Способ работы вакуумного двигателя и вакуумный двигатель. Вакуумный двигатель


Вакуумный двигатель. Пожиратель пламени.

Очередная интересная и познавательная игрушка из Китая. Двигатель, но не паровой, не внутреннего сгорания, не Стирлинга, хотя придуман именно Стирлингом.

Оговорка по Фрейду и п. 18

Как и, наверное, большинство читателей, я интересуюсь разными вещами. Всегда есть соблазн и желание приобрести что-то для своего увлечения, либо просто хочется поиграть с приглянувшимся гаджетом, как известно с возрастом лишь меняется цена игрушек.

Обзоры — это совмещение приятного с полезным. Мне нравится делиться своим опытом взаимодействия с различными вещами, спонсорам нравится видимо, как я это делаю, и получается взаимовыгодное сотрудничество. Я никогда не беру на обзор вещи, которые мне не интересны, и с которыми я не хочу провести какое-то время. Как правило я беру вещи, предназначение и характеристики которых я себе неплохо представляю, так я избегаю своего и вашего, мои уважаемые читатели, разочарования в большинстве случаев.

Обзоры я делаю объективно, товары не рекламирую, и моя цель дать вам пищу для размышления, и поделиться своим опытом пользования данной вещи. Читайте, думайте, пишите свое мнение в комментариях — в общении и обмене мыслями рождается истина!

Пара слов о том, что такое вакуумный двигатель (пожиратель пламени) – это двигатель использующий разницу между давлением окружающего воздуха и частичным разрежением (вакуумом) по разные стороны от поршня.

Устройство вакуумного двигателя.

В основе лежит открытое пламя рядом с заслонкой цилиндра, и поршень, находящийся в цилиндре.

Во время фазы 1 (забор продуктов горения), раскаленное пламя попадает в цилиндр, во время движения поршня от заслонки.

Затем (фаза 2) заслонка закрывается и продукты сгорания охлаждаются о стенки цилиндра. Во время охлаждения их объем существенно уменьшается, создается разряжение. Поршень начинает обратное движение к заслонке.

Во время фазы 3, заслонка поднимается и поршень выталкивает остатки продуктов горения наружу.

Так цикл замыкается и дальше по кругу. Работа данного двигателя описывается термодинамическим циклом Отто, также описывающим работу двигателя внутреннего сгорания.

Работа и производительность двигателя зависит от быстрого и эффективного охлаждения стенок цилиндра. Если охлаждение будет медленным или неэффективным, то двигатель работать не будет.

В любом случае КПД такого двигателя мизерный, т.к. свеча горит рядом и греет воздух, и лишь малая часть пламени засасывается внутрь. Такие двигатели не имеют практического применения, и могут лишь поддерживать собственное вращение.

Перейдем к герою сегодняшнего обзора.

Приехал он в коробке из простого картона. Коробка была обернута кучей «пупырок» и сохранила свою форму, несмотря на все тяготы почтового пересыла.

Качество упаковки меня приятно удивило. Все плотно лежало на своих местах в толстом слое формованного вспененного полиэтилена.

В комплект входил сам двигатель, 3 ключа под шестигранник, спиртовая горелка, маленькая бутылочка со смазкой, бутылочка под спирт, и загадочная трубочка, применение которой я так и не нашел.

Порадовала спиртовка с «вечным» фитилем из стальной сеточки

Двигатель стоит на основании из лакированной древесины, снизу 4 резиновые ножки

Двигатель выглядит очень качественно сделанным, производит приятное впечатление.

Оси вращения крепятся через миниатюрные подшипники. Вращение всех узлов двигателя плавное и тихое. Сборка отличная, все чистое, никаких отпечатков пальцев, потеков масла, грязи и т.д. Просто идеально. Основные материалы – сталь, маховики дюраль, противовесы – латунь.

Что меня смутило – отсутствие рубашки охлаждения цилиндра двигателя. Материал цилиндра – сталь, т.е. нагрев будет быстрый, охлаждение посредственное. КПД упадет и двигатель проработает недолго. Ну, это мысли, давайте их проверим на практике.

Наливаем в горелку спирт, поджигаем, крутим колесо – двигатель бодро начинает постукивать. Есть контакт – работает! ☺

Проработал двигатель пару минут, затем ожидаемо цилиндр нагрелся, охлаждение разогретых продуктов горения спирта замедлилось, двигатель плавно остановился. Перерыв на 20 минут на остывание.

Т.к. двигатель образовательный, то возможно это как говорят программисты «не баг, а фича». В конце концов, может это является частью учебного процесса. Можно объяснить устройство двигателя, почему он работает, как проходит изменение сил при изменении температуры стенок цилиндра. И почему двигатель останавливается при нагреве.

Понять, что хотели достичь создатели, не делая охлаждение стенок цилиндра — сложно, к двигателю шла инструкция на чистом китайском языке. Но судя по качеству и продуманности конструкции отсутствие радиатора охлаждения – не ошибка, а специальный расчет.

Как резюме. Двигатель полностью выполняет свою учебно- познавательную функцию. Качество изготовления на высоте, внешний вид очень, как по мне, приятный. Из недостатков можно и нужно отметить краткость его работы. Все же 2 минуты до перегрева это очень мало.

И как с мотором Мендосино из моего предыдущего обзора, напрашивается его ниша. Сам себе не купишь, но в подарок получить будешь рад. Можно дарить такое коллегам по работе или школьникам/студентам.

Всем удачи и больше хороших игрушек в жизни!

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

mysku.ru

ПАРО-ВАКУУМНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ | мир транспорта

i.jpg 15Более 30 лет назад, будучи увлеченным затеей: «Построить свой, самодельный автомобиль.» — столкнулся с проблемой поиска подходящего двигателя.  Мотоциклетный двигатель меня не устраивал, по разным причинам. Автомобильный двигатель был для меня слишком дорогим удовольствием,  да и великоват он был для моей малолитражки. Пришлось призадуматься о том, чтобы сконструировать самодельный, простой двигатель. Можно было, конечно, использовать готовые детали от различных двигателей и собрать двигатель внутреннего сгорания, но мне хотелось создать простой, необычный двигатель, который можно было бы изготовить в домашних условиях. Надо ли говорить о том, как я был поглощен этой идеей. И днем и ночью все мысли мои были направлены на поиски вариантов нового двигателя. Однажды на работе (а работал я в то время художником-оформителем, на Одесском заводе кабельных изделий), обдумывая возможность применения пневмо-двигателя, я вспомнил статью в журнале «Техника Молодежи», в которой приводились примеры нестандартных решений в изобретательстве, когда изобретатели поступали наоборот, чтобы достичь желаемого результата. И я подумал: «В большинстве двигателей используется высокое давление газов, даже в паровом двигателе старались использовать высокое давление пара, а если сделать наоборот? Если использовать вакуум?» Так, постепенно, шаг за шагом, пришел я к идее паро-вакуумного двигателя замкнутого цикла. Чтобы не расписывать все подробности и не испытывать ваше терпение — перейду сразу к делу. Далее представлены схемы и описание двигателя. в том виде, какими они были лет пятнадцать назад.  Все началось с пневмо-двигателя наоборот. То есть, для работы двигателя использовалось не высокое давление газа в баллоне, а частичный вакуум. Работа двигателя обеспечивается разностью давлений: — атмосферного, и в баллоне.                                                                

Одесса 002

  Использование такого двигателя на транспорте, конечно же не целесообразно, из-за ограничения продолжительности его работы, связанного с небольшими габаритами баллона. Увеличение объема баллона тоже не приведет ни к чему хорошему. Вот если в двигатель подавать не атмосферный воздух, а водяной пар, тогда совсем другое дело. Так, постепенно определился один из вариантов паро-вакуумного двигателя,  с использованием жидкого, либо газообразного топлива для нагрева воды до рабочего состояния,  75-95 градусов по Цельсию. Почему именно такая температура? а больше и не нужно.

Одесса 005

  Рассмотрим более подробно принцип работы данного двигателя. Чтобы двигатель заработал, необходимо, между внутренней и внешней оболочками водяного бака, создать частичный вакуум. Почему частичный? да потому, что если перестараться, то оболочки просто сплющит атмосферным давлением. Чтобы этого не случилось, предусмотрен предохранительный клапан 5.  На схеме изображен вакуумный насос, но он предназначен лишь для автоматического поддержания заданного значения вакуума. Создать рабочее разрежение гораздо проще путем впуска небольшой порции пара в пространство между оболочками. После этого,  достаточно лишь дождаться когда пар, охладившись, снова превратится в воду, уменьшившись, при этом, в объеме, в 1600 раз! Итак, между стенками емкости для горячей воды мы имеем область низкого давления, а снаружи — обычное, атмосферное давление воздуха. Разность давлений поддерживается в пределах прочности стенок емкости, с некоторым запасом, чтобы емкость не сплющило атмосферным давлением.  Внутри емкости находится горячая, (75-95 градусов) вода. При открывании вентилей 2 и 3, в рабочих камерах двигателя, разделенных ротором и заслонкой, возникает разность давлений, что приводит в движение ротор двигателя. В зоне вентиля 3 создается разрежение, благодаря которому, вода из емкости начинает поступать в дозирующее устройство, а из него в предварительную камеру парообразования, в которой превращается в пар. Как это происходит и почему вода превращается в пар? Давайте рассмотрим график зависимости температуры кипения воды от давления воздуха. (Источник — книга «Мир воды», автор В.Ф. Дерпгольц, 1979 год)

Одесса 006

На графике четко видно, что с понижением давления воздуха, понижается и температура кипения воды. Следовательно, вода, нагретая до температуры кипения при нормальном атмосферном давлении, попав в камеру с низким давлением воздуха, быстро закипает и превращается в пар. Совершив работу по перемещению рабочего ротора двигателя, пар поступает в охладитель, состоящий из многочисленных трубок, где охлаждается и снова превращается в воду. Из охладителя вода попадает в специальную емкость, а оттуда снова закачивается насосом в основную емкость для воды. Вот, собственно и весь нехитрый процесс  превращения воды в пар и последующее превращение пара снова в воду. Принцип работы паро-вакуумного двигателя думаю вполне понятен по приведенной схеме и более подробных объяснений не требует, но если я что-то упустил и у кого то возникнут вопросы — всегда готов помочь.

Теперь рассмотрим данный двигатель в сравнении с традиционным паровым двигателем и современным двигателем внутреннего сгорания. Сейчас много разговоров о том, что двигатель внутреннего сгорания губит окружающую среду своими ядовитыми выхлопными газами. Учитывая то, что автомобилей сегодня очень много и количество их стремительно увеличивается — угроза экологической катастрофы приобретает все более реальные очертания. Тем не менее, решение этой проблемы оказывается давно уже есть, просто его всячески пытаются скрыть и «похоронить». Я говорю о водородном топливе, которое вполне способно заменить бензин и дизельное топливо уже сейчас, но все попытки воплотить в жизнь эти новшества наталкиваются на жесткую блокировку, вплоть до физического уничтожения изобретателей. АВТО НА ВОДЕ — YouTube

Однако, вернемся к сравнению достоинств и недостатков упомянутых двигателей.

Современный двигатель внутреннего сгорания, за долгие годы своего существования, претерпел много доработок и усовершенствований, «оброс» множеством дополнительных электронных датчиков и устройств, облегчающих его эксплуатацию и обеспечивающих оптимальный режим работы. Все это хорошо. Двигатель достаточно компактен, оснащен эффективной системой шумо-понижения от выхлопа отработанных газов. Достаточно экономичен и так далее. Все мы к нему давно привыкли и не представляем себе автомобиля с другим двигателем. Однако, есть у него и много недостатков. Например;

—   для запуска двигателя обязательно нужен стартер,

— для охлаждения двигателя нужна система охлаждения,

— для трогания с места нужен механизм сцепления,

— для разных режимов движения нужна коробка передач,

— для понижения шума от выхлопа отработанных газов нужна система шумо-понижения,

— высокие обороты двигателя приводят к недолговечности конструкции,

— во время остановок двигатель продолжает работать, что также сказывается на долговечности.

Паровой двигатель лишен всех этих недостатков, он прост конструктивно, надежен и долговечен. Может работать на дешевых видах топлива и экологически чист, то-есть не загрязняет окружающую среду. Современные технологии позволяют сделать его достаточно компактным и безопасным, чтобы использовать на автомобильном транспорте и даже в авиации. Но, паровой двигатель высокого давления по прежнему не экономичен. Кроме запаса топлива, ему нужен еще и запас воды, а это значит, что нужно дополнительное место для емкости, а в зимнее время еще и подогрев этой емкости, чтобы вода не замерзла.

Паро-вакуумный двигатель, сохранил в себе все достоинства парового двигателя, то-есть;

— может работать на любом виде топлива,

— бесшумен и ему не нужны ни стартер, ни сцепление, ни коробка передач, ни глушитель,

— обороты двигателя в три раза меньше, чем у двигателя внутреннего сгорания, а значит и долговечность выше,

И в дополнение к этому, паро-вакуумный двигатель обладает уникальными свойствами, которых нет ни у одного другого двигателя. Использование вакуума вместо высокого давления пара, резко повышает КПД двигателя, поскольку энергозатраты значительно снижаются. Кроме того, мощность двигателя напрямую зависит от прочности материалов, из которых двигатель изготовлен. То-есть, если задать высокое значение вакуума в системе двигателя, то атмосферное давление просто расплющит емкости и трубопроводы системы.

Но самое важное достоинство паро-вакуумного двигателя в том, что он может работать от солнечной энергии. Правда пока лишь в стационарном режиме.

На схеме  (внизу), изображен еще один вариант двигателя, в режиме теплового аккумулятора. Это когда нет дополнительного подогрева воды, а просто в емкость заливается горячая вода. При нормальном, атмосферном давлении, она остается водой, а попадая в емкость с частичным вакуумом — закипает и превращается в пар.

Одесса 003

 В работе двигателя опять таки используется разность давлений — с одной стороны частичный вакуум, а с другой пар, давление которого равно атмосферному. Работать такой двигатель будет до тех пор, пока температура воды не понизится до критической, когда пар уже не будет образовываться при данном значении вакуума.

205441 Представьте себе такую ситуацию; Утром, собираясь на работу, или просто в поездку, Вы проверяете уровень воды в баке автомобиля, если нужно — доливаете из обычного водопроводного крана и подключаете, к бытовой электро-сети, электрический подогреватель воды. Пока Вы завтракаете — вода уже нагрета до рабочего состояния. Вы садитесь в свой автомобиль и бесшумно, именно бесшумно, трогаетесь в путь. Никакого запаха бензина, или соляры. Никакого дыма и  фырчания из выхлопной трубы, никакого стартера, сцепления, коробки передач, и прочих атрибутов современных ДВС. Только две педали; Газ и Тормоз, да рычажок переключения направления движения — «Вперед-Назад». Дозаправиться можно везде и всегда, хоть из лужи воды, (в критической ситуации), а нагреть воду  можно даже и на костре. Ну, это уже в очень крайней ситуации.

Еще хочется добавить, что все пневмо-двигатели, в том числе и паровые, очень просты конструктивно, и потому максимально неприхотливы и надежны. А еще и намного долговечнее двигателей внутреннего сгорания. Ведь ДВС работает, даже во время стоянки. Один английский автолюбитель, всю свою жизнь проездил на паровом автомобиле и ни разу не заглядывал в двигатель, — не было такой необходимости. Потому, что двигатель, даже в максимальном режиме развивает обороты в три раза меньшие, чем ДВС, а во время остановок, двигатель тоже стоит. Вот почему у него такой долгий срок жизни.

Ну вот, пожалуй и все, что я хотел сказать о своей идее Паро-вакуумного двигателя. На практике эта идея не применялась, то-есть рабочей модели двигателя не было изготовлено. Все, что здесь изложено, лишь теоретические рассуждения. Будет работать такой двигатель, или нет — покажет практика. У меня лично нет никаких сомнений в работоспособности этого двигателя и перспективности его применения.

Похожие статьи :  «Имеет ли будущее паровой автомобиль.»

«Солнечная электростанция»

vseotransporte.ru

Вакуумный двигатель — Российская газета

Юрий Бауров уже вошел в историю науки. Правда, не с парадного входа. Он попал в научный бестселлер "Ученые с большой дороги", написанный председателем Комиссии по борьбе с лженаукой, РАН академиком Эдуардом Кругляковым.

- В отличие от других "героев" книги со мной академик обошелся довольно мягко, - замечает Юрий Алексеевич. - Мол, мои эксперименты не укладываются в современные научные представления, а потому их следует проверить в авторитетных лабораториях. С тех пор таких проверок было несколько, результаты опубликованы в известных научных журналах. О чем и сообщил академику, но ответа не получил.

...ЦНИИМаш - организация серьезная. Многие годы была одним из флагманов российской космонавтики. Здесь расположен знаменитый Центр управления полетами. И здесь же заведующий лабораторией Юрий Бауров ведет свои "еретические" исследования, пытаясь понять - возможно ли из физического вакуума получать энергию.

Именно на слове "возможно" настаивают руководители ЦНИИМаша, в частности и его директор, академик РАН Николай Анфимов. (Он вместе с создателем легендарного "Бурана" Г. Лозино-Лозинским написал предисловие к, мягко говоря, спорной книге Баурова.) Сам же автор убежден, что уже черпает энергию из вакуума. Что и продемонстрировал мне в своей лаборатории.

Внешне все выглядело прозаично. Бауров подвел меня к своему двигателю, включил, и через несколько минут датчик показал, что его масса - а она около 90 кг - уменьшилась на 25 грамм.

Кто-то удивится - и все? Все. Сам автор считает результат феноменальным. Но эти граммы вызвали энтузиазм и у руководителей ЦНИИМаша. Они впервые дали "добро" на то, чтобы Бауров "засветил" название уважаемой и осторожной организации, рассказав, что в ее стенах уже многие годы идут такие "бредовые" с точки зрения современной физики эксперименты. Почему?

- Развиваемая двигателем тяга в 30 раз больше, чем у лучших космических электрореактивных установок, с помощью которых корректируют положение аппаратов на орбитах, - объясняет Бауров. По его словам, ракета с таким двигателем сможет перемещаться в космосе вообще без расхода топлива. Только на энергии из вакуума.

Знаменитый фантаст Артур Кларк прогнозировал, что уже в 2010 году человечество сможет "качать" энергию из вакуума, который по латыни означает "ничто". Попытки его запрячь делаются в разных странах. Однако задача столь сложна, что положить на нее жизнь отваживаются лишь отъявленные энтузиасты. Судя по публикациям в научных журналах, Бауров продвинулся на этом пути дальше остальных. Своим "крестным отцом" он считает нобелевского лауреата, академика Александра Михайловича Прохорова, который под свою ответственность рекомендовал его статью в журнал "Доклады Академии наук". В этой первой публикации Бауров застолбил свой приоритет на открытие нового явления природы.

С тех пор выполнено еще несколько работ, каждая из которых, по мнению ученого, дает все новые свидетельства, что найден ключ к вакууму. Скажем, с помощью электромагнитного поля (сам способ воздействия является ноу-хау) можно не только менять массу тел, но и в разы увеличивать кпд энергоустановок. Или влиять на скорость b-распада, что противоречит законам физики.

Почему Баурову удалось опередить других таких же энтузиастов? Его эксперименты базируются на разработанной им теоретической модели вакуума. Кстати, само понятие "физический вакуум" родилось из формул квантовой физики, когда ученым надо было как-то назвать "место", где рождаются элементарные частицы - "кирпичики" нашего мира - и куда они исчезают.

И из формул Баурова совершенно неожиданно "появилась" новая фундаментальная константа нашего мира. Она обладает двумя удивительными свойствами. Всегда направлена к созвездию Геркулеса, к которому, между прочим, летит наша Солнечная система. И самое главное - от нее зависят массы элементарных частиц.

- А это и есть ключ к вакууму, - говорит Бауров. - Нам в своих экспериментах удалось его возмутить. Иными словами, так вмешаться в гравитационный процесс формирования масс, что они стали уменьшаться. А энергию, говоря образно, "извлекаем" из знаменитой формулы Эйнштейна Е = mc2. Потеря массы и порождает энергию.

Конечно, это очень приблизительное изложение сути работ ученого, на которые потрачены десятилетия его жизни. Убедил ли он коллег в своей правоте? Вряд ли. Но вот заинтересовать кое-кого из них удалось. Ученые наших ведущих научных центров, из Дубны и Троицка, без каких-либо грантов и средств из бюджета взялись проверять его опыты. И пока результаты независимых проверок совпадают с теми, что получены Бауровым. Но до окончательных выводов далеко. Слишком они революционны. А потому требуется осторожность. Или очень веские, "неубиенные" доказательства.

- Чтобы убедить широкие массы, мне нужно 200 тысяч долларов, - говорит ученый. - Вполне достаточно для постройки генератора. Получив начальный импульс, он сможет затем извлекать энергию из вакуума. Отключенный от розетки будет крутиться сколько угодно.

Осчастливит ли Бауров человечество энергией из "ничего"? Или его теории, эксперименты, как это нередко бывает, окажутся очередным артефактом?

Наука жестока. Она дарит и фантастические ощущения счастья, когда ученый открывает фундаментальный закон природы. И горчайшие разочарования, когда жар-птица, которая, кажется, уже в руках, превращается в "ничто".

Сами ученые утверждают, что в науке ничего не пропадает. Отрицательный результат так же важен, как и положительный. Скажем, попытки алхимиков - в нынешнем понимании ярких представителей лженауки получить золото - заложили основу химии.

rg.ru

Способ работы вакуумного двигателя и вакуумный двигатель

Способ работы вакуумного двигателя и вакуумный двигатель относятся к энергомашиностроению. Способ реализуется за счет того, что создают разрежение в рабочих камерах путем сообщения их с вакуумной камерой для перемещения поршней к ВМТ и подачи в рабочие камеры воздуха для перемещения поршней к НМТ, на крышке блока для каждого цилиндра устанавливают пружинные клапаны со штоками, один конец каждого из которых обращают к поршню для давления на его шток при перемещении поршня к ВМТ и сообщают рабочие камеры с атмосферой при изменении положения штоков под давлением поршней для впуска воздуха и перемещения поршней к НМТ. Двигатель снабжен компрессором и распределительным валом с кулачками и толкателями, поршни соединены с коленчатым валом посредством шатунов, в крышке блока цилиндров для каждого цилиндра выполнены отверстия: одно - для сообщения рабочей камеры с вакуумной камерой посредством патрубка с краном, связанным с распределительным валом через толкатель, а второе - для подачи воздуха в рабочую камеру, каждый пружинный клапан имеет корпус и шток, снабженный упором и пружиной для взаимодействия с поршнем. Изобретение обеспечивает возможность регулирования мощности двигателя. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к конструкции вакуумного двигателя и способу его работы.

Известен способ работы многотопливного двигателя, который заключается в следующем: разворачиваются коренные наружные и внутренние эксцентриковые вкладыши с зубчатыми венцами относительно коренных шеек коленчатого вала, тем самым поднимается или опускается коленчатый вал вместе с поршнями и обеспечивается регулировка объема камер в зависимости от вида топлива, а шатунные внутренние и наружные эксцентриковые вкладыши с зубчатыми венцами также разворачиваются относительно шатунных шеек коленчатого вала, и обеспечивается оптимальный объем камеры сгорания в зависимости от величины нагрузки на двигатель для конкретного вида топлива (патент РФ №2144992, 2001).

Многотопливный двигатель внутреннего сгорания содержит коренные внутренние и наружные эксцентриковые вкладыши с зубчатыми венцами, шатунные внутренние и наружные эксцентриковые вкладыши с зубчатыми венцами, поршни, камеру сгорания (патент РФ №2144992, 2001).

Преимущество указанного двигателя заключается в том, что повышается эффективность его работы.

Недостатками являются сложность конструкции и выделение большого количества отработанных газов в окружающую среду, что негативно влияет на экологическую обстановку.

Кроме того, при работе этого двигателя осуществляется тепловое воздействие на детали двигателя, что приводит к нарушению геометрии деталей, а в блоке и головке блока двигателя происходит кавитационное разрушение, из-за чего ресурс эксплуатации этого двигателя невысок.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ работы вакуумного двигателя, включающий создание разрежения в рабочей камере путем сообщения ее с вакуумной камерой для перемещения поршня к верхней мертвой точке и подачу в рабочую камеру газа для перемещения поршня к нижней мертвой точке.

Для воздействия на поршень в рабочую камеру подают аммиак. Для создания разрежения в рабочей камере в вакуумную камеру подают хлористый водород. Под влиянием реакции аммиака и хлористого водорода и образования твердого нашатыря, оседающего на стенках вакуумной камеры, в последней образуется пониженное давление. В результате этого поршень под давлением внешнего атмосферного давления поднимается к верхней мертвой точке (а.с. СССР №23033, кл. F01В 29/02, 1931).

Вакуумный двигатель для реализации указанного способа включает цилиндры с поршнями, образующие рабочую камеру, поршень соединен с коленчатым валом через шатун, в крышке цилиндра выполнены отверстия, одно - для сообщения рабочей камеры цилиндра с вакуумной камерой через вакуумный патрубок, снабженный краном, а второе - для подачи газа в рабочую камеру. Устройство имеет резервуар для хлористого водорода, который подают через патрубок в вакуумную камеру (а.с. СССР №23033, кл. F01В 29/02, 1931).

Недостатком данного способа и устройства для его осуществления является использование высокотоксичных газов - аммиака и хлористого водорода. Это предъявляет жесткие требования по обеспечению безопасности и ограничивает возможность использования данного решения в связи с возможностью утечки газов и загрязнения окружающей среды. Кроме того, в данном устройстве невозможно регулировать мощность, так как в замкнутом объеме вакуумной камеры сложно создавать высокое или низкое разрежение за счет образования твердого нашатыря в результате реакции аммиака и хлористого водорода.

Задачей изобретения является создание усовершенствованного способа работы вакуумного двигателя и устройство для его осуществления.

Технический результат - повышение безопасности работы за счет исключения использования токсичных компонентов и обеспечение регулирования мощности устройства - достигается тем, что в способе работы вакуумного двигателя, включающем создание разрежения в рабочей камере путем сообщения ее с вакуумной камерой для перемещения поршня к верхней мертвой точке и подачу в рабочую камеру газа для перемещения поршня к нижней мертвой точке, согласно изобретению, на крышке цилиндра устанавливают пружинный клапан со штоком, один конец которого обращают к поршню для оказания давления на шток при перемещении поршня к верхней мертвой точке и сообщают рабочую камеру с атмосферой через пружинный клапан при изменении положения штока под давлением поршня для запуска воздуха и перемещения поршня к нижней мертвой точке.

Вакуумный двигатель для реализации предлагаемого способа, включающий цилиндры с поршнями, образующие рабочие камеры, поршни соединены с коленчатым валом через шатуны, в крышке каждого цилиндра выполнены отверстия, одно - для сообщения рабочей камеры цилиндра с вакуумной камерой через вакуумный патрубок, снабженный краном, а второе - для подачи газа в рабочую камеру, согласно изобретению, снабжен компрессором, распределительным валом с кулачками и толкателями, каждый из цилиндров имеет пружинный клапан, расположенный со стороны отверстия для подачи газа, в корпусе пружинного клапана установлен с возможностью взаимодействия с поршнем и перемещения шток, снабженный упором и пружиной, в корпусе клапана выполнено отверстие для сообщения рабочей камеры с атмосферой, а кран на каждом вакуумном патрубке связан с распределительным валом через толкатель.

Установка на крышке цилиндра пружинного клапана со штоком обеспечивает возможность сообщения рабочей камеры с атмосферой и позволяет использовать атмосферный воздух в качестве рабочего тела для перемещения поршня к нижней мертвой точке.

Создание разрежения в рабочей камере двигателя с помощью компрессора исключает применение каких-либо токсичных газов и обеспечивает безопасность работы двигателя. При этом достигается возможность регулирования мощности и расширяется область использования двигателя, так как в связи с отсутствием ядовитых компонентов и токсичных выхлопов он может быть установлен в закрытых и непроветриваемых помещениях.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид вакуумного двигателя; на фиг.2 - пульт управления, общий вид; на фиг.3 - пружинный клапан, продольный разрез.

Вакуумный двигатель включает вакуумную камеру 1, соединенную с компрессором 2, вакуумный трубопровод 3, крышки цилиндров 4, между крышкой 4 и блоком цилиндров имеется уплотнительная прокладка 5. На вакуумном трубопроводе 3 установлен автоматический кран 6 для подачи вакуума из вакуумной камеры 1 в вакуумный трубопровод 3. Между вакуумной камерой 1 и компрессором 2 установлены краны 7 и 8. На вакуумном трубопроводе 3 установлен вакуумный патрубок 9 с краном 10.

Вакуумный двигатель включает цилиндры 30, 33, 36 и 38 с поршнями 29, 32, 35 и 39, образующие рабочие камеры. Поршни соединены с коленчатым валом (не показан) через шатуны 31, 34, 37 и 40. Цилиндры 30, 33, 36 и 38 размещены в блоке 41.

В крышке 4 каждого цилиндра выполнены отверстия, одно 13, 18, 22 и 26 - для сообщения рабочей камеры цилиндра с вакуумной камерой 1 через вакуумные патрубки 9, 14 и вакуумные шланги 12, 16, 19 и 23, а второе 51 - для подачи газа в рабочую камеру. Распределительный вал 27 выполнен с кулачки (не показаны). Каждый из цилиндров 30, 33, 36 и 38 имеет пружинный клапан, расположенный со стороны отверстия 51 для подачи газа. В корпусе 48 пружинного клапана установлен с возможностью взаимодействия с поршнем и перемещения шток 50, снабженный упором 52 и пружиной 49, в корпусе 48 клапана выполнено отверстие 51 для сообщения рабочей камеры с атмосферой. Упор 52 имеет изолирующую прокладку 53. Каждый из кранов 10, 15, 20 и 24 на вакуумных патрубках 9, 14 связан с распределительным валом 27 через толкатель 11, 17, 21 и 25 с пружиной. Вакуумные шланги 12, 16, 19 и 23 соединены с отверстиями 13, 18, 22 и 26 крышки 4 за счет специальных штуцеров (не показаны). Краны 7 и 8 смонтированы на вакуумном трубопроводе 28. Кроме того, на вакуумном трубопроводе 3 установлен стабилизатор вакуума 42, который служит для увеличения или уменьшения мощности вакуумного двигателя и который соединен с вакуумным шлангом 43 и вакуумметром 44, расположенным на приборном щитке 47, на котором также установлен тумблер 46, связанный проводами 45 с автоматическим краном 6.

Вакуумный двигатель работает следующим образом.

Включают тумблер 46 на приборном щитке 47, и вследствие чего по проводам 45 передаются импульсы на автоматический кран 6, который открывается, и вакуум из вакуумной камеры 1 распространяется по вакуумному трубопроводу 3, а оттуда по вакуумным патрубкам 9 и 14, причем, вакуумный патрубок 9 имеет меньший внутренний диаметр в сравнении с вакуумными патрубками 14. Этот фактор связан со стабилизацией давления в трубопроводе 3. Кроме того, вакуумный стабилизатор 42 выравнивает степень разрежения на всем участке вакуумного трубопровода 3.

Далее торцы толкателя 11 с пружиной, а также торец толкателя 21 с пружиной контактируют попеременно с выступами кулачков распределительного вала 27, причем другие торцы толкателей 17 и 25 со своими пружинами также контактируют с выступами кулачков распределительного вала 27. В результате чего торцы толкателей воздействуют на пробки одного или нескольких кранов, например 10 и 15 или 20 и 24, краны открываются и сообщают вакуумные шланги 12, 16, 19 и 23 с вакуумной камерой 1 и затем с рабочей камерой в цилиндрах 30, 33, 36 и 38 через отверстия 13, 18, 22 и 26 в крышках 4. В результате чего поршни 29, 32, 35 и 39 с шатунами 31, 34, 37 и 40 приходят в движение, так как разрежение над поршнями 29, 32, 35 и 39 и атмосферное давление на участке соединения поршней 29, 31, 32 и 34 с шатунами 31, 34, 37 и 40 предопределяют возвратно-поступательное движение поршней 29, 32, 35 и 39, и их шатуны 31, 34, 37 и 40 заставляют вращаться коленчатый вал (не показан). Таким образом осуществляется запуск вакуумного двигателя, при этом следует отметить, что поршень перемещается к верхней мертвой точке за счет разрежения, создаваемого вакуумной камерой, и притягивания к крышке 4 блока 41. Для того, чтобы снять разрежение в рабочей камере, необходимо осуществить запуск воздуха из атмосферы. Это реализуется за счет пружинных клапанов 48. При перемещении поршня к верхней мертвой точке он оказывает своим днищем давление на шток 50, один конец которого выступает на некоторую длину в пространство рабочей камеры между днищем поршня и головкой цилиндра, и тем самым под действием днища шток 50 перемещается в верхнее положение и сжимает упором 52 пружину 49. По окончании перемещения штоков 50 с упорами 52 и максимальном сжатии пружины 49 открывается доступ атмосферного воздуха через отверстия 51 в рабочие камеры двигателя. Поршни получают возможность возвратно-поступательно перемещаться. В дальнейшем после доступа воздуха в рабочую камеру штоки 50 со своими упорами 52 перемещаются в первоначальное положение под действием пружины 49. Упоры 52 штоков 50 перекрывают отверстия 51. Прокладки 53 обеспечивают герметичность системы, поэтому исключается доступ воздуха в пространство рабочей камеры. При этом вышеуказанные циклы работы пружинных клапанов при работе вакуумного двигателя повторяются вплоть до остановки работы вакуумного двигателя.

В дальнейшем при работе вакуумного двигателя в соответствии с вращением коленчатого вала с помощью шестерни включается в работу компрессор 2. С началом работы компрессора 2 автоматически открываются краны 7 и 8 на вакуумном трубопроводе 28, и в вакуумной камере 1 создается разрежение. Вакуум вновь распространяется при открытом автоматическом кране 6 в вакуумный трубопровод 3, в вакуумные патрубки 9 и 14, а затем попеременно при открытии кранов 10, 15, 20 и 24 с помощью того или иного толкателя 11, 17, 21 и 25 попеременно по вакуумным шлангам 12, 16, 19 и 20 попеременно в цилиндры 30, 33, 35 и 38 через отверстия 13, 18, 22 и 26 крышки 4, и в это время возвратно-поступательно перемешаются поршни 29, 32, 35 и 39 со своими шатунами 31, 34, 37 и 40, которые взаимодействуют с коленчатым валом, передавая ему крутящий момент. Вращение вала приводит механизм, например, автомобиля в движение. Увеличение или уменьшение мощности вакуумного двигателя осуществляется за счет стабилизатора вакуума 42 (например, по патенту РФ №2110698). Поворотом тумблера 46 вправо или влево, установленным на приборном щитке 47, производят включение устройства, в результате чего импульсы поступают по проводам 45 в автоматический кран 6 вакуумной камеры 1, в которой после поданных импульсов увеличивается или уменьшается степень разрежения. В зависимости от этого увеличивается или уменьшается величина вакуума в рабочих камерах цилиндров 30, 33, 36 и 38, что приводит к увеличению или уменьшению мощности вакуумного двигателя.

Кроме того, ресурс эксплуатации вакуумного двигателя значительно выше, чем у двигателя внутреннего сгорания из-за отсутствия у вакуумного двигателя таких негативных факторов, как тепловые воздействия, кавитационные разрушения и другие факторы, которые влияют на нарушение геометрических параметров деталей двигателей внутреннего сгорания.

По сравнению с прототипом заявленный двигатель характеризуется безопасностью работы за счет исключения использования токсичных компонентов и позволяет регулировать мощность устройства.

1. Способ работы вакуумного двигателя, включающего блок цилиндров с поршнями, заключающийся в создании разрежения в рабочих камерах цилиндров путем сообщения их с вакуумной камерой для перемещения поршней к верхним мертвым точкам и подачи в рабочие камеры воздуха для перемещения поршней к нижним мертвым точкам, отличающийся тем, что на крышке блока цилиндров для каждого цилиндра устанавливают пружинные клапаны со штоками, один конец каждого из которых обращают к соответствующему поршню для оказания давления на его шток при перемещении поршня к верхней мертвой точке и сообщают рабочие камеры с атмосферой посредством пружинных клапанов при изменении положения штоков под давлением поршней для впуска воздуха и перемещения поршней к нижним мертвым точкам.

2. Вакуумный двигатель, содержащий блок цилиндров с поршнями, образующими в цилиндрах рабочие камеры, вакуумную камеру и коленчатый вал, отличающийся тем, что он снабжен компрессором и распределительным валом с кулачками и толкателями, а каждый цилиндр снабжен пружинным клапаном, при этом поршни соединены с коленчатым валом посредством шатунов, в крышке блока цилиндров для каждого цилиндра выполнены отверстия: одно с возможностью сообщения его рабочей камеры с вакуумной камерой посредством соответствующего вакуумного патрубка с краном, связанным с распределительным валом через толкатель, а второе - с возможностью подачи воздуха в рабочую камеру, причем каждый пружинный клапан цилиндра расположен со стороны отверстия для подачи воздуха и имеет корпус и шток, снабженный упором и пружиной и установленный с возможностью перемещения и взаимодействия с поршнем, и в корпусе каждого пружинного клапана выполнено отверстие с возможностью сообщения рабочей камеры с атмосферой.

www.findpatent.ru

вакуумный двигатель - патент РФ 2300634

Двигатель предназначен для использования в машиностроении в качестве вакуумного парового двигателя. Двигатель содержит цилиндр с поршнем, связанным с валом отбора мощности, нагреватель, радиатор системы охлаждения, газораспределительную систему и средство создания вакуума в рабочих полостях цилиндра, выполненное в виде вакуумной камеры с предварительно откачанным из нее воздухом, соединенной с рабочими полостями цилиндра посредством газораспределительной системы и снабженной емкостью для сбора сконденсировавшегося в ней рабочего тела, причем рабочие полости цилиндра сообщены с парогенератором, а упомянутая емкость через насос для перекачивания рабочего тела и теплообменник предварительного подогрева рабочего тела соединена с парогенератором с возможностью создания герметичного контура циркуляции рабочего тела. Изобретение обеспечивает повышение технико-экономических характеристик, упрощение конструкции, возможность использования любого вида источников энергии для работы двигателя, увеличение коэффициента полезного действия, минимизацию выбросов вредных веществ в окружающую среду. 3 ил. вакуумный двигатель, патент № 2300634

Рисунки к патенту РФ 2300634

Изобретение относится к двигателестроению и касается усовершенствования паровых и вакуумных двигателей.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является двигатель, содержащий цилиндр с поршнем, связанным с валом отбора мощности, нагреватель, радиатор системы охлаждения, газораспределительную систему и средство создания вакуума в рабочих полостях цилиндра (RU 2032833 С1, опубл. 10.04.1995).

Однако указанный двигатель имеет недостатки - недостаточно высокие технико-экономические характеристики, что связано со сложностью конструкции и невозможностью использования различных источников энергии.

Задача изобретения - повышение технико-экономических характеристик, упрощение конструкции, возможность использования различных источников энергии, увеличение коэффициента полезного действия, минимизация выбросов вредных веществ в окружающую среду.

Решение указанной задачи обеспечивается тем, что в двигателе, содержащем цилиндр с поршнем, связанным с валом отбора мощности, нагреватель, радиатор системы охлаждения, газораспределительную систему и средство создания вакуума в рабочих полостях цилиндра, упомянутое средство выполнено в виде вакуумной камеры с предварительно откачанным из нее воздухом, соединенной с рабочими полостями цилиндра посредством газораспределительной системы и снабженной емкостью для сбора сконденсировавшегося в ней рабочего тела, причем рабочие полости цилиндра сообщены с парогенератором, а упомянутая емкость через насос для перекачивания рабочего тела и теплообменник предварительного подогрева рабочего тела соединена с парогенератором с возможностью создания герметичного контура циркуляции рабочего тела.

Изобретение поясняется чертежами:

Фиг.1 - общая схема двигателя.

Фиг.2 - впускной клапан.

Фиг.3 - выпускной клапан.

Вакуумный двигатель содержит цилиндр 5 с поршнем 7, связанным с валом отбора мощности посредством шатуна или штока (условно не показаны), нагреватель (условно не показан), радиатор 11 системы охлаждения, газораспределительную систему и средство создания вакуума в рабочих полостях 6 (надпоршневой) и 8 (подпоршневой) цилиндра 5. Упомянутое средство выполнено в виде прочной емкости - вакуумной камеры 15 с предварительно откачанным из нее воздухом, соединенной с рабочими полостями 6 и 8 цилиндра 5 посредством газораспределительной системы и снабженной емкостью 17 для сбора сконденсировавшегося в ней рабочего тела. Газораспределительная система включает паропроводы 2 и 13 и трубопровод 12. Оппозитно расположенные рабочие полости 6 и 8 цилиндра 5 соединены посредством паропроводов 2 через впускные клапаны 3 и 9 с парогенератором 1, а упомянутая емкость 17 через насос 14 для перекачивания рабочего тела, теплообменник 16 предварительного подогрева рабочего тела и трубопровод 12 соединена с парогенератором 1 с возможностью создания герметичного контура циркуляции рабочего тела. Возможная утечка вакуума в камере 15 компенсируется вакуумным насосом 18 (фиг.1).

Рабочие полости 6 и 8 цилиндра 5 через выпускные клапаны 4 и 10, теплообменник 16, радиатор 11 системы охлаждения пара посредством паропроводов 13 связаны со средством создания вакуума - вакуумной камерой 15.

Вакуумный двигатель работает следующим образом.

Подготовка двигателя к работе включает следующее:

1. Заправку парогенератора рабочим телом.

2. Создание вакуума, то есть удаление воздуха из вакуумной камеры, парогенератора и рабочих полостей цилиндра.

Двигатель запускается с началом парообразования в парогенераторе.

Парогенератор 1, используя энергию горения топлива, генерирует пар, который по паропроводу 2 и через открытый впускной клапан 3 верхней крышки цилиндра 5 поступает в надпоршневую рабочую полость 6.

Одновременно с открытием впускного клапана 3 открывается выпускной клапан 10 нижней крышки цилиндра 5. Находящийся в подпоршневой рабочей полости 8 пар через открытый выпускной клапан 10, паропровод 13, теплообменник 16 и радиатор 11 устремляется в вакуумную камеру 15, где, резко расширяясь, конденсируется и накапливается в емкости 17. В подпоршневой рабочей полости 8 давление выравнивается с давлением внутри вакуумной камеры 15, то есть создается вакуум. Под воздействием образовавшегося в подпоршневой рабочей полости 8 вакуума поршень 7 перемещается в нижнюю мертвую точку, совершая полезную работу.

В увеличивающийся объем надпоршневой рабочей полости 6 продолжает поступать пар из парогенератора 1.

В момент подхода поршня 7 к нижней мертвой точке закрывается впускной клапан 3 и одновременно закрывается выпускной клапан 10.

Синхронно с закрытием клапанов 3 и 10 открываются впускной клапан 9 подпоршневой рабочей полости 8 и выпускной клапан 4 надпоршневой рабочей полости 6 цилиндра 5.

В подпоршневую рабочую полость 8 через открытый впускной клапан 9 начинает поступать пар из парогенератора 1. Одновременно через открытый выпускной клапан 4 из надпоршневой рабочей полости 6 пар по паропроводам 13 через теплообменник 16 и радиатор 11 системы охлаждения пара устремляется в вакуумную камеру 15, где, резко расширяясь, конденсируется и скапливается в камере 17.

В надпоршневой рабочей полости 6 давление выравнивается с давлением внутри вакуумной камеры 15, то есть создается вакуум. Под воздействием вакуума поршень 7 перемешается в верхнюю мертвую точку, совершая полезную работу.

В момент подхода поршня 7 к верхней мертвой точке выпускной клапан 4 верхней крышки цилиндра 5 и впускной клапан 9 нижней крышки цилиндра 5 закрываются. Одновременно открываются впускной клапан 3 верхней крышки цилиндра 5 и выпускной клапан 10 нижней крышки цилиндра 5. Далее рабочий цикл повторяется в вышеописанной последовательности.

Скопившееся в емкости 17 сконденсировавшееся рабочее тело с помощью насоса 14 перекачивается по трубопроводу 12 через теплообменник 16 обратно в парогенератор 1, образуя замкнутый контур циркуляции рабочего тела.

В теплообменнике 16 рабочее тело предварительно подогревается, забирая часть тепловой энергии отработанного пара.

Механизм привода клапанов может быть электромагнитным или механическим.

Двигатель обеспечивает многоступенчатое преобразование энергии рабочего тела и вакуума в полезную работу.

Технико-экономические преимущества изобретения заключаются в следующем:

- простой и эффективный способ создания вакуума в рабочих полостях цилиндра;

- повышение коэффициента полезного действия;

- возможность использования практически любого источника энергии для производства пара;

- экологическая безопасность системы.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Двигатель, содержащий цилиндр с поршнем, связанным с валом отбора мощности, нагреватель, радиатор системы охлаждения, газораспределительную систему и средство создания вакуума в рабочих полостях цилиндра, отличающийся тем, что средство создания вакуума в рабочих полостях цилиндра выполнено в виде вакуумной камеры с предварительно откачанным из нее воздухом, соединенной с рабочими полостями цилиндра посредством газораспределительной системы и снабженной емкостью для сбора сконденсировавшегося в ней рабочего тела, причем рабочие полости цилиндра сообщены с парогенератором, а упомянутая емкость через насос для перекачивания рабочего тела и теплообменник предварительного подогрева рабочего тела соединена с парогенератором с возможностью создания герметичного контура циркуляции рабочего тела.

www.freepatent.ru

Вакуумный двигатель – огнедышащая машина или "пожиратель" огня: kactaheda

Свойство воздушной и водной сред, а также вакуума (эфира) расширяться/сжиматься уже давно использовалось - в двигателе Стирлинга.

Вакуумный двигатель «Пожиратель пламени».

В 1654 году немецкий физик Отто фон Герике продемонстрировал в городе Регенсбурге один интересный опыт. Поршень большого насоса зафиксировали в верхнем положении, создав под ним и над ним вакуум. К поршню привязали верёвку, перекинутую через блок. За её конец ухватились двадцать мужчин. Когда учёный открыл доступ воздуха в пространство над поршнем, последний опустился, приподняв над землёй всех тех, кто хотел его удержать.

«Природа боится пустоты» — так был сформулирован принцип, который лёг в основу идеи создания вакуумного двигателя, одной из разновидностей тепловых машин. Движущей силой подобного агрегата является давление атмосферного воздуха, которое и приводит в движение весь механизм. В XVIII веке вакуумные двигатели использовались в шахтах для откачки воды, и именно они стали важным этапом создания парового двигателя.

Рабочим телом вакуумного двигателя может служить как пар, который конденсируется, создавая разрежение, так и быстро охлаждающийся газ. Эту идею использовал в 1816 году шотландский священник Роберт Стирлинг, запатентовавший удивительное устройство, которое теперь называется двигателем Стирлинга.

Сегодня эту часть истории науки можно «потрогать» своими руками. Известный японский производитель научно-технических игрушек компания «Gakken» выпускает специальные наборы-конструкторы для создания действующих моделей тепловых машин. Среди них и «Пожиратель пламени», и «Двигатель Стирлинга» — вакуумные двигатели внешнего сгорания.

В 1816 году шотландец Роберт Стирлинг изобрел двигатель с внешним подводом теплоты. Широкого распространения изобретение в то время не получило - слишком сложной была конструкция по сравнению с паровой машиной и появившимися позже двигателями внутреннего сгорания (ДВС).

Однако в наши дни вновь возник острый интерес к двигателям Стирлинга. Постоянно появляется информация о новых разработках и попытках наладить их массовое производство. Например, на голландской фирме "Филипс" построили несколько модификаций двигателя Стирлинга для большегрузных автомобилей. Двигатели внешнего сгорания ставят на судах, на небольших электростанциях и ТЭЦ, а в перспективе собираются оснащать ими космические станции (там их предполагают использовать для привода электрогенераторов, поскольку двигатели способны работать даже на орбите Плутона).

Двигатели Стирлинга имеют высокий кпд, могут работать с любым источником теплоты, бесшумны, в них не расходуется рабочее тело, в качестве которого обычно применяют водород или гелий. Двигатель Стирлинга мог бы успешно использоваться на атомных подводных лодках.

В цилиндры работающего двигателя внутреннего сгорания вместе с воздухом обязательно заносятся частицы пыли, вызывающие износ трущихся поверхностей. В двигателях с внешним подводом теплоты такое исключено, поскольку они абсолютно герметичны. Кроме того, смазка не окисляется и требует замены значительно реже, чем в ДВС.

Двигатель Стирлинга, если его использовать как механизм с внешним приводом, превращается в холодильный агрегат. В 1944 году в Голландии образец такого двигателя раскрутили с помощью электромотора, и температура головки цилиндра вскоре понизилась до -190°С. Подобные устройства успешно используют для сжижения газов.

И все же сложность системы кривошипов и рычагов в поршневых двигателях Стирлинга ограничивает их применение.

Проблему можно решить, заменив поршни роторами. Основная идея изобретения состоит в том, что на общем валу установлены два рабочих цилиндра разной длины с эксцентриковыми роторами и подпружиненными разделительными пластинами. Полость нагнетания (условно - сжатия) малого цилиндра соединена с полостью расширения большого цилиндра через канавки в разделительных пластинах, трубопровод, теплообменник-регенератор и нагреватель, а полость расширения малого цилиндра - с полостью нагнетания большого цилиндра через регенератор и холодильник.

Двигатель работает следующим образом. В каждый момент времени из малого цилиндра в ветвь высокого давления поступает некоторый объем газа. Чтобы заполнить полость нагнетания большого цилиндра и при этом сохранить давление, газ нагревают в регенераторе и нагревателе; его объем увеличивается, и давление остается постоянным. То же, но "с обратным знаком" происходит в ветви низкого давления.

Из-за разницы в площадях поверхности роторов возникает результирующая сила F=∆p(Sб-S м), где ∆p - разность давлений в ветвях высокого и низкого давлений; Sб - рабочая площадь большого ротора; Sм - рабочая площадь малого ротора. Эта сила вращает вал с роторами, и рабочее тело непрерывно циркулирует, последовательно проходя через всю систему. Полезный рабочий объем двигателя равен разности объемов двух цилиндров.

Источники:

http://www.nkj.ru/archive/articles/15149/ (Наука и жизнь, Природа боится пустоты)

http://www.nkj.ru/archive/articles/9311/ (Наука и жизнь, СТИРЛИНГ ПО-РОССИЙСКИ)

kactaheda.livejournal.com

Вакуумный двигатель

 

Использование: энергетика и может быть применено в двигателестроении. Сущность изобретения: двигатель содержит нагреватель, цилиндры, поршни, радиатор, рубашку системы охлаждения, эжектор, предохранительный клапан. Двигатель обеспечивает многоступенчатое преобразование энергии рабочего тела в полезную работу в цилиндре во время прямого хода, в эжекторе при создании вакуума отработавшим рабочим телом и затем опять в цилиндре время обратного хода под воздействием вакуума. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к двигателям внешнего сгорания.

Известен двигатель внутреннего сгорания, имеющий противолежащие цилиндры с рабочими поршнями [1] Недостаток двигателя ограниченная мощность и эффективность двигателя. Известен наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату вакуумный двигатель, содержащий цилиндры с газораспределительными органами и поршни, которые связаны с узлом отбора мощности, и средство создания вакуума в рабочей камере цилиндров [2] Недостаток двигателя ограниченная мощность и эффективность двигателя, значительные габаритные размеры. Цель изобретения повышение технико-экономических показателей. Указанная цель достигается тем, что вакуумный двигатель, содержащий цилиндры с газораспределительными органами и поршни, которые связаны с узлом отбора мощности, и средство создания вакуума в рабочей камере цилиндров, согласно изобретению снабжен нагревателем рабочего тела, выпускным коллектором, дополнительными газораспределительными органами, причем нагреватель рабочего тела посредством впускных клапанов соединен с рабочими камерами цилиндров, которые посредством выпускных клапанов и выпускного коллектора соединены с активным соплом средства создания вакуума, выполненного в виде эжектора, пассивное сопло которого посредством дополнительных выпускных газораспределительных органов соединено с рабочими камерами цилиндров. Кроме того, вакуумный двигатель содержит рабочие блоки, каждый из которых состоит из двух противолежащих цилиндров с рабочими поршнями. Вакуумный двигатель содержит рабочие блоки, каждый из которых имеет две оппозитно расположенные камеры, образованные двумя неподвижными поршнями в замкнутом цилиндре, установленном c возможностью возвратно-поступательного движения в цилиндрической направляющей, при этом поршни установлены неподвижно с помощью выходного вала узла отбора мощности, снабженного двумя обгонными муфтами, щечки которых расположены в пазах подвижного цилиндра, причем каждая оппозитно расположенная камера соединена посредством впускных и выпускных газораспределительных органов соответственно с нагревателем рабочего тела и выпускным коллектором, а посредством дополнительных выпускных газораспределительных органов соединена с источником вакуума. Средство для создания вакуума выполнено в виде вихревого эжектора. Дополнительные выпускные газораспределительные органы соединены с приосевой зоной камеры вихревого эжектора посредством концентрично размещенного в пассивном сопле и частично в камере смешения трубопровода, кольцевая полость между которыми и пассивным соплом сообщена с атмосферой, при этом радиатор системы охлаждения двигателя установлен перед пассивным соплом эжектора. Периферийная часть камеры смешения вихревого эжектора соединена посредством тангенциального канала с нагревателем рабочего тела, а центральный выхлоп эжектора соединен с радиатором системы охлаждения двигателя. На фиг. 1 изображен предлагаемый двигатель; на фиг. 2 вихревой эжектор; на фиг. 3 вихревой эжектор с подсосом окружающей среды; на фиг. 4 схема охлаждения радиатора вихревым эжектором; на фиг. 5 вихревой эжектор с энергетическим разделением среды; на фиг. 6 эжектор с щелевым диффузором; на фиг. 7 эжектор с холодильником; на фиг. 8 вакуумный двигатель с подвижным цилиндром. Вакуумный двигатель содержит нагреватель 1 рабочего тела, рабочие блоки, каждый из которых состоит из двух противолежащих цилиндров 2 с рабочими поршнями 3, радиатор 4 и рубашку 5 системы охлаждения двигателя, эжектор 6 в качестве смесителя отработавшего рабочего тела с засасываемой окружающей средой, направляемой в нагреватель 1, предохранительный клапан 7 нагревателя 1. Нагреватель 1 предназначен для сжигания любого вида топлива и создания газообразного рабочего тела. Цилиндры 2 рабочих блоков соединены с нагревателем 1 посредством газоходов 8 и впускных клапанов 9. Цилиндры 2 рабочих блоков оснащены выпускными каналами 10 и выпускными клапанами 11. Поршни 3 связаны с узлом отбора мощности. Радиатор 4 соединен трубопроводом с рубашкой 5 и расположен между нагревателем 1 и эжектором 6 таким образом, что конфузор 12 и эжектор 6 обеспечивают подсос окружающей среды и подачу ее в нагреватель 1 через радиатор 4. Выпускные каналы 10 посредством газоходов 13 соединены с активным соплом 14 эжектора 6. Выпускные клапаны 11 посредством газоходов 15 соединены с пассивным соплом 16 эжектора 6. Выхлоп 17 эжектора 6 установлен перед конфузором 12, а закругленная поверхность 18 выхлопа 17 рассеивает в окружающей среде значительную часть потока, истекающего из эжектора 6. Работает двигатель следующим образом. Нагреватель 1 генерирует газообразное рабочее тело, которое по открытому клапану 9 и газоходу 8 поступает в рабочую камеру цилиндров 2, перемещая поршни 3 в противоположные стороны, открывая каналы 10 в конце хода поршней 3. Рабочее тело через каналы 10 и газоход 13 попадает в активное сопло 14 эжектора 6 и создает разрежение, которое вакуумирует газоход 15. После открытия клапана 11 остатки отработавшего рабочего тела засасываются эжектором 6 и создается вакуум, который порождает рабочее усилие на поршнях 3 и сближение их, обеспечивая рабочий ход поршней 3 при любом направлении перемещения их. Далее цикл работы повторяется. Эжектор 6 может быть выполнен вихревым и содержит активное сопло 19, кольцевую плоскую камеру 20 ускорения вихря, камеру 21 смешения, пассивное сопло 22 в патрубке 23, осесимметричный диффузор 24. Сопло 19 выполнено тангенциально к боковой поверхности 25 камеры 20. Активное сопло 19 посредством газохода 13 соединено с выпускными каналами 10, а пассивное сопло 22 посредством газохода 15 соединено с выпускными клапанами 11. Диффузор 24 имеет криволинейную поверхность 26 для рассеивания части потока среды. Степень ускорения вихря в камере 20 пропорциональна отношению D/d. Работает эжектор следующим образом. Отработавшее рабочее тело создает в камере 20 вихрь, который ускоряется по мере движения от периферии к центру. В приосевой зоне камеры 21 создается разрежение, которое через пассивное сопло 22 вакуумирует газоход 15. Эжектор 6 может засасывать отработавшее рабочее тело и окружающую среду. Для этого в пассивном сопле 22 с зазором 27 размещено сопло 28, которое газоходом 29 соединено с выпускными клапанами 11. Работа осуществляется аналогично описанному за исключением того, что через зазор 27 засасывается окружающая среда, а через сопло 28 остатки отработавшего рабочего тела из рабочей камеры цилиндров 2. Эжектор 6 может быть выполнен с щелевым диффузором 30 и патрубком 31. Работа осуществляется аналогично описанному за исключением того, что диффузор 30 рассеивает часть смеси сред в окружающей среде, а патрубок 31 направляет оставшуюся часть непосредственно в нагреватель 1. Радиатор 4 может быть расположен перед соплом 22 или 27, что обеспечивает охлаждение радиатора 4 засасываемой окружающей средой. Вихревой эжектор может осуществлять энергетическое разделение смеси сред. В этом случае эжектор имеет дополнительный тангенциальный канал 32 для отвода горячего потока и осевой канал 33 для отвода холодного потока. При этом горячая смесь отработавшего рабочего тела и окружающей среды по каналу 32 поступает в нагреватель 1, а холодная смесь охлаждает радиатор 4. Камера смешения 21 эжектора может быть снабжена холодильником 34 в виде витого трубопровода на поверхности камеры 21. Снижение температуры смеси сред в камере 21 обуславливает рост создаваемого разрежения. Рабочий блок может быть выполнен в виде цилиндрической направляющей 35, в которой размещен подвижный цилиндр 36 с поршнем 37, неподвижно установленным в блоке посредством выходного вала 38, имеющего две обгонные муфты 39, щечки 40 которых расположены в пазах 41 подвижного цилиндра 36. Цилиндр 36 и поршень 37 образуют две оппозитно расположенные камеры 42. Камеры 42 посредством впускных каналов 43 в цилиндре 36 соединены с нагревателем 1, посредством выпускных каналов 44 в направляющей 35 соединены с выпускным газоходом, а посредством двух выпускных клапанов 45 соединены с источником вакуума эжектором. Рабочее усилие на цилиндре 36 является суммой усилий, создаваемых давлением рабочего тела в одной камере 42 и разрежением в другой камере 42. Работает исполнение следующим образом. При открытом впускном канале 43 рабочее тело поступает в одну из камер 42 и перемещает цилиндр 36, увлекая за собой щечки обоих обгонных муфт 39, одна из которых передает крутящий момент валу 38, а другая проскальзывает относительно вала 38. В конце хода цилиндра 36 открывается канал 44 и отработавшее рабочее тело удаляется из камеры 42 в эжектор, который создает разрежение. При этом противоположная камера 42 посредством другого канала 43 сообщается с источником рабочего тела и цилиндр 36 начинает перемещаться в противоположном направлении. Одновременно с этим открывается выпускной канал 45, сообщающий первую камеру 42 с источником вакуума эжектором. Под действием вакуума в первой камере 42 и давления в противоположной камере 42 цилиндр 36 совершает рабочий ход, но уже в противоположном направлении. При этом другая щечка 40 передает крутящий момент валу 38. Далее цикл работы повторяется.

Формула изобретения

1. ВАКУУМНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий цилиндры с газораспределительными органами и поршни, которые связаны с узлом отбора мощности, и средство создания вакуума в рабочей камере цилиндров, отличающийся тем, что он снабжен нагревателем рабочего тела, выпускным коллектором, дополнительными газораспределительными органами, причем нагреватель рабочего тела посредством впускных клапанов соединен с рабочими камерами цилиндров, рабочие камеры цилиндров посредством выпускных клапанов и выпускного коллектора с активным соплом средства создания вакуума в виде эжектора, пассивное сопло которого посредством дополнительных выпускных газораспределительных органов соединено с рабочими камерами цилиндров. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он содержит рабочие блоки, каждый из которых состоит из двух противолежащих цилиндров с рабочими поршнями. 3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он содержит рабочие блоки, каждый из которых имеет две оппозитно расположенные камеры, образованные двумя неподвижными поршнями в замкнутом цилиндре, установленном с возможностью возвратно-поступательного движения в цилиндрической направляющей, при этом поршни установлены неподвижно с помощью выходного вала узла отбора мощности, снабженного двумя обгонными муфтами, щечки которых расположены в пазах подвижного цилиндра, причем каждая оппозитно расположенная камера соединена посредством впускных и выпускных газораспределительных органов соответственно с нагревателем рабочего тела и выпускным коллектором, а посредством дополнительных выпускных газораспределительных органов с источником вакуума. 4. Двигатель по пп.1-3, отличающийся тем, что средство для создания вакуума выполнено в виде вихревого эжектора. 5. Двигатель по п.4, отличающийся тем, что дополнительные выпускные газораспределительные органы соединены с приосевой зоной камеры вихревого эжектора посредством концентрично размещенного в пассивном сопле и частично в камере смешения трубопровода, кольцевая полость между которым и пассивным соплом сообщена с атмосферой, при этом радиатор системы охлаждения двигателя установлен перед пассивным соплом эжектора. 6. Двигатель по п. 6, отличающийся тем, что периферийная часть камеры смешения вихревого эжектора соединена посредством тангенциального канала с нагревателем рабочего тела, а центральный выхлоп эжектора с радиатором системы охлаждения двигателя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8

Похожие патенты:

Изобретение относится к рекуперации бросовой энергии колебаний: порывов ветра, прогибов транспортного пути под действием веса транспорта и т

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для преобразования тепловой энергии в механическую с использованием осмотического давления

Изобретение относится к преобразованию тепловой энергии в механическую за счет тепловых деформаций термочувствительных твердых элементов и может быть использовано в качестве привода в различных областях народного хозяйства

Изобретение относится к силовым приводам, в частности к тепловым приводам, действие которых основано на способности материала с термомеханической памятью восстанавливать свою форму при нагревании, и может использоваться в различных устройствах, например в малогабаритных прессах, устройствах для разрушения горных пород и др

Изобретение относится к оборудованию преобразования тепловой энергии в механическую за счет деформаций дугообразных термомеханических рабочих элементов при проявлении памяти формы их материала при заходе в зоны нагрева и охлаждения и предназначено для улучшения использования тепловой энергии естественных низкотемпературных источников - тепла грунта земли и окружающей среды, а также тепловых отходов

Изобретение относится к тепловым двигателям

Изобретение относится к преобразованию тепловой энергии в механическую за счет тепловых деформаций термочувствительных твердых элементов и может быть использовано в качестве привода в различных областях народного хозяйства

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к конструкции вакуумного двигателя и способу его работы

Тепловая машина предназначена для преобразования энергии тепловых отходов на тепловых электростанциях в механическую энергию с целью вторичной выработки электроэнергии. Тепловая машина содержит основание, цилиндры с поршнями, вал отбора мощности, низкотемпературный источник тепловой энергии и холодильник. В рабочие полости цилиндров залита легкоиспаряющаяся жидкость. Цилиндры прикреплены к паре звеньев ряда замкнутых эквидистантных цепей и образуют трассы из четырех или более таких рядов, сдвинутых относительно друг друга на одну четверть шага ряда цилиндров. На штоках поршней имеются зацепы. На крышке каждого цилиндра на шарнире укреплен рычаг с упором от пружины конца рычага в шток поршня и роликом на другом его конце напротив копира, установленного на основании в каждом ряду трассы цилиндров, с возможностью одностороннего закрепления рычагом и открепления копиром штока поршня, на конце которого имеется коромысло. Напротив концов коромысла на основании установлены шарнирно два крючкообразных анкера с возможностью закрепления концов коромысла крючками анкеров. Каждая пара цепей, на которых прикреплены цилиндры, входит в зацепление с приводными звездочками общего вала отбора мощности и холостыми звездочками трассы, имеющей две ниспадающие петли из рядов цилиндров, одна из которых погружена в источник тепловой энергии, например в емкость с горячей водой, а другая - в холодильник, например в емкость с холодной водой. Предлагаемая машина имеет ряд положительных особенностей преобразования энергии тепловых отходов, рассеянных в большой массе низкотемпературного теплоносителя, в механическую энергию, которые позволяют эффективно использовать эту энергию для выработки электроэнергии. Позволит сократить потребность в теплоносителях, а также сократить потребление электроэнергии от внешних поставщиков на предприятиях, где образуется большая масса низкотемпературных отходов. 5 ил.

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к объемным тепловым машинам, преобразующим тепло нагретых газов в механическую работу. Техническим результатом является повышение КПД теплового двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что расширительный цилиндр связан с источником горячего газа при помощи входного трубопровода с клапаном и с промежуточным цилиндром при помощи перепускного канала с клапаном, промежуточный цилиндр связан с камерой охладителя при помощи соединительного канала с выпускным клапаном, а камера охладителя сообщена с атмосферой при помощи выпускной трубы с клапаном сброса отработавших газов. Клапан входного трубопровода открыт во время такта расширения при перемещении поршня расширительного цилиндра от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ) при закрытом перепускном клапане, перепускной клапан открыт в конце такта расширения при закрытом клапане впускного трубопровода с возможностью перепуска расширившегося газа из расширительного цилиндра в камеру охладителя через перепускной канал и соединительный канал с открытым в нем выпускным клапаном при положении поршня промежуточного цилиндра в районе своей ВМТ и продолжения расширения газа в камере охладителя с последующим выбросом отработавших газов в атмосферу через клапан сброса и выходную трубу. При перемещении поршня расширительного цилиндра от ВМТ остатки расширившегося газа перепускаются из расширительного цилиндра в промежуточный цилиндр при закрытом выпускном клапане и закрытом клапане сброса, камера охладителя снабжена теплообменником с возможностью отбора тепла от оставшегося в ней расширившегося газа до состояния его разрежения, и при перемещении поршня промежуточного цилиндра от своей НМТ выпускной клапан открыт с возможностью сообщения промежуточного цилиндра с камерой охладителя и перемещения поршня промежуточного цилиндра к ВМТ под действием разрежения, созданного в камере охладителя. Устройство позволяет преобразовать максимально возможное количество тепла в полезную работу за счет использования обратного термодинамического процесса. 4 ил.

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания с продолженным расширением и утилизацией тепла продуктов горения. Техническим результатом является повышение КПД теплового двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что машина содержит два рабочих цилиндра с размещенными в них рабочими поршнями, промежуточный цилиндр с размещенным в нем расширительным поршнем, камеру охладителя. Рабочие поршни расположены в цилиндрах синфазно и в противофазе с расширительным поршнем, в рабочих цилиндрах осуществляется четырехтактный рабочий процесс со сдвигом на 360 градусов угла поворота вала. Каждый рабочий цилиндр связан с промежуточным цилиндром при помощи перепускного канала с перепускным клапаном, промежуточный цилиндр связан с камерой охладителя при помощи соединительного канала с выпускным клапаном, а камера охладителя сообщена с атмосферой при помощи выпускной трубы с клапаном сброса отработавших газов, причем один из перепускных клапанов открыт в конце такта расширения с возможностью перепуска расширившихся продуктов сгорания из одного из рабочих цилиндров в камеру охладителя через перепускной канал и соединительный канал с открытым в нем выпускным клапаном при положении расширительного поршня в районе ВМТ и продолжения расширения продуктов горения в камере охладителя с последующим выбросом отработавших газов в атмосферу через клапан сброса и выходную трубу. При перемещении рабочего поршня от НМТ после такта расширения остатки продуктов горения перепускаются из рабочего цилиндра в промежуточный цилиндр при закрытом выпускном клапане и при закрытом клапане сброса. Камера охладителя снабжена теплообменником с возможностью отбора тепла от оставшихся в ней продуктов горения до состояния разрежения, и при перемещении расширительного поршня от своей НМТ выпускной клапан открыт с возможностью сообщения промежуточного цилиндра с камерой охладителя и перемещения расширительного поршня к ВМТ под действием разрежения, созданного в камере охладителя. 2 ил.

Изобретение относится к области двигателестроения. Техническим результатом является снижение выброса вредных веществ. Сущность изобретения заключается в том, что камера сгорания (охлаждения) 1 дополнительно снабжена форсунками 7, соединенными с баком криогенной жидкости (жидкого воздуха) 8. Попеременно с режимом сгорания в камере движение подвижного элемента (поршня, диафрагмы) в противоположную сторону осуществляется за счет введения в камеру сухого подогретого воздуха с одновременной подачей и диспергированием криогенной жидкости, например жидкого воздуха или азота. 2 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к двигателям внешнего сгорания

www.findpatent.ru