара. Несжимаемое ядро моля под давлением, равным модулю объёмной упругости воды К, можно принять как смачивающее твёрдое тело и тогда условием высокой концентрации давления в жидкости за счёт молекулярных сил можно считать соотношение площади смачивающей и несмачивающей поверхностей герметичного сферического резервуара, как семь к одному (4n 2 M / 4пг2 я = 6,7). Исходя из вышеизложенного следует, что может быть реализовано 3 типа двигателей, использующих. Ван-дер-Ваальсовы силы в жидкости.
Первый вид - преобразователь импульсного давления в крутящий момент, где давление на его входе - (трубка (1) на рис.1 и 2) создаётся либо столбом жидкости, либо поступает через вентиль (2) рис. 3 от другого источника давления. Второй тип - прямоточный двигатель, когда трубка истечения жидкости с соплом на конце приставлена непосредственно к сфере предельного сжатия (иначе попавшие в этот промежуток молекулы с некомпенсированными связями могут значительно ослабить силу истечения) и при условии непрерывного поступления под граничный слой «свежей» жидкости. Третий вид - тяговое устройство, состоящее из мощной металлической плиты с плотными рядами на одной из сторон её плоской части стерженьков длиною около 1мм и таким же диаметром с насаженными на них сферическими или цилиндрическими капсулами, диаметром около Змм (рис.4 - d и 4 - е) из водонепроницаемой сетки и заполненные жидкостью - или для получения крутящего момента, как на рис.4- f, где плита с цилиндрическими капсулами (33) связана осью с электрогенератором (34). Жизнеспособность первого типа двигателя в основном определяется характеристиками преобразователя давления жидкости на его входе в крутящий момент. Как вариант - это однотипные преобразователи (рис.1 и рис.2), отличающиеся только способом нередачи усилий на шток (10). Усилия эти возникают при открытом вентиле (2) вследствие появления давления в камере (3) и последовательно расположенных кольцевых мембранных камер (8). Это давление заставляет разжиматься камеры (8), связанные со штоком (10) и тягой (9), жёстко связанных с поршнем (7), выдавливающем воду из камеры (5) за счёт большой разницы площадей поршня (7) и плоскостей мембранных камер (8). Как выяснили выше, молекулы
воды ниже вентиля (2) под действием линейной силы (допустим, гравитации) в виде кубиков сжаты, примерно, одинаково (мал перепад высоты нижних и верхних слоёв воды). После закрытия вентиля (2) напряжение в воде остаётся до тех пор, пока молекулы воды не примут по закону Гука прежний объём, заставляя дальше разжиматься мембраны (8) и досылая шток (10). После этого открывается вентиль (16) и под действием штока (10) аналогичной установки через коленвал или путём жёсткой связи, но действующей в противофазе (за счёт открывающегося в этот момент вентиля (2) этой установки), мембранные камеры (8) сжимаются и выдавливают под нулевым давлением (или 1 атм.) воду (сработку) частично в полость камеры (5), частично через вентиль (16) для досыла в накопительную ёмкость (26) по трубке (25). Смысл применения камеры (5) и поршня (7) в том, чтобы за счёт незначительной потери мощности установки снизить до минимума расход воды в рабочем такте (сработку). При этом выгода будет тем больше, чем большее давление будет за вентилем (2). В варианте по рис.1 для передачи усилий штоку (10) через несиловые элементы мембран предлагается армирование плоскостей кольцевых мембранных камер с жёсткой связью нижних плоскостей каждой верхней кольцевой мембранной камеры с верхней плоскостью нижерасположенной кольцевой мембранной камеры, а также использовать телескопические соединения этих плоскостей для скольжения по неподвижно закреплённым отсечным цилиндрам (15), рис.1. Отдельно для каждой кольцевой камеры нужно иметь высоту образующей в пределах хода кольцевой поверхности (8) соединения верхней и нижней плоскостей сопряжённых кольцевых камер. Верхняя часть этих цилиндров (15) с помощью стоек (14) жёстко связана
с решётчатым низом цилиндра (5) , жёстко закреплённого с корпусом (3) устройства. Таким образом, устройство состоит из трубы водного напора (1) с впускным клапаном (2), герметично связанных с корпусом (3) устройства, с герметичным же соединением с расположенными последовательно одна под другой кольцевыми мембранными камерами (4), образующими одну общую мембранную камеру. Это необходимо для того, чтобы при даже незначительных расширениях отдельных кольцевых камер нижняя плоскость общей мембранной камеры через силовой шток (10) и штангу (9) имела достаточный ход для передачи усилий от суммарного воздействия сил давления от каждой кольцевой мембранной камеры при минимальной величине напряжения на сгибах кольцевых камер для обеспечения длительной работы без остаточных деформаций. Плоскости кольцевых камер должны быть хорошо армированными и скреплены кольцами (8), скользящими вверх и вниз по образующим цилиндриков (15), жёстко закреплённых кронштейнами (14) с корпусом поршневой камеры (5), так же жёстко связанной с корпусом устройства изнутри, под вентилем (2), но так, чтобы не препятствовать передаче давления от вышестоящего столба жидкости, ибо эта поршневая камера, служащая для отсоса из полостей мембранных камер жидкости во время холостого хода, сверху герметично заглушена относительно внутренней, заполненной жидкостью, полости общей мембранной камеры, но имеет связь через трубку (б) пространства над поршнем (7) с атмосферой. Диаметр поршня этой камеры должен быть таким, чтобы при его ходе, равному перемещению силового штока (10), объём вытесняемой поршнем (7) жидкости равнялся объёму сработки (переменному объёму общей мембранной камеры) или близкой к этому. Второй
вариант устройства представлен на рис.2, где особенно наглядно видна передача возникающей силы давления на нижней плоскости каждой из кольцевых мембранных камер (4) на связанные между собой штангу (9) и шток (10) с помощью редукторов (12), состоящих из линейных шестерён на внутреннем силовом кольце (8) жёстко связывающих края сопряжённых кольцевых мембранных камер круглых шестерён (12) преобразующих разную протяжённость линейного перемещения этих колец в единое движение силовых штанг и штока (9 и 10) с ускорением, соответствующем суммарному ускорению от одновременно действующих сил давления кольцевых мембранных камер Для этого каждый из редукторов, начиная с первого (верхнего) должен иметь свой коэффициент редукции (передачи) - от (1 к п), (2 к п) и до( п-1 к п), где п - число силовых колец (8) Линейное возвратно-поступательное движение штока (10) с помощью линейной шестерни (17) и храповых механизмов (13) преобразуется в крутящий момент. Эти преобразователи могут эффективно работать от давления воды в трубах, проложенных в горах к высокогорным источникам с малым дебетом, что очень важно экологически. Возможность значительного уменьшения сработки в предлагаемых преобразователях при запитывании их жидкостью под большим давлением ставит задачу нахождения экологически чистого источника таких давлений. Им может стать установка, использующая эффект получения сверхвысокого давления в центральной части сферического объёма жидкости, окружённого газом, как было описано выше. Такое устройство, создающее высокое давление за счёт молекулярных сил предлагается на рис.3 и состоит из бака (26), связанного трубкой (30) с открытым резервуаром (27)первичного поддавливания воды полусферой (29) из
водонепроницаемой сетки, армированной снаружи металлической оболочкой, с отверстиями (28) для доступа воды под сетку. По трубкам (24) вода поступает в ряд сферических металлических резервуаров (21), выложенных изнутри водонепроницаемой сеткой и насаженных на более крупные аналогичные этим резервуары (22), собственно и создающие достаточно крупные сферические ядра жидкости с предельно возможным сжатием. С помощью трубок (23) предельно сжатая жидкость ядер резервуаров (22) сообщается с накопителем сжатой жидкости (20). Через вентиль (19) жидкость под высоким давлением перетекает либо сразу в расширительное сопло, создающее тягу, либо в расширительный резервуар (18), имеющий ёмкость соответственно выбранным параметрам преобразователя давления в крутящий момент и необходимому числу резервуаров предельного сжатия (22). При 9-ти резервуарах (22) с объёмом в один моль общий вес устройства - в пределах 30 кг, при мощности около 25кВт, значит при 4-х установках не очень отличается от обычного дизельного двигателя. Если же вместо вентиля (2) рис.3 подсоединить сопло, то генератор давления в жидкости превращается в прямоточный двигатель для судов. Тогда позиции (2), (16), (25) будут не нужны, но необходимо добавить устройство подачи забортной воды.
Третий тип двигателя представлен на pnc.4-f, где электрогенератор (34) соединён осью с платформочкой, на которой расположены заполненные водой цилиндрики (33), как на позиции (32), обтянутые изнутри водонепроницаемой сеткой (36), с подводом воды через ось платформочки (38) по специальному канальцу (37), под небольшим напором от центробежной силы при вращении, к граничному слою, под сеточку, по мере убывания воды из сферы за счёт испарения и вывода
газов через штуцеры (35). Возникающие усилия рассмотрим по рис. 4— d, представляющем поперечное сечение цилиндриков (32). Внутренняя полость занята на четверть металлическим основанием (31) рис.4— d, сверху над ней жидкость условно поделим на три части. Возникающие усилия в жидкости левой и правой сторон направлены встречно и взаимно компенсируются, в верхней части жидкости силы сжатия приложены к верхней части металлического основания (31) и будут зависеть от размеров полости и её конфигурации. Так как силы поверхностного натяжения заметнее всего на малых радиусах сфер или цилиндриков, нагляднее всего показать ожидаемый эффект на цилиндрике с размерами R = Змм, г =1мм (рис.4— d), длиной, пусть, 5мм: F = Р х s, где s = 2тгг/4 х 5.10 ~3 м= 7,85. 10 45 м 2 , а Р =Рср х η , Рср = (а/ R + а/ г).0,5 = 24 Па и n = (R - г)/ L = 2.10 "3 м/ 3,1.10 "10 м = 0,6451612.10 1 , Р = 1,548.10 8 Па, a F = 1216 Н. На практике эта сила будет существенно меньшей из-за влияния толщины нити водонепроницаемой сетки, размеров её просвета, влияния силы тяжести на кривизну граничного слоя молекул. Однако, даже уменьшенная сила по этим причинам пусть даже в сотни раз (что маловероятно) может быть очень эффективно использована.
Claims
Формула изобретения
П.1. Гидравлическое устройство, испльзующее силы межмолекулярного взаимодействия в жидкости, состоящее из герметичных металлических капсул в виде сферы размером около моля или цилиндров несколько больших размеров, внутренняя полость которых состоит из водонепроницаемой сетки или несмачивающего воду (жидкость) материала и заполненные жидкостью (водой), и имеющие отверстие для подпитки жидкостью при её расходе через другое отверстие со вставленной герметично трубкой, один конец которой располагается вблизи центра сферы или оси цилиндра капсул, с количеством последних, определяемом необходимой величиной ожидаемой мощности устройства, а другой конец соединён с накопительной герметичной же ёмкостью для сбора сверхуплотнённой жидкости от выбранного количества капсул и также имеющей стенки из несмачиваемого материала с единственным выходным отверстием для управляемой через вентиль подачи жидкости под высоким давлением либо в сопло, либо через промежуточную ёмкость для выравнивания давления и подачей через выходной клапан жидкости с несколько пониженным давлением на вход блока мемранных камер - преобразователя жидкостного давления в возвратно-поступательное движение поршня , после рабочего хода которого часть сработки при закрывшемся клапане впуска жидкости на рабочий ход через клапан выпуска сработки по трубке возврата жидкости выливается в ёмкость с расходной жидкостью, связанной в свою очередь с открытым резервуаром, который имеет укреплённую на дне с отверстием для подпитки через промежуточные камеры предварительного повышения давления в жидкости, направляемой в вышеописанные капсулы
создания предельного, близкого к величине коэффициента упругости К, полусферу с водонепроницаемой сеткой изнутри и отверстиями для пополнения расхода жидкости в результате продвижения жидкости до сопла или компенсации сработки в мембранной камере.
П.2. Гидравлическое устройство, состоящее из металлических сферических капсул или цилиндров радиусом около 3-х миллиметров с несмачивающей внутренней поверхностью находящейся внутри жидкости и герметично закрепённых на жёсткой плате, имеющей упорядоченные ряды выступов, проникающих с абсолютной герметичностью в полость капсул или со стороны образующей цилиндриков на глубину примерно половины радиусов сфер капсул или полости цилиндриков, через которые нескомпесированные силы граничного слоя создают давление, приводящее через эти выступы создавать тягу и перемещение устройства в пространстве, а при закреплении конца платы на на некоторой оси создающее крутящий момент. п.З. Гидравлическое устройство, преобразующее давление столба жидкости в крутящий момент с помощью последовательно расположенных независимых кольцевых мембранных камер, заполняемых жидкостью через периодически открывающийся впускной клапан от вышестоящего над ним столба жидкости, отличающийся тем, что для получения коэффициента использования энергии жидкостной сработки в течение времени рабочего такта хода общего штока мембранных камер близко к 1 , во внутреннюю полость этих камер предлагается вмонтировать вертикально расположенный цилиндр, закреплённый верхней заглушённой его частью под впускным клапаном
и имеющей отверстие для сообщения внутренней полости этого цилиндра через герметично вставленную трубку с атмосферным воздухом, а в нижней части цилиндра расположен поршень с величиной хода, равному величине перемещения мембранного штока, и жёстко связанным внутри общего мембранного пространства штангой с этим штоком, причём для снижения эффекта завоздушивания полостей мембранной камеры во-внутрь необходимо налить некоторое количество жидкости с тем, чтобы объём перемещаемой ходом поршня жидкости равнялся объёму сработки общей мембранной камеры, а верхние площади кольцевых мембранных камер, составляющие собой общую мембранную камеру, созданы из упругого, высокопрочного листового металла (как вариант, водонепроницаемой сетки), армированного радиальными спицами, связанными жёстким кольцом, проходящим в месте жёсткой связи с радиальными спицами в точках приложения сил давления каждого из образующихся при этом секторов верхней и нижней части площади каждой из кольцевых мембранных камер для телескопической передачи штоку результирующей силы давления, создающей его перемещение. п.4. Гидравлическое устройство по преобразованию давления столба жидкости в крутящий момент, отличающееся тем, что общая мембранная камера, состоящая из п-ного числа последовательно расположенных кольцевых мембранных камер, передаёт возникающее на нижней плоскости каждой из этих камер усилие от появляющегося давления в их полости при открывании вентиля, соединяющего их трубой вертикального столба жидкости, одновременно заполнением этих полостей через кольцевое отверстие, образующееся между внутренним краем верхней круговой плоскости кольцевой мембранной
камеры и образующей полого цилиндра, имеющего диаметр на 2-Змм меньше отверстия верхней мембраны и закреплённого своей нижней частью на ребре концентрического отверстия нижней плоскости кольцевой мембраны и имеющего высоту ниже уровня находящегося выше шестерёнчатой передачи усилий от нижней плоскости кольцевых мембранных камер, представляющей часть фиксированного относительно корпуса устройства каждого из 4-х редукторов на уровне передвижения внутреннего края плоскости каждой из кольцевых мембранных камер с линейной шестерней, сопряжённой с приёмной круговой шестерней для передачи суммарной силы давления от всех кольцевых мембранных камер в соотношении 1 к п, 2 к п, ..п-1 к п последовательно сверху вниз благодаря связи приёмных круговых шестерён с соответствующими линейными шестернями, расположенными по кольцу каждой из плоскостей кольцевых мембранных камер через каждые 90 градусов, расположенными с внутренней части соединения верхней и нижней плоскостей сопряжённых кольцевых камер и тем обеспечивающих одновременную передачу усилий в соответствии с одновременно возникающим давлением в полостях кольцевых мембранных камер от каждой из них на штангу, верхним концом соединённую с поршнем , перемещающимся в цилиндре, закреплённом жёстко с корпусом устройства, обеспечивающим наполнение полостей кольцевых мембранных камер при рабочем ходе штанги (штока) и вытяжку во время холостого хода, а в нижней части соединённую с силовым штоком с закреплёнными на нём линейными шестернями для передачи усилий рабочего хода от второго сопряжённого с ним аналогичного устройства, работающего так же в режиме возвратно-поступательного движения,
но в противофазе, обеспечивающее получение крутящего момента посредством храпового механизма. п.5. Гидросиловое устройство для вырабатывания тягового усилия, отличающееся тем, что в нём с целью удержания в необходимых формах слоев жидкости применяется водонепроницаемая металлическая сетка в виде замкнутой сферы диаметром менее 3-х миллиметров с одним отверстием втрое меньшего диаметра (или цилиндрика тех же размеров с аналогичного размера щелью по образующей), герметично сваренная по краям контура отверстий с листовым нержаеющим металлом, повторяющим форму и профиль, а также герметично сваренная с металлическим сектором размером в одну четвёртую часть полости, на вершине которого расположен шарик выбранного диаметра (для цилиндрика выбранного диаметра металлический цилиндрик с длиной, равной образующей), жёстко связанными с выбранных размеров жёстким основанием, на которое будет воздействовать суммарная сила давления от центра предельно сжатой жидкости, заполняющей внутреннюю полость сферы или цилиндрика, создавая результирующую тягу, причём для связи полости между сеткой и облегающим корпусом необходимо обеспечить отверстием в корпусе связи с атмосферой, а для пополнения расхода жидкости необходима подпитывающая система через капиллярную трубочку непосредственно под сетку от открытого резервуара с жидкостью.
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LVP-13-133 | 2013-09-16 | ||
| LV130133A LV14969A (lv) | 2013-09-16 | 2013-09-16 | Hidrauliska ierīce ar minimālu šķidruma patēriņu, lai iegūtu griezes momentu |
| LVP-14-30 | 2014-04-10 | ||
| LVP-14-30A LV15066A (lv) | 2014-04-10 | 2014-04-10 | Hidrauliska ierīce, kurā enerģijas iegūšanai tiek izmantoti šķidruma molekulu savstarpējās mijiedarbības spēki |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2015037971A1 true WO2015037971A1 (ru) | 2015-03-19 |
Family
ID=52665989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/LV2014/000008 WO2015037971A1 (ru) | 2013-09-16 | 2014-08-18 | Гидравлические устройства для получения энергии с помощью молекулярных сил молекул жидкостей |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2015037971A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117565456A (zh) * | 2024-01-12 | 2024-02-20 | 济南昊中自动化有限公司 | 一种具有自动送料功能的螺旋压力机 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3100965A (en) * | 1959-09-29 | 1963-08-20 | Charles M Blackburn | Hydraulic power supply |
| RU2127373C1 (ru) * | 1998-07-02 | 1999-03-10 | Осауленко Евгений Иванович | Гидроэлектростанция |
| GB2401154A (en) * | 2002-04-15 | 2004-11-03 | Ezra Shimshi | Buoyant-orbicular-seesaw-system (BOSS) |
-
2014
- 2014-08-18 WO PCT/LV2014/000008 patent/WO2015037971A1/ru active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3100965A (en) * | 1959-09-29 | 1963-08-20 | Charles M Blackburn | Hydraulic power supply |
| RU2127373C1 (ru) * | 1998-07-02 | 1999-03-10 | Осауленко Евгений Иванович | Гидроэлектростанция |
| GB2401154A (en) * | 2002-04-15 | 2004-11-03 | Ezra Shimshi | Buoyant-orbicular-seesaw-system (BOSS) |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| KABARDIN O.F. ET AL.: "UCHEBNOE POSOBIE DLYA UCHASHCHIKHSYA, 3-E IZDANIE", PROSVESHCHENIE'',1, vol. 1991, MOSCOW, pages 51 - 53 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117565456A (zh) * | 2024-01-12 | 2024-02-20 | 济南昊中自动化有限公司 | 一种具有自动送料功能的螺旋压力机 |
| CN117565456B (zh) * | 2024-01-12 | 2024-03-26 | 济南昊中自动化有限公司 | 一种具有自动送料功能的螺旋压力机 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7043904B2 (en) | Electrical energy from live loads | |
| US5921082A (en) | Magnetically powered hydro-buoyant electric power generating plant | |
| CN106870259B (zh) | 一种基于恒压储气的两段式储能系统 | |
| US20130240068A1 (en) | Compressed Air Energy Storage | |
| US20110204064A1 (en) | Compressed gas storage unit | |
| EP2971928A1 (en) | Active volume energy level large scale sub-sea energy fluids storage methods and apparatus for power generation and integration of renewable energy sources | |
| US20090152871A1 (en) | Multiple energy inputs hydropower system | |
| US20090293471A1 (en) | Hydraulic motor using buoyant and gravitational forces to generate kinetic energy | |
| CN108708836A (zh) | 一种海洋剖面运动设备及其海洋温差能发电装置 | |
| JP2014515339A (ja) | 流体を貯蔵および送出するためのデバイスならびにかかるデバイス内に収容された圧縮ガスを貯蔵および送出するための方法 | |
| US20150362124A1 (en) | Device for storing and restoring fluids at a near-constant high pressure | |
| CN103339374B (zh) | 利用浮力的设备及其使用方法 | |
| CN106628265B (zh) | 火箭氧箱冷氦增压系统中增压气瓶布置方法 | |
| CN103470432A (zh) | 压力液流发电装置和液体加压喷射装置 | |
| Fu et al. | Design and operational strategy research for temperature control systems of isothermal compressed air energy storage power plants | |
| US20100319339A1 (en) | Hydraulic motor using buoyant and gravitational forces to generate kinetic energy | |
| WO2015037971A1 (ru) | Гидравлические устройства для получения энергии с помощью молекулярных сил молекул жидкостей | |
| WO2007049288A1 (en) | A system for generating continuous energy | |
| US10100683B2 (en) | Compressed gas engine | |
| CN108190048B (zh) | 一种微型模块化丁烷推进系统结构及推进方法 | |
| RU2717424C1 (ru) | Автоматическая приливная гэс с водохранилищем | |
| Ma et al. | Performance investigation of a wave-driven compressed air energy storage system | |
| US20140260230A1 (en) | Horizontal actuation compressed air energy storage system | |
| WO2008002115A1 (fr) | Appareil hydraulique à membrane transformant la force de gravitation en couple de torsion destiné à un moteur sans carburant et moteur correspondant | |
| JP2023507908A (ja) | 水力タービンセット |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 14844602 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 14844602 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |