Гравитационная гидромашина

 

Использование: энергомашиностроение. Сущность изобретения: гравитационная гидромашина содержит корпус с подводящим и отводящим каналами для текучей среды. Внутри корпуса размещен поворотный статор, содержащий подвижные радиальные лопатки, образующие рабочие секции. Последние в свою очередь связаны каналами с энергетическим конусом. Имеется также ротор с перемещающимся внутри шаром-эксцентриком и поршнями дебаланса в цилиндрах. С помощью магнитной системы управления и внешнего приводного устройства приводится в постоянное вращательное движение энергетический конус, статор и ротор. Результатом такого вращения является перемещение текучей среды из подводящего в отводящий канал и далее вверх по каналу энергетического конуса. 2 з.п. ф-ы, 3 ил.

Заявляемое изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства.

Известным наиболее близким к заявляемому изобретению по существенным признакам является изобретение: патент Российской Федерации за N 2026203, кл. B 60 K 7/00 от 5.08.91 "Мотор-колесо-генератор", используемый в устройствах для перемещения объектов с использованием энергии текучей среды. Сущность изобретения: мотор-колесо-генератор содержит колесо и шарнирно соединенный с ним объемный двигатель, включающий эластичную оболочку, соединенную с колесом подвижно. Известное техническое решение включает следующие признаки, сходные с прототипом: внешний источник энергии, приводящий колесо в движение, внутренняя подвижная часть колеса в вертикальной плоскости давит на эластичную объемную оболочку, заполненную текучей средой.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по существенным признакам является патент Российской Федерации за N 2027024, кл. F 01 C 1/344 от 6.08.90 "Лопастная гидромашина", содержащая по меньшей мере две рабочие секции, каждая из которых включает корпус с каналами подвода и отвода рабочей текучей среды, ротор, соосно установленный на валу в корпусе, выполнен в виде диска с выступающими над его поверхностью щечками, периферийные поверхности которых сопряжены с внутренней поверхностью корпуса, при этом в дисках выполнены прорези, а в щечках радиальные и осевые пазы, в которых размещены с возможностью перемещения лопасти, а ширина пазов и прорези соответствуют толщине лопасти.

Известное техническое решение включает следующие признаки, сходные с прототипом: внешний источник энергии (приводное устройство), по меньшей мере две рабочие секции, каждая из которых включает корпус с каналами подвода и отвода рабочей текучей среды, ротор, соосно установленный в корпусе.

Известное устройство принципиально отличается от заявляемого и имеет ряд недостатков: имеет низкий КПД и надежность, так как в механическом устройстве повышенное трение между перемещающимися элементами.

Техническая задача, которую решает заявляемое изобретение, включает создание устройств по перемещению текучей среды с дополнительным использованием энергии гравитационного поля Земли.

Поставленная задача решается тем, что "Гравитационная машина" снабжена электромагнитной системой управления, статором, установленным с зазором внутри корпуса и возможностью перемещения вокруг собственной оси вращения, при этом статор содержит кольцевой кожух, установленный с зазором внутри корпуса и сопряженный наружной поверхностью с колесами вращения, расположенными в зазоре между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью кольцевого кожуха и связанными с внешним приводным устройством, а на внутренней поверхности кольцевого кожуха по кругу в пазах, с возможностью перемещения в радиальной плоскости, установлены подвижные радиальные лопатки с пружинами противодавления, причем каждая пружина противодавления сопряжена с подвижной радиальной лопаткой и внутренней поверхностью паза. Статор содержит кольцевую раму, с размещенной внутри цилиндрической рабочей камерой, размещенную с зазором и возможностью перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях внутри кольцевого кожуха, при этом на внутренней поверхности цилиндрической рабочей камеры, по кругу в радиальной плоскости установлены постоянные магниты. Подвижные радиальные лопатки в зазоре между внутренней поверхностью кольцевого кожуха и наружной поверхностью кольцевой рамы статора образуют рабочие секции, связанные через каналы связи с каналом подвода и каналом отвода текучей среды, а кольцевой кожух и кольцевая рама статора сопряжены между собой эксцентриковым устройством. Внутри цилиндрической рабочей камеры статора с зазором и возможностью перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях размещен ротор, который содержит кольцо дебаланса, с размещенной внутри полой камерой, с установленными по кругу наружной поверхности кольца дебаланса в радиальной плоскости, электромагниты с обмотками управления, при этом кольцо дебаланса ротора наружной поверхностью, через ролики обратной связи, установленные внутри корпуса с возможностью перемещения в радиальной плоскости и связанные с внешним приводным устройством, сопряжено с внутренней поверхностью кольцевой рамы статора.

Внутри полой камеры кольца дебаланса, с зазором и возможностью перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях размещена рама, содержащая по центру шаровую рабочую камеру, при этом по кругу, соосно, в радиальной плоскости внутри рамы ротора размещено не менее двух внешних цилиндров с размещенными внутри полыми поршнями, в которых установлены в радиальной плоскости электромагниты с обмотками управления, а ближе к центру рамы ротора, соосно с внешним цилиндром в радиальной плоскости размещены внутренние цилиндры, с размещенными внутри поршнями дебаланса, в которых установлены электромагниты с обмотками управления. В каждом зазоре, заполненном жидкостью (или газом), между внутренней поверхностью полого поршня и наружной поверхностью поршня дебаланса и в зазоре между рамой и поршнем дебаланса размещены силовые пружины, а внутри шаровой рабочей камеры с зазором и возможностью перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскостях размещен шар-эксцентрик. Кольцо-дебаланс и рама ротора сопряжены между собой эксцентриковым устройством, при этом, соосно, на наружной поверхности кольца дебаланса установлены коллектора для запитки от внешнего источника электроэнергии электромагнитов с обмотками управления. Между наружными боковыми поверхностями кольцевого кожуха статора, кольца дебаланса ротора и внутренней поверхностью корпуса установлены упорные подшипники и герметизирующие перегородки, разделяющие внутри корпуса подводящий и отводящий каналы, при этом в отводящем канале вертикально установлен энергетический конус, содержащий конусообразный кожух с осью вращения, связанный с внешним приводным устройством. По внутренней поверхности конусообразного кожуха установлен винтовой формы объемной спирали канал, заполненный текучей средой.

Поставленная задача решается тем, что: ролики обратной связи установлены по кругу на внутренней поверхности цилиндрической рабочей камеры кольцевой рамы статора с возможностью перемещения в радиальной плоскости и сопряженными с наружной поверхностью кольца дебаланса ротора.

по кругу наружной поверхности в радиальной плоскости кольца дебаланса ротора установлены электромагниты с многофазными обмотками управления.

Авторам использование заявляемой гравитационной гидромашины неизвестно.

На фиг. 1 показан внешний вид гравитационной гидромашины; на фиг. 2 показано сечение А-А фиг. 1 гравитационной гидромашины вертикальной плоскостью, вдоль оси вращения вид сбоку; на фиг. 3 показано сечение Б-Б фиг. 2 гравитационной гидромашины вертикальной плоскостью, перпендикулярной оси вращения вид сбоку вдоль оси вращения.

Гравитационная гидромашина содержит: (фиг. 1-3) корпус 1 с подводящим каналом 2 и отводящим каналом 3 текучей среды 4. Внутри корпуса 1 с зазором и возможностью перемещения вокруг собственной оси вращения, установлен статор 5. Статор 5 содержит кольцевой кожух 6. Кольцевой кожух 6, установленный с зазором внутри корпуса 1 и сопряженный наружной поверхностью с колесами вращения 7, расположенными в зазоре между внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью кольцевого кожуха 6, и связанными с внешним приводным устройством 8.

На внутренней поверхности кольцевого кожуха 6, по кругу в пазах 9 и с возможностью перемещения в радиальной плоскости, установлены подвижные радиальные лопатки 10 с пружинами противодавления 11. Каждая пружина противодавления 11 сопряжена с подвижной радиальной лопаткой 10 и внутренней поверхностью паза 9. Статор 5 содержит кольцевую раму 12, с расположенной внутри цилиндрической рабочей камерой 13, размещенную с зазором и возможностью перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях внутри кольцевого кожуха 6. На внутренней поверхности цилиндрической рабочей камеры 13 по кругу, в радиальной плоскости кольцевой рамы 12 статора 5 установлены постоянные магниты 14. Подвижные радиальные лопатки 10, в зазоре между внутренней поверхностью кольцевого кожуха 6 и наружной поверхностью кольцевой рамы 12 статора 5 образуют рабочие секции 15, связанные через каналы связи 16 с каналами подвода 2 и каналом отвода 3 текучей среды 4. Кольцевой кожух 6 и кольцевая рама 12 статора 5 сопряжены между собой эксцентриковым устройством 17. Внутри цилиндрической рабочей камеры 13 кольцевой рамы 12, с зазором и возможностью перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях, размещен ротор 18. Ротор 18 содержит кольцо дебаланса 19, с размещенной внутри полой камерой 20. По кругу наружной поверхности кольца дебаланса 19, в радиальной плоскости установлены электромагниты с обмотками управления 21, при этом кольцо дебаланса 19 наружной поверхностью, через ролики обратной связи 22, установленные по кругу внутри корпуса 1 с возможностью перемещения в радиальной плоскости и связанные с внешним приводным устройством 8, сопряжено с внутренней поверхностью цилиндрической рабочей камеры 13 кольцевой рамы 12 статора 5. Внутри полой камеры 20 кольца дебаланса 19 с зазором и возможностью перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях размещена рама 23, содержащая по центру шаровую рабочую камеру 24. По кругу, соосно, в радиальной плоскости внутри рамы 23 ротора 18, размещено не менее двух внешних цилиндра 25, с размещенными внутри полыми поршнями 26, при этом внутри полых поршней 26 установлены в радиальной плоскости электромагниты с обмотками управления 21. Ближе к центру рамы 23 ротора 18 соосно с внешними цилиндрами 25 в радиальной плоскости размещены внутренние цилиндры 27, с размещенными поршнями дебаланса 28.

В поршнях дебаланса 28 установлены электромагниты с обмотками управления 21. В каждом зазоре, заполненным жидкостью (или газом) 29, между внутренней поверхностью полого поршня 26 и наружной поверхностью поршня дебаланса 28 и в зазоре между рамой 23 и поршнем дебаланса 28 размещены силовые пружины 30 компенсации центробежных сил, возникающих при вращательном движении ротора 18.

Внутри шаровой рабочей камеры 24 с зазором и возможностью перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскостях размещен шар-эксцентрик 31. Кольцо дебаланса 19 и рама 23 сопряжены между собой эксцентриковым устройством 17. Соосно на наружной поверхности кольца дебаланса 19 ротора 18 установлены коллектора 32 для запитки от внешнего источника электроэнергии 8 электромагнитов с обмотками управления 21. Между наружными боковыми поверхностями кольцевого кожуха 6 статора 5, кольца дебаланса 19, ротора 18 и внутренней поверхностью корпуса 1 установлены упорные подшипники 33 и герметизирующие перегородки 34, разделяющие внутри корпуса 1 подводящий канал 2 и отводящий канал 3. В канале отвода 3 текучей среды 4 вертикально установлен энергетический конус 35, содержащий конусообразный кожух 36 с осью вращения 37, связанный с внешним приводным устройством 8. По внутренней поверхности конусообразного кожуха 36 установлен винтовой формы объемной спирали канал 38, имеющий круглое поперечное сечение и заполненный текучей средой 4. Для расширения функциональных возможностей ролики обратной связи 39 установлены по кругу на внутренней поверхности цилиндрической рабочей камеры 13 кольцевой рамы 12 статора 5, с возможностью перемещения в радиальной плоскости и сопряженными с наружной поверхностью кольца дебаланса 19 ротора 18. По кругу наружной поверхности в радиальной плоскости кольца дебаланса 19 ротора 18 установлены электромагниты с многофазными обмотками управления 40, а на конусообразном кожухе 36 жестко закреплена платформа 41, сопряженная с кольцевым кожухом 6 и колесами вращения 7. При работе устройства с роликами обратной связи 22 статор 5 и ротор 18 вращаются в противоположном направлении друг к другу, а при работе устройства с роликами обратной связи 39 статор 5 и ротор 18 с помощью внешних приводных устройств 8 и магнитной системы управления могут вращаться как в прямом, так и в противоположном направлении друг к другу, а при использовании к работе электромагнитов с многофазными обмотками управления 40 обеспечивает запитку от внешнего многофазного источника электроэнергии, при этом пазы 9 внутри заполнены с избыточным давлением жидкостью (газом) 29.

Гравитационная гидромашина (фиг. 1-3) работает следующим образом.

С помощью внешнего приводного устройства 8, через колеса вращения 7, ролики обратной связи 22, электромагнитную систему управления, содержащую: постоянные магниты 14 и электромагниты с обмотками управления 21, размещенные на статоре 5 и роторе 18, запитываемые через коллектора 32, статор 5 внутри корпуса 1 и ротор 18 внутри статора 5, приводятся в постоянное вращательное движение вокруг собственных осей вращения. Одновременно от внешнего приводного устройства 8 приводится в постоянное вращательное движение вокруг оси вращения 37 энергетический конус 35. Шар-эксцентрик 31, перемещаясь в вертикальной и горизонтальной плоскостях внутри шаровой рабочей камеры 24 рамы 23 ротора 18, давит своим весом на нижнюю половину рамы 23, а рама 23 с размещенными во внутренних цилиндрах 27 поршнями дебаланса 28 давит своим весом на нижнюю половину полых поршней 26, размещенных во внешних цилиндрах 25, заполненных жидкостью (газом) 29, при этом полые поршни и через жидкость (газ) 29 рама 23 с поршнями дебаланса 28 давят своим весом на внутреннюю поверхность кольца дебаланса 19 ротора 18. В нижней половине ротора 18 поршня дебаланса 28 под давлением жидкости (газа) 29 во внешних и внутренних цилиндрах и под давлением силовых пружин 30 и под действием силы электромагнитов 21 во внутренних цилиндрах перемещаются вверх, а в верхней половине ротора 18, под действием центробежных сил, силы электромагнитов 21 и силовых пружин 30, поршни дебаланса 28 удерживаются в верхнем положении, чем обеспечивается возникновение дебаланса и момента вращения ротора 18. Ротор 18 своим весом через ролики обратной связи 22 давит на кольцевую раму 12 статора 6. Кольцевая рама 12 давит своим весом на нижнюю половину подвижных радиальных лопаток 10 с пружинами противодавления 11 статора 5, перемещая их вниз и на текучую среду 4 в умещающемся объеме рабочих секций 15. Одновременно в верхней половине статора 5 подвижные радиальные лопатки 10 под давлением пружин противодавления 11, жидкости (газа) 29 в увеличивающемся зазоре между внутренней поверхностью кольцевого кожуха 6 и наружной поверхностью кольцевой рамы 12, при перемещении кольцевой рамы 12 вниз, поднимаются вверх, а рабочие секции 15, с увеличивающимся объемом, заполняются текучей средой 4.

При вращательном движении статора 5 заполненные текучей средой 4 рабочие секции 15 перемещаются в нижнюю половину статора 5.

Из рабочих секций 15, находящихся в нижней половине статора 5, под высоким давлением текучая среда 4 через каналы связи 16 перемещается в отводящий канал 3 и поступает в винтовой формы объемной спирали канал 38 энергетического конуса 35, и под действием центробежных сил вращающегося энергетического конуса 35 текучая среда 4 по каналу 38 поднимается вверх.

При работе гравитационной гидромашины с роликами обратной связи 22 статор 5 и ротор 18 вращаются в противоположном направлении друг к другу, что обеспечивает смещение центров масс вращающихся объектов, а при работе гравитационной гидромашины с роликами обратной связи 39, установленными по кругу на внутренней поверхности цилиндрической рабочей камеры 13 кольцевой рамы 12 обеспечивается вращение статора 5 и ротора 18 от внешнего приводного устройства как в прямом, так и противоположном направлении.

Формула изобретения

1. Гравитационная гидромашина, содержащая по меньшей мере две рабочие секции, каждая из которых включает корпус с каналами подвода и отвода рабочей текучей среды, ротор, соосно установленный на валу в корпусе, выполненный в виде диска с выступающими над его поверхностью щечками, периферийные поверхности которых сопряжены с внутренней поверхностью корпуса, при этом в дисках выполнены прорези, а в щечках радиальные и осевые пазы, в которых размещены с возможностью перемещения лопасти, а ширина пазов и прорезей соответствует толщине лопасти, отличающаяся тем, что она снабжена электромагнитной системой управления, статором, установленным с зазором внутри корпуса и возможностью перемещения вокруг собственной оси вращения, при этом статор содержит кольцевой кожух, установленный с зазором внутри корпуса и сопряженный наружной поверхностью с колесами вращения, расположенными в зазоре между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью кольцевого кожуха и связанными с внешним приводным устройством, а на внутренней поверхности кольцевого кожуха по кругу в пазах с возможностью перемещения в радиальной плоскости установлены подвижные радиальные лопатки с пружинами противодавления, причем каждая пружина противодавления сопряжена с подвижной радиальной лопаткой и внутренней поверхностью паза, статор содержит кольцевую раму с размещенной внутри ее цилиндрической рабочей камерой, размещенную с зазором и возможностью перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях внутри кольцевого кожуха, при этом на внутренней поверхности цилиндрической рабочей камеры по кругу в радиальной плоскости установлены постоянные магниты, подвижные радиальные лопатки в зазоре между внутренней поверхностью кольцевого кожуха и наружной поверхностью кольцевой рамы статора образуют рабочие секции, связанные через каналы связи с каналом подвода и каналом отвода текучей среды, а кольцевой кожух и кольцевая рама статора сопряжены между собой эксцентриковым устройством, внутри цилиндрической рабочей камеры статора с зазором и возможностью перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях размещен ротор, который содержит кольцо дебаланса, с размещенной внутри его полой камерой с установленными в радиальной плоскости по кругу наружной поверхности кольца дебаланса электромагнитами с обмотками управления, при этом кольцо дебаланса ротора наружной поверхностью через ролики обратной связи, установленные внутри корпуса с возможностью перемещения в радиальной плоскости и связанные с внешним приводным устройством, сопряжено с внутренней поверхностью цилиндрической рабочей камеры кольцевой рамы статора, внутри полой камеры кольца дебаланса с зазором и возможностью перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях размещена рама, содержащая по центру шаровую рабочую камеры, при этом по кругу соосно в радиальной плоскости внутри рамы ротора размещено не менее двух внешних цилиндров с размещенными внутри полыми поршнями, в которых установлены в радиальной плоскости электромагниты с обмотками управления, а ближе к центру рамы ротора соосно с внешними цилиндрами в радиальной плоскости размещены внутренние цилиндры с размещенными внутри поршнями дебаланса, в которых установлены электромагниты с обмотками управления, в каждом зазоре, заполненном жидкостью (газом), между внутренней поверхностью поршня дебаланса и в зазоре между рамой и поршнем дебаланса размещены силовые пружины, а внутри шаровой рабочей камеры с зазором и возможностью перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскостях размещен шар-эксцентрик, причем кольцо дебаланса и рама ротора сопряжены между собой эксцентриковым устройством, при этом соосно на наружной поверхности кольца дебаланса установлены коллекторы для зачистки электромагнитов с обмотками управления от внешнего источника электроэнергии, между наружными боковыми поверхностями кольцевого кожуха статора, кольца дебаланса ротора и внутренней поверхностью корпуса установлены подшипники и герметизирующие перегородки, разделяющие внутри корпуса канал подвода и канал отвода текучей среды, при этом в канале отвода вертикально установлен энергетический конус, содержащий конусообразный кожух с осью вращения, связанный с внешним приводным устройством, по внутренней поверхности которого установлен винтовой формы объемной спирали канал, заполненный текучей средой.

2. Гидромашина по п.1, отличающаяся тем, что ролики обратной связи установлены по кругу на внутренней поверхности цилиндрической рабочей камеры кольцевой рамы статора с возможностью перемещения в радиальной плоскости и сопряженными с наружной поверхностью кольца дебаланса ротора, а пазы внутри заполнены с избыточным давлением жидкостью (газом).

3. Гидромашина по п.1, отличающаяся тем, что по кругу наружной поверхности в радиальной плоскости кольца-дебаланса ротора установлены электромагниты с многофазными обмотками управления, при этом кольцевой кожух, через платформу жестко связанный с конусообразным кожухом, сопряжен с колесами вращения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3