Реактивный вакуумно-компрессионный движитель

Изобретение относится к двигателестроению, в частности, к двигателям внутреннего сгорания с качающимися рабочими органами. Изобретение позволяет повысить надежность движителя. Реактивный вакуумно-компрессионный движитель содержит приводной двигатель, несущий цилиндр, поршень двухстороннего действия, кривошип, шаровые узлы, вакуумные калибры, расширители сжатого воздуха, шестерни привода, зубчатые муфты, противовесы кривошипа, масляные насосы, цилиндр несущий, выполненный из двух гильз, запрессованных одна в другую. В средней части цилиндра закреплены два гнезда для подшипников кривошипа. Шаровые узлы установлены с торцов цилиндра с камерами сжатия. По периметру цилиндра при крайних положениях днищ поршня от камеры сжатия выполнены вакуумные окна, снаружи цилиндра сделаны ребра для охлаждения и закреплены цапфы для установки шестерен привода, поршень двухстороннего действия делит внутреннюю полость цилиндра на две части с изменяющимися объемами. На поршне установлены уплотнительные кольца и насадки, кривошип разборный со съемным пальцем установлен на двух шариковых подшипниках в гнездах цилиндра. На осях кривошипа установлены шестерни для зубчатых муфт, каждый шаровой узел состоит из корпуса, шарового золотника. Шаровой корпус разъемный, по периметру выполнены два отверстия для размещения цапф шарового золотника, окно для нагнетания воздуха в камеры сжатия, окно для выхода потока сжатого воздуха в расширитель, шаровой золотник установлен и вращается в шаровом корпусе, снаружи шарового золотника сделаны две камеры сжатия в форме полусферических полостей, по периметру этих полостей установлены в канавках круглые уплотнительные кольца, в шаровом золотнике закреплены соосно две цапфы, на которые установлены опорные подшипники, размещенные в гнездах шарового корпуса. На конце одной цапфы установлена шестерня привода, шаровой золотник вращается в два раза медленнее кривошипа, для смазки шарового золотника в шаровом корпусе установлены пористые вставки из металлокерамики, которые под давлением пропускают микрочастицы смазки и смазывают поверхность шарового золотника. Вакуумные калибры сделаны в виде полых полуколец с калиброванными раструбами и фильтром, установлены по периметру цилиндра над вакуумными окнами, расширители прямоугольного сечения ступенчатые установлены на шаровых узлах вместе с соплами и могут поворачиваться относительно шаровых узлов, на концах расширителей установлены вертушки с электрогенераторами для снижения шума расширяющегося воздуха и рекуперации оставшейся энергии воздуха в конце расширения, шестерни привода соединяют цапфы шаровых золотников с кривошипом и расположены в кожухе, кожух шестерен привода разъемный, масляные насосы коловратные подают смазку к трущимся поверхностям и откачивают излишнюю смазку в масляные полости, расположенные в кожухе шестерен привода двигателя и между гильзами цилиндра. В двигателе камеры сжатия воздуха отделены от полостей цилиндра. При вращении кривошипа ползун движется возвратно-поступательно по полозьям в рамке поршня, одновременно вращается вместе с кривошипом и перемещает поршень вдоль цилиндра, движитель является модулем, модули соединяются между собой муфтами в кассеты. Кассеты образуют силовой контур на подвеске, устанавливаемый на транспортные средства и приводимый во вращение приводным двигателем. 7 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть применено на транспортных средствах, других объектах в качестве реактивного движителя, а также при создании силового контура на реактивной подвеске для движения на высоте 1.5-2 м от уровня земли.

Известен реактивный вакуумно-компрессионный движитель, содержащий приводной двигатель, несущий цилиндр, поршень двухстороннего действия (патент РФ №2240431, опубл. 20.11.2004).

Недостатком известного движителя является невысокая надежность конструкции.

Задачей заявленного изобретения является повышение надежности конструкции.

Задача заявленного изобретения достигается за счет того, что реактивный вакуумно-компрессионный движитель содержит приводной двигатель, несущий цилиндр, поршень двухстороннего действия, кривошип, шаровые узлы, вакуумные калибры, расширители сжатого воздуха, шестерни привода, зубчатые муфты, противовесы кривошипа, масляные насосы, цилиндр несущий, выполненный из двух гильз, запрессованных одна в другую, между гильзами выполнены канавки для подвода смазки и масляные полости, в средней части цилиндра закреплены два гнезда для подшипников кривошипа, шаровые узлы установлены с торцов цилиндра с камерами сжатия, по периметру цилиндра при крайних положениях днищ поршня от камеры сжатия выполнены вакуумные окна, снаружи цилиндра сделаны ребра для охлаждения и закреплены цапфы для установки шестерен привода, поршень двухстороннего действия делит внутреннюю полость цилиндра на две части с изменяющимися объемами, в середине поршня сделана рамка с двумя полозьями, в рамке установлен ползун кривошипа, состоящий из пальца кривошипа с двумя сухарями, на поршне установлены уплотнительные кольца и насадки, кривошип разборный со съемным пальцем установлен на двух шариковых подшипниках в гнездах цилиндра, на осях кривошипа установлены шестерни для зубчатых муфт, каждый шаровой узел состоит из корпуса, шарового золотника, причем шаровой корпус разъемный, по периметру выполнены два отверстия для размещения цапф шарового золотника, окно для нагнетания воздуха в камеры сжатия, окно для выхода потока сжатого воздуха в расширитель, шаровой золотник установлен и вращается в шаровом корпусе, снаружи шарового золотника сделаны две камеры сжатия в форме полусферических полостей, по периметру этих полостей установлены в канавках круглые уплотнительные кольца, в шаровом золотнике закреплены соосно две цапфы, на которые установлены опорные подшипники, размещенные в гнездах шарового корпуса, на конце одной цапфы установлена шестерня привода, шаровой золотник вращается в два раза медленнее кривошипа, для смазки шарового золотника в шаровом корпусе установлены пористые вставки из металлокерамики, которые под давлением пропускают микрочастицы смазки и смазывают поверхность шарового золотника, вакуумные калибры сделаны в виде полых полуколец с калиброванными раструбами и фильтром, установлены по периметру цилиндра над вакуумными окнами, расширители прямоугольного сечения ступенчатые установлены на шаровых узлах вместе с соплами и могут поворачиваться относительно шаровых узлов, на концах расширителей установлены вертушки с электрогенераторами для снижения шума расширяющегося воздуха и рекуперации оставшейся энергии воздуха в конце расширения, шестерни привода соединяют цапфы шаровых золотников с кривошипом и расположены в кожухе, кожух шестерен привода разъемный, масляные насосы коловратные подают смазку к трущимся поверхностям и откачивают излишнюю смазку в масляные полости, расположенные в кожухе шестерен привода двигателя и между гильзами цилиндра, в двигателе камеры сжатия воздуха отделены от полостей цилиндра, при вращении кривошипа ползун движется возвратно-поступательно по полозьям в рамке поршня, одновременно вращается вместе с кривошипом и перемещает поршень вдоль цилиндра, движитель является модулем, модули соединяются между собой муфтами в кассеты, кассеты образуют силовой контур на подвеске, устанавливаемый на транспортные средства и приводимый во вращение приводным двигателем.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 и 2 изображено устройство реактивного вакуумно-компрессионного движителя, на фиг.3 показан 1-ый вариант установки движителей, на фиг.4 показан 2-ой вариант установки движителей, на фиг.5 показан коленчатый вал, на фиг.6 показан цилиндр движителя, на фиг.7 показана зубчатая шестерня движителя.

Устройство реактивного вакуумно-компрессионного движителя 44 (фиг.1, 2) состоит из несущего цилиндра 1, поршня двухстороннего действия 2, кривошипа 3, шаровых узлов 4, вакуумных калибров 5, расширителей сжатого воздуха 6, шестерен 7 привода, зубчатых муфт 8, противовесов 9, масляных насосов 10, гильз цилиндра 11 и 12. Цилиндр 1 несущий, выполнен из двух гильз 11 и 12, на нем закреплены все основные узлы и детали движителя, гильзы 11 и 12, запрессованы одна в другую. Между гильзами 11 и 12 выполнены канавки 13, для подвода смазки к трущимся поверхностям основных деталей, и масляные полости «м», в средней части цилиндра, 1, перпендикулярно продольной его оси, закреплены два гнезда 14 для шариковых подшипников 15 кривошипа 3, с торцов цилиндра 1 установлены шаровые узлы 4 с камерами сжатия «кс», по периметру цилиндра 1, возле крайних положений поршня 2 выполнены вакуумные окна «во», снаружи цилиндра 1 сделаны ребра 18 для охлаждения и закреплены цапфы 19 для установки шестерен 7 привода. Поршень 2 двухстороннего действия делит внутреннюю полость цилиндра 1 на две равные части «а» и «б» с изменяющимися объемами, в середине поршня 2, перпендикулярно продольной оси поршня 2, сделана рамка 20 с двумя полозьями 21, в рамке 20 расположен палец 22 кривошипа 3 с двумя сухарями 16, которые выполняют функции ползуна 24, на поршне 2 установлены уплотнительные кольца 25 и две насадки 43. Кривошип 3 разборный со съемным пальцем 22 установлен на двух шариковых подшипниках 15 в гнездах 14 цилиндра 1, на осях 28 кривошипа 3 установлены шестерни 29 для соединения движителей между собой с помощью зубчатых муфт 8, закреплены противовесы 9. Шаровые узлы 4 установлены с торцов цилиндра 1, каждый шаровой узел 4 состоит из корпуса 31, шарового золотника 32, шаровой корпус 31 разъемный, по периметру выполнены два отверстия «и» для размещения цапф 30 шарового золотника 32, окно «д» для нагнетания воздуха в камеры сжатия «кс», окно «с» для выхода потока сжатого воздуха в расширитель 6, шаровой золотник 32 установлен и вращается в шаровом корпусе 31. Снаружи шарового золотника 32 сделаны две камеры сжатия «кс» в форме полусферических полостей, по периметру этих полостей установлены в канавках круглые уплотнительные кольца 17, в шаровом золотнике 32 закреплены соосно две цапфы 30, на которые установлены опорные подшипники 36, размещенные в гнездах 37 шарового корпуса 31, на конце одной цапфы 30 установлена шестерня 7 привода, которая находится в зацеплении с другими шестернями привода, шаровой золотник 32 вращается в два раза медленнее кривошипа 3. Вакуумные калибры 5 сделаны в виде полых полуколец с калиброванными раструбами и установлены по периметру цилиндра 1 над вакуумными окнами «во», на раструбе вакуумного калибра 5 установлен фильтр из мелкой металлической сетки и легкой льняной ткани (на чертежах не показан). Расширители 6 прямоугольного сечения ступенчатые установлены на шаровых узлах 4 вместе с соплами 27 и могут поворачиваться на некоторый угол относительно шаровых узлов 4, на концах расширителей установлены вертушки 40 с микроэлектрогенераторами 41 для снижения шума расширяющегося воздуха и рекуперации его в конце расширения. Шестерни привода 7 соединяют цапфы 30 шаровых золотников 32 с кривошипом 3 и расположены в разъемном кожухе 23. Масляные насосы 10 коловратного типа подают смазку к трущимся деталям и отсасывают излишнюю смазку в масляные полости «м», расположенные в кожухе 23 и между гильзами 11 и 12. Зубчатые муфты 8 имеют внутри зубья для соединения модулей контурных движителей в кассеты 42.

Работа реактивного вакуумно-компрессионного движителя 44 (фиг/1, 2,). Движители 44 смонтированы в кассеты 42, но могут работать отдельно, приводятся во вращение приводным двигателем или двигателем транспортных средств других объектов, на которые движители 44 установлены. В движителе 44 камеры «кс» сжатия воздуха отделены от полостей «а» и «б» цилиндра 1. При вращении кривошипа 3 ползун 24 движется возвратно-поступательно по полозьям в рамке 20 поршня 2, одновременно вращается вместе с кривошипом 3 и перемещает поршень 2 вдоль цилиндра 1. В полости «а» цилиндра 1 воздух нагнетается в камеру «кс» сжатия, где сжимается со степенью сжатия десяти единиц. В полости «б» создается глубокий вакуум, происходит втягивание воздуха в вакуумный калибр 5 и далее в полость цилиндра 1. При открытии выпускного окна «с» сжатый воздух из камеры сжатия «кс» врывается в расширитель 6 с большой скоростью и взрывным ускорением, где происходит его расширение и работа в виде импульса реактивной силы. В это же время поршень 2 открывает вакуумные окна «во» и воздух снаружи через вакуумный калибр 5 устремляется в полость «б» цилиндра 1, в вакуумном калибре 5 и возле окон «во» наступает большой перепад давлений, т.к. воздух не успевает мгновенно набрать ускорение и быстро влететь в полость «б» цилиндра 1, атмосфера как бы разрывается, образуется зона глубокого вакуума и зона атмосферного давления, разность этих давлений - величина, обратная величине сжатия воздуха, создает импульс реактивной силы, которая производит работу. Два указанных импульса реактивной силы вызывают движение реактивного вакуумно-компрессионного движителя 44. Реактивный вакуумно-компрессионный движитель 44 выполнен в виде модулей, которые могут соединяться между собой муфтами 8 в кассеты 42, эти кассеты 42 образуют силовой контур на реактивной подвеске, устанавливаемый на транспортные средства, другие объекты, обеспечивает их движение на высоте 1.5-2 м от уровня земли, движители в силовом контуре приводятся во вращение приводным двигателем или двигателем транспортного средства другого объекта, на котором силовой контур установлен. Расчетная реактивная сила тяги модуля движителя 44 равна 2850 кгм/сек²=290 кгс. Объем двух полостей цилиндра=400 см³, импульс реактивной силы при расширении сжатого воздуха двух камер сжатия равен 28.8 кгм/сек², импульс реактивной силы при втягивании воздуха в две полости цилиндра вакуумом равен 28.8 кгм/сек², при 3000 об/мин кривошипа общий импульс реактивной силы составит 2850 кгм/сек²=290 кгс. Например, для легкового автомобиля массой 1500 кг, чтобы преодолеть силу тяготения, необходим силовой контур до шести движителей 44, что адекватно мощности двигателя ВАЗ-2108). Движитель 44 может быть установлен на автомобиле в качестве тягового движителя, а также для торможения.

В двухтактном дизельном двигателе внутреннего сгорания рабочий цикл включает процессы нагнетания воздуха в цилиндры двигателя нагнетателем через продувочные окна, расположенные в цилиндре по его периметру, возле нижней мертвой точки поршня, затем воздух сжимается в камере сгорания, расположенной в одной полости с полостью цилиндра, впрыскивается топливо и смесь сгорает в цилиндре как небольшой взрыв. Наступает процесс расширения сжатых газов, которые производят работу в виде движения поршня, за работой газов происходит процесс выпуска отработанных газов, последние выталкиваются поршнем через отверстия выпускных клапанов, цилиндр продувается воздухом через продувочные окна, и процесс продолжается. Общим для большинства двух- и четырехтактных двигателей является процесс расширения сжатых газов, при котором совершается работа. К газам следует отнести воздух, при расширении сжатого воздуха также происходит работа, которая подчиняется второму закону Ньютона:

Р=m·а.

В предлагаемом реактивном вакуумно-компрессионном движителе импульсного типа в цилиндре движется поршень двухстороннего действия, с одной стороны поршень сжимает воздух в полости цилиндра, нагнетает его в камеры сжатия, с другой стороны поршня создается вакуум, сжатие и вакуум происходят поочередно, при расширении сжатого воздуха, втягивании воздуха в вакуумный калибр, и далее в полость цилиндра вакуумом, возникают импульсы реактивной силы, которая производит работу.

Реактивный вакуумно-компрессионный движитель, содержащий приводной двигатель, несущий цилиндр, поршень двухстороннего действия, кривошип, шаровые узлы, вакуумные калибры, расширители сжатого воздуха, шестерни привода, зубчатые муфты, противовесы кривошипа, масляные насосы, цилиндр несущий, выполненный из двух гильз, запрессованных одна в другую, между гильзами выполнены канавки для подвода смазки и масляные полости, в средней части цилиндра закреплены два гнезда для подшипников кривошипа, шаровые узлы установлены с торцов цилиндра с камерами сжатия, по периметру цилиндра, при крайних положениях днищ поршня от камеры сжатия выполнены вакуумные окна, снаружи цилиндра сделаны ребра для охлаждения и закреплены цапфы для установки шестерен привода, поршень двухстороннего действия делит внутреннюю полость цилиндра на две части с изменяющимися объемами, в середине поршня сделана рамка с двумя полозьями, в рамке установлен ползун кривошипа, состоящий из пальца кривошипа с двумя сухарями, на поршне установлены уплотнительные кольца и насадки, кривошип разборный со съемным пальцем установлен на двух шариковых подшипниках в гнездах цилиндра, на осях кривошипа установлены шестерни для зубчатых муфт, каждый шаровой узел состоит из корпуса, шарового золотника, причем шаровой корпус разъемный, по периметру выполнены два отверстия для размещения цапф шарового золотника, окно для нагнетания воздуха в камеры сжатия, окно для выхода потока сжатого воздуха в расширитель, шаровой золотник установлен и вращается в шаровом корпусе, снаружи шарового золотника сделаны две камеры сжатия в форме полусферических полостей, по периметру этих полостей установлены в канавках круглые уплотнительные кольца, в шаровом золотнике закреплены соосно две цапфы, на которые установлены опорные подшипники, размещенные в гнездах шарового корпуса, на конце одной цапфы установлена шестерня привода, шаровой золотник вращается в два раза медленнее кривошипа, для смазки шарового золотника в шаровом корпусе установлены пористые вставки из металлокерамики, которые под давлением пропускают микрочастицы смазки и смазывают поверхность шарового золотника, вакуумные калибры сделаны в виде полых полуколец с калиброванными раструбами и фильтром, установлены по периметру цилиндра над вакуумными окнами, расширители прямоугольного сечения ступенчатые установлены на шаровых узлах вместе с соплами и могут поворачиваться относительно шаровых узлов, на концах расширителей установлены вертушки с электрогенераторами для снижения шума расширяющегося воздуха и рекуперации оставшейся энергии воздуха в конце расширения, шестерни привода соединяют цапфы шаровых золотников с кривошипом и расположены в кожухе, кожух шестерен привода разъемный, масляные насосы коловратные подают смазку к трущимся поверхностям и откачивают излишнюю смазку в масляные полости, расположенные в кожухе шестерен привода двигателя и между гильзами цилиндра, в двигателе камеры сжатия воздуха отделены от полостей цилиндра, при вращении кривошипа ползун движется возвратно-поступательно по полозьям в рамке поршня, одновременно вращается вместе с кривошипом и перемещает поршень вдоль цилиндра, движитель является модулем, модули соединяются между собой муфтами в кассеты, кассеты образуют силовой контур на подвеске, устанавливаемый на транспортные средства и приводимый во вращение приводным двигателем.