Пружинный двигатель

 

Двигатель предназначен для преобразования потенциальной энергии пружин в механическую энергию вращения вала. Устройство содержит раму, коленчатый вал с маховиком и основную рабочую пружину. Устройство также снабжено главным рычагом, двумя вспомогательными рабочими пружинами, устройством натяжения основной рабочей пружины и управляющим устройством. Главный рычаг жестко закреплен на несущем валу и с помощью основной рабочей пружины соединен с коленчатым валом и устройством ее натяжения. Последнее выполнено в виде фланца, соединенного шарнирно с главным рычагом и имеющего прорезь для прохождения пальца. Концы пальца соединены с двумя концами двух вспомогательных рабочих пружин, другие концы которых жестко закреплены на раме. Управляющее устройство выполнено в виде вертикального управляющего стержня, соединенного с коленчатым валом и взаимодействующего с качающейся планкой, к которой прикреплен управляющий рычаг, соединенный с пальцем. 3 ил.

Изобретение относится к двигателям, создающим механическую энергию за счет потенциальной энергии твердых тел, а именно к пружинным двигателям, предназначенным для создания движений ведущих валов различных машин, используемых в автомобильной промышленности, судостроении и любом транспортном средстве.

Известен пружинный двигатель (см. патент RU N 2079704, кл. F 03 G 1/00, публ. 20.05.97, бюл. N 14), имеющий два вала: входной и выходной, узел ограничения вращения, рабочие органы в виде цилиндрических пружин, узел механической передачи, состоящий из двух валов с зубчатыми элементами, взаимодействующими с зубчатыми рейками.

Однако известный двигатель предназначен для использования его в человеко-машинной системе, в связи с чем его конструкция решена довольно в усложненной форме, требующей больших трудозатрат.

Наиболее близким аналогом к заявленному по совокупности существенных признаков и назначению является машина, работающая под действием пружины (см. патент Германии (DE) N 294760, кл. F 03 G 1/00, публ. 91.10.10., N 41; РЖ "ИСМ" 1993, в. 66, N 4), которая предварительно натягивается и при вращательном движении дискового маховика снова освобождается при прохождении мертвой точки кулачкового диска, при этом пружина освобождается до состояния предварительного натяжения ударным образом, благодаря этому перемещает дисковый маховик далее, приводя его в постоянное вращательное движение.

Технической задачей настоящего изобретения является создание условий для работы пружинного двигателя продолжительное время без применения силовых нагрузок и традиционных источников энергии.

Решается техническая задача новой совокупностью конструктивных признаков, присущих данному изобретению, в котором, помимо сходных признаков с ближайшим аналогом, это наличие маховика (исполнительного механизма) и основной рабочей пружины, имеются новые конструктивные отличительные признаки, заключающиеся в том, что пружинный двигатель снабжен главным рычагом, двумя вспомогательными рабочими пружинами, устройством натяжения основной рабочей пружины и управляющим устройством. Главный рычаг жестко установлен на несущем валу и с помощью основной рабочей пружины соединен с коленчатым валом. Устройство натяжения основной рабочей пружины выполнено в виде фланца, соединенного шарнирно с главным рычагом и имеющего прорезь для прохождения пальца, концы которого соединены с двумя концами вспомогательных рабочих пружин, другие концы которых жестко закреплены на раме, а управляющее устройство установлено на шарнирной опоре несущего вала и выполнено в виде вертикального управляющего стержня, соединенного с коленчатым валом и взаимодействующего с качающейся планкой, к которой присоединен управляющий рычаг, соединенный с пальцем.

Наличие новых конструктивных признаков и их взаимосвязь позволяет создавать движения коленчатого вала в любом режиме.

Указанные отличительные признаки являются существенными и подтверждают проведенным испытанием возможность осуществления заявленного пружинного двигателя при наличии признаков, его характеризующих, в связи с чем, заявленный "Пружинный двигатель" соответствует критерию "промышленная применимость".

Анализируя всю совокупность признаков, содержащихся в независимом пункте формулы данного изобретения и в разделе "Решение технической задачи", установлено, что в аналоге ближайшем (втором) отсутствуют признаки, присущие заявленному изобретению, в связи с чем, "Пружинный двигатель" соответствует критерию "новизна".

Из уровня техники пружинных двигателей, предназначенных для создания движений ведущих валов, по результатам патентных исследований, не выявлены пружинные двигатели с совокупностью признаков, содержащихся в формуле заявленного изобретения, в связи с чем "Пружинный двигатель", соответствует критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан пружинный двигатель в аксонометрии, на фиг. 2 - устройство натяжения основной рабочей пружины (вид по А), на фиг. 3 - управляющее устройство (вид по Б).

Пружинный двигатель содержит раму 1, по середине которой установлен на трех шарнирных опорах несущий вал 2, к которому жестко прикреплен одним своим концом главный рычаг 3, другим, противоположным концом рычаг 3 с помощью основной рабочей пружины 4 соединен с коленчатым валом 5, шарнирно закрепленным на двух опорах рамы 1 и соединенным с исполнительным устройством, выполненным в виде маховика 6, установленного за пределами рамы 1, снизу рамы шарнирно установлено устройство натяжения основной пружины, состоящее из фланца 9, соединенного шарнирно тягой 10 с главным рычагом 3 и имеющего прорезь для прохождения по ней пальца 11, концы которого соединены с двумя концами дополнительных вспомогательных рабочих пружин 7 и 8, имеющих одинаковые размеры и выполняющих одну и ту же функцию, другие, противоположные концы этих пружин жестко закреплены с помощью натяжных винтов к кронштейнам 12 и 13, соответственно, рамы 1. На корпусе шарнирной опоры несущего вала 2 установлено управляющее устройство двигателем, выполненное в виде вертикального управляющего стержня 14, упирающегося в качающуюся планку 17 и прижатого с помощью двух пружин 15 и 16, крепежных планок 18 и 19 и натяжных винтов 20 и 21. К качающейся планке 17 прикреплен управляющий рычаг 22, одним своим концом, а другим концом он соединен с пальцем 11. Тяга 23 является верхней шарнирной опорой вертикального управляющего стержня 14, так как она прикреплена к фланцу 24, жестко закрепленному к раме. Вертикальный управляющий стержень 14 управляющего устройства с помощью тяги 25 обратной связи соединен с коленчатым валом 5.

Двигатель работает следующим образом.

Исходным положением двигателя является расположение главного рычага 3 в горизонтальном положении (в плоскости рамы 1), при котором шатунная шейка коленчатого вала 5 находится в крайнем правом положении, основная рабочая пружина 4 максимально растянута.

С началом рабочего хода двигателя основная рабочая пружина 4 сжимается и проворачивает шатунную шейку коленчатого вала 5 на 180^o, при этом тяга 25 обратной связи перемещает нижнюю часть управляющего вертикального стержня 14 управляющей системы по качающейся планке 17 вправо от вертикального положения, наклоняя правую часть качающейся планки 17 вниз, управляющий рычаг 22 перемещает палец 11 в вверх прорези фланца 9, при этом силовое воздействие вспомогательных рабочих пружин 7 и 8 на несущий вал 2 через фланец 9, тягу 10 и главный рычаг 3 прекращается и главный рычаг 3 поднимается в вертикальное положение на 70^o к плоскости рамы. В это время шатунная шейка коленчатого вала 5 перемещается далее по часовой стрелке до первоначального положения. Одновременно тяга 25 обратной связи перемещает нижний конец управляющего вертикального стержня 14 влево, наклоняя левый конец качающейся планки 17 вниз. Рычаг 22 опускает палец 11 вниз и главный рычаг 3 с помощью вспомогательных рабочих пружин 7 и 8 через тягу 10 опускается в первоначальное горизонтальное положение и растягивает основную рабочую пружину 4 в исходное рабочее состояние. Таким образом, за один оборот коленчатый вал 5 проворачивает исполнительный механизм-маховик 6 на 360^o.

Использование предлагаемого пружинного двигателя обеспечивает оптимальный режим работы основной рабочей и вспомогательных пружин, что позволяет двигателю работать продолжительное время без дополнительной подпитки энергией. Пружинный двигатель может найти широкое применение в полевых условиях для автономной работы без использования традиционных источников энергии (электроэнергии, бензина и т.п.).

Формула изобретения

Пружинный двигатель, содержащий раму, коленчатый вал, маховик и основную рабочую пружину, отличающийся тем, что он снабжен главным рычагом, двумя вспомогательными рабочими пружинами, устройством натяжения основной рабочей пружины и управляющим устройством, причем главный рычаг жестко установлен на несущем валу и с помощью основной рабочей пружины соединен с коленчатым валом и устройством ее натяжения, выполненным в виде фланца, соединенного шарнирно с главным рычагом и имеющего прорезь для прохождения пальца, концы которого соединены с двумя концами двух вспомогательных рабочих пружин, другие концы которых жестко закреплены на раме, а управляющее устройство выполнено в виде вертикального управляющего стержня, соединенного с коленчатым валом и взаимодействующего с качающейся планкой, к которой прикреплен управляющий рычаг, соединенный с пальцем.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3