Энергетическая машина


 


Владельцы патента RU 2532472:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Донской государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к машиностроению, в частности к энергетическим машинам, а именно к конструкциям воздушных или газовых поршневых компрессоров, которые могут быть использованы для получения электроэнергии. Энергетическая машина включает крышку и корпус с заборными окнами для поступления газа и отверстиями для выхода сжатого газа. Поршень разделяет поршневое объемное пространство и имеет обратные клапаны впуска газа. Приводится в движение, по крайней мере, двумя рычагами, закрепленными с одной стороны на поршне через элементы передачи движения усилия, а с другой стороны на узле крепления. При этом или дно корпуса, или крышка имеют сквозные отверстия для контакта с элементами передачи усилия на рычаг через короткие и длинные плечи рычагов. Имеет газозаборник с включенным в него в виде сужающейся полости конфузором, имеющим вход в надпоршневое объемное пространство, и в виде расширяющейся полости диффузором, имеющим выход в подпоршневое объемное пространство. Техническим результатом изобретения является отсутствие загрязнения окружающей среды и отказ от использования электроэнергии и энергии двигателя внутреннего сгорания для работы энергетической машины. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Энергетическая машина

Изобретение относится к машиностроению, в частности к энергетическим машинам, а именно к конструкциям воздушных или газовых поршневых компрессоров, которые могут быть использованы для получения электроэнергии.

Известны воздушные, газовые компрессоры и другие поршневые машины объемного вытеснения газов для повышения давления от нескольких атмосфер до 150 атм и более. (Трактор Т-150К. Под ред. Б.П.Кашубы и И.А.Коваля. - М.: Колос, 1976, с.158-161, рис.109 и Основы теплотехники: Учебное пособие. В.С.Охотин и др. - М.: Высшая школа, 1984, с.169.)

Недостаток известных устройств состоит в использовании двигателей внутреннего сгорания, загрязняющих выхлопными газами окружающую среду;

Известен двигатель-компрессор (патент РФ №2128781, МПК6 F02B 71/06, 1999 г.), содержащий соосно размещенные в едином блоке один цилиндр поршневого компрессора и два цилиндра двигателя внутреннего сгорания, работающих поочередно, каждый из которых содержит форсунку, свечу зажигания и свободно движущийся в цилиндрической полости поршень, связанный с поршнем компрессора, а также впускные и выпускные патрубки. Поршневой компрессор размещен между двигателями внутреннего сгорания и отделен от них с двух сторон разделительными перегородками.

Недостатком конструкции является большая металлоемкость, быстрый выход из строя клапанов и использование двигателей внутреннего сгорания, загрязняющих выхлопными газами окружающую среду.

Наиболее близкой по выполнению является энергетическая машина -поршневой компрессор (патент на изобретение РФ №2247250, МПК 7 F02B 33/00, 2005 г.). Поршневой компрессор снабжен создающим избыточное давление нагнетателем. Газ от нагнетателя подведен к впускным клапанам цилиндра и к дополнительным нижним впускным окнам. Последние размещены в нижней части цилиндра над поршнем при его положении в нижней мертвой точке. Поршень приводится в движение приводом, работающим от электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания.

Использование двигателя внутреннего сгорания приводит к загрязнению окружающей среды, а использование электропривода приводит к большим затратам потребления электроэнергии. Машина не относится к машинам, работающих на возобновляемых источниках энергии для получения электроэнергии.

Техническим результатом изобретения является отсутствие загрязнения окружающей среды и отказ от использования электроэнергии и энергии двигателя внутреннего сгорания для работы энергетической машины.

Определяющим фактором экологической чистоты видов возобновляемой энергии являются эксплуатационные затраты по использованию нетрадиционных источников, не содержащих топливной составляющей, так как энергия этих источников должна быть экологически «бесплатной» и не приводящей к загрязнению окружающей среды.

Технический результат достигается тем, что энергетическая машина включает крышку и корпус с заборными окнами для поступления газа и отверстиями для выхода сжатого газа, разделенный на поршневое объемное пространство с размещенным в нем выполненным с обратными клапанами впуска газа поршнем, приводимым в движение, по крайней мере, двумя рычагами, закрепленными с одной стороны на поршне через элементы передачи движения усилия, а с другой стороны на узле крепления, при этом или дно корпуса или крышка имеют сквозные отверстия для контакта с элементами передачи усилия на рычаг через короткие и длинные плечи рычагов, а также газозаборник с включенным в него в виде сужающейся полости конфузором, имеющим вход в надпоршневое объемное пространство, и в виде расширяющейся полости диффузором, имеющим выход в подпоршневое объемное пространство.

Заборные окна предпочтительно расположены на торцевых стенках корпуса.

Газозаборник предпочтительно расположен в торцевой части корпуса. В качестве газа предпочтительно использование воздуха. Поршень для его вертикального хода может содержать отверстия для направляющих шпилек с нанизанными на них пружинами обратного хода поршня.

Отличие предлагаемой энергетической машины-компрессора от наиболее близкого аналога состоит в том, что поршень приводится в действие рычагами через толкатели, на которые воздействует сила веса движущегося объекта, в то время как в известном случае поршень приводится в действие приводом, на который воздействует двигатель внутреннего сгорания или электродвигатель.

На фиг.1 представлен продольный разрез энергетической машины в момент сжатия, где 1 - корпус, 2 - крышка, 3 - заборные окна, 4 - отверстия для выхода сжатого газа, 5 - газозаборник, 6 - конфузор, 7 - вход конфузора в надпоршневое пространство, 8 - дифузор, 9 - выход дифузора в подпоршневое пространство, 10 - надпоршневое объемное пространство, 11 - подпоршневое объемное пространство, 12 - поршень, 13 - направляющая шпилька, 14 - соединительный с трубопроводом элемент, 15 - обратный клапан впуска газа, 16 - обратный клапан выпуска газа, 17 - короткое плечо рычага, 18 - точка опоры узла крепления рычага, 19 длинное плечо рычага, 20 - элемент передачи усилия толкателя (подшипник), 21 - толкатель, 22 - пружина обратного хода поршня, 23 - атмосферный газ (например, воздух), 24 - усилие сжатия.

Устройство работает следующим образом.

При воздействии усилия (24) на толкатель (21) через сквозные отверстия и элементы передачи усилия (20) посредством коротких (17) и длинных (19) плечей рычагов, конструкционно зафиксированных в точках опор узлов крепления рычагов (18), усилия сжатия передаются поршню (12), двигающемуся в надпоршневом объемном пространстве (10) по направляющим шпилькам (13), которые монтажно стягивают крышку (2) и корпус (1) и на которые нанизаны пружины возвратного хода (22) поршня, в котором поршень (12) сжимает пружины (22) и газ, например воздух (23), и в подпоршневое разреженное пространство (11) начинает поступать через выходы диффузоров (9) объем новой порции газа, засасываемого заборными окнами (3), а сжатый газ в надпоршневом объемном пространстве (10) выдавливается в трубопровод через вход конфузоров (7) и обратные клапаны выпуска (16), находящиеся в соединительном элементе (14) с трубопроводом, и при достижении поршнем (12) верхней мертвой точки одновременно с моментом снятия с толкателей (21) усилий сжатия срабатывает потенциальная энергия сжатых пружин (22), обеспечивающая обратный ход поршня (12), при котором обратные клапаны выпуска (16) сжатого горячего газа, находящиеся в соединительном элементе (14), закрываются от давления в трубопроводе и разрежения в надпоршневом пространстве (10), а обратные клапаны впуска (15) поршня (12) открываются под давлением газа, поступающего в подпоршневое объемное пространство (11), и, таким образом, при достижении поршнем нижней мертвой точки происходит полное заполнение надпоршневого пространства (10) газом через обратные клапана впуска (15) и выравнивание давлений, что приводит к самопроизвольному закрытию обратных клапанов впуска (15). Цикл повторяется при очередном усилии на толкатель (21).

Ниже приведен пример осуществления изобретения.

Пример 1.

Максимальная эффективность работы энергетической машины прямо зависит от большого веса движущегося объекта и рационального использования в этом направлении железнодорожного транспорта с его частыми участками торможения.

Энергетические машины с габаритами 2500×290×290 мм параллельно вставляют между шпалами железной дороги, через соединительные элементы соединяют между собой трубопроводом, который на выходе соединен с ресивером. Ресивер служит для поглощения пульсаций и накопителем сжатого газа, приспосабливает исходящий поток сжатого газа из ресивера на турбины воспроизводящих электричество. Воздействие силы веса движущегося объекта осуществляется через реборды колес на толкатели энергетической машины. В 100 м железнодорожного полотна трансформировано 200 энергетических машин. При прохождении одного грузового состава, состоящего из 50 вагонов со скоростью 36 км/ч (10 м/сек), получено в ресивере 5200 куб. м сжатого до 100 атм (~10 МПа) и температурой свыше 100 градусов горячего воздуха, при этом турбиной, воспроизводящей электричество, выработано 18,6 кВт за 10 секунд или 6696 кВт/ч (~6,7 МВт/ч) возобновляемой электроэнергии, которая может через контактную сеть быть передана поездам-электровозам либо в общую энергосистему через тяговые подстанции.

Таким образом, энергетическая машина способна преобразовать энергию силы тяжести и силы инерции движения объекта в тепловую и потенциальную энергии сжатого газа (то есть энергетическая машина работает без использования электроэнергии и энергии двигателя внутреннего сгорания) и не загрязняет окружающею среду.

1. Энергетическая машина, характеризующаяся тем, что включает крышку и корпус с заборными окнами для поступления газа и отверстиями для выхода сжатого газа, разделенный на поршневое объемное пространство с размещенным в нем выполненным с обратными клапанами впуска газа поршнем, приводимым в движение, по крайней мере, двумя рычагами, закрепленными с одной стороны на поршне через элементы передачи движения усилия, а с другой стороны на узле крепления, при этом или дно корпуса или крышка имеют сквозные отверстия для контакта с элементами передачи усилия на рычаг через его короткие и длинные плечи, а также газозаборник с включенным в него в виде сужающейся полости конфузором, имеющим вход в надпоршневое объемное пространство, и в виде расширяющейся полости диффузором, имеющим выход в подпоршневое объемное пространство.

2. Энергетическая машина по п.1, характеризующаяся тем, что заборные окна расположены на торцевых стенках корпуса.

3. Энергетическая машина по п.1, характеризующаяся тем, что газозаборник расположен в торцевой части корпуса.

4. Энергетическая машина по п.1, характеризующаяся тем, что в качестве газа использован воздух.

5. Энергетическая машина по п.1, характеризующаяся тем, что поршень для его вертикального хода содержит отверстия для направляющих шпилек с нанизанными на них пружинами обратного хода поршня.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к волновой электростанции. .

Изобретение относится к транспортным средствам, а именно к движителям. .

Изобретение относится к устройствам для преобразования энергии волн, в частности для преобразования энергии колебания судна в гидрореактивную энергию. .

Изобретение относится к электромеханическим преобразователям энергии, а именно к преобразователям, работающим на основе применения пьезокерамических и магнитострикционных материалов.

Изобретение относится к устройствам для генерирования электроэнергии за счет вибрации. .

Изобретение относится к устройствам для преобразовния энергии волн, в частности для преобразования энергии колебания судна в гидрореактивную энергию. .

Изобретение относится к устройствам для преобразовния энергии волн, в частности для преобразования энергии колебания судна в гидрореактивную энергию. .

Изобретение относится к устройствам для преобразовния энергии волн, в частности для преобразования энергии колебания судна в гидрореактивную энергию. .

Изобретение относится к устройствам для преобразовния энергии волн, в частности для преобразования энергии колебания судна в гидрореактивную энергию. .

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. .

Изобретение относится к энергетике, в частности к универсальным энергоустановкам с управляемым вектором тяги, которые могут найти применение для перемещения различных, практически любых, объектов. Энергоустановка с управляемым вектором тяги содержит по меньшей мере один лопастной ортогональный движитель со струйным управлением обтекания лопастей набегающей на них средой, для чего в последних выполнена по крайней мере одна полость для подачи управляющей среды в выполненные в лопастях вдоль последних струеобразующие выходные щелевые отверстия, лопасти каждого движителя выполнены аэродинамического профиля, каждое выходное щелевое отверстие выведено на соответствующую поверхность лопасти в зону за точкой максимальной толщины ее профиля, лопасти установлены на выполненном полым, установленном с возможностью вращения валу посредством полых траверс обтекаемого профиля, перпендикулярных валу, причем полости лопастей, траверс и вала сообщены между собой, а внутри полого вала коаксиально ему с образованием кольцевого зазора установлен неподвижный полый распределительный трубопровод с выполненными в его стенке отверстиями, посредством которых полость распределительного трубопровода сообщена с полостями траверс, причем распределительный трубопровод подключен к источнику непрерывной или импульсной подачи газообразной среды под давлением, при этом в каждой полости каждой лопасти установлены свечи зажигания топливовоздушной смеси, подключенные к индукционным катушкам системы зажигания, а распределительный трубопровод подключен к системе подачи топливовоздушной смеси. В результате достигается повышение экономичности энергоустановки. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для эндоскопического зондирования желудочно-кишечного тракта. Устройство адаптации движения капсулы содержит корпус в виде капсулы, в котором установлены источник питания, источник света, видеокамера, модуль регистрации и передачи информации, блок хранения установок измеряемых параметров состояния желудочно-кишечного тракта, датчики контроля состояния желудочно-кишечного тракта, соединенные с контроллером, и колебательный механизм, снабженный электроприводом. Колебательный механизм выполнен инерционным и содержит эксцентрик, установленный на вал электропривода, соединенного с выходом котроллера, причем плоскость вращения эксцентрика параллельна продольной плоскости, а на наружной поверхности части корпуса, имеющей цилиндрическую форму, выполнены конструктивные элементы, создающие силу сопротивления, направленную вдоль продольной оси устройства, различную при его движении вперед и назад по желудочно-кишечному тракту. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для эндоскопического зондирования желудочно-кишечного тракта. Устройство содержит корпус в виде капсулы, в котором установлены источник питания, источник света, видеокамера, модуль регистрации и передачи информации, блок хранения установок измеряемых параметров состояния наружной среды, датчики контроля состояния желудочно-кишечного тракта, связанные с контроллером, выполненным с возможностью подачи управляющего сигнала на электропривод колебательного механизма и связанным с приемником сигналов. Колебательный механизм выполнен инерционным с возможностью создания циклической знакопеременной силы инерции вдоль продольной оси корпуса, а на его наружной поверхности, имеющей цилиндрическую форму, по образующей выполнены конструктивные элементы в форме косозубой гребенки, ориентированные с возможностью создания при движении устройства назад по желудочно-кишечному тракту силы сопротивления большей, чем при движении вперед. Использование изобретения позволяет расширить арсенал средств эндоскопического зондирования желудочно-кишечного тракта. 3 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для эндоскопического зондирования желудочно-кишечного тракта. Устройство движения видеокапсулы содержит корпус в виде капсулы, в котором установлены источник питания, источник света, видеокамера, модуль регистрации и передачи информации, блок хранения установок измеряемых параметров состояния наружной среды, датчики контроля состояния желудочно-кишечного тракта, связанные с контроллером, выполненным с возможностью подачи управляющего сигнала на электропривод колебательного механизма и связанным с приемником сигналов. Колебательный механизм выполнен инерционным и содержит установленный на вал электропривода эксцентрик, плоскость вращения которого параллельна продольной оси корпуса. На наружной поверхности корпуса, имеющей цилиндрическую форму, по образующей выполнены конструктивные элементы в форме косозубой гребенки, ориентированные с возможностью создания при движении устройства назад по желудочно-кишечному тракту силы сопротивления больше, чем при движении вперед. Использование изобретения позволяет расширить ассортимент устройств эндоскопического зондирования желудочно-кишечного тракта. 3 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для автономного эндоскопического зондирования желудочно-кишечного тракта. Модуль активного перемещения видеокапсулы содержит корпус, выполненный в форме тела вращения, внутри которого установлен колебательный инерционный механизм, создающий циклическую знакопеременную силу инерции вдоль продольной оси корпуса. Колебательный инерционный механизм выполнен в виде эксцентрика, установленного на валу электропривода. На наружной поверхности части корпуса устройства выполнены конструктивные элементы, создающие силу сопротивления, направленную вдоль продольной оси корпуса, различную при движении модуля вперед и назад по желудочно-кишечному тракту. Использование изобретения позволяет расширить ассортимент устройств эндоскопического зондирования желудочно-кишечного тракта. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам эндоскопического зондирования желудочно-кишечного тракта. Видеокапсула содержит корпус, в котором установлены источник питания, источник света, видеокамера, модуль регистрации и передачи информации, блок хранения установок измеряемых параметров состояния наружной среды, датчики контроля состояния желудочно-кишечного тракта и блок модуляции режима активного движения, содержащий колебательный инерционный механизм, создающий циклическую знакопеременную силу инерции вдоль продольной оси видеокапсулы и обеспечивающий принудительное продвижение ведеокапсулы по желудочно-кишечному тракту. Колебательный инерционный механизм выполнен в виде электропривода с эксцентриком, установленным на его валу. Блок модуляции режима активного движения содержит контроллер анализа состояния желудочно-кишечного тракта, соединенный с приводом колебательного инерционного механизма и с приемником сигналов от внешнего устройства, соединенным с контроллером. На образующей наружной поверхности участка корпуса выполнены конструктивные элементы в форме косозубой гребенки, создающие силу сопротивления, направленную вдоль продольной оси устройства, различную при его движении вперед и назад по желудочно-кишечному тракту. Использование изобретения позволяет расширить арсенал средств эндоскопического зондирования желудочно-кишечного тракта. 3 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам эндоскопического зондирования желудочно-кишечного тракта. Колебательный механизм движения для перемещения устройства эндоскопического зондирования, содержащего корпус в виде капсулы, в котором установлены источник питания, источник света, видеокамера, модуль регистрации и передачи информации, блок хранения установок измеряемых параметров состояния наружной среды, датчики контроля состояния желудочно-кишечного тракта, связанные с контроллером, соединенным с электроприводом колебательного механизма и приемником сигналов, выполнен инерционным и содержит два равных по массе эксцентрика, выполненных с возможностью синхронного вращения в противоположных направлениях, центры масс которых лежат в одной плоскости и расположены симметрично относительно продольной оси устройства. На наружной поверхности части цилиндрического корпуса по образующей выполнены конструктивные элементы в форме косозубой гребенки, ориентированные с возможностью создания при движении устройства назад по желудочно-кишечному тракту силы сопротивления больше, чем при движении вперед. Использование изобретения позволяет расширить ассортимент устройств для эндоскопического зондирования желудочно-кишечного тракта. 3 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам зондирования желудочно-кишечного тракта. Устройство содержит корпус в виде капсулы, имеющей головную, центральную и хвостовую части, внутри которого установлены источник питания, источник света, видеокамера, модуль регистрации и передачи информации, блок хранения установок измеряемых параметров состояния наружной среды, датчики контроля состояния желудочно-кишечного тракта. Снаружи корпуса, на его центральную и хвостовую части, установлена оболочка с гладкой наружной поверхностью, выполненная из материала, легко растворяющегося в среде желудочно-кишечного тракта, при этом внутри корпуса установлен блок модуляции режима активного движения, содержащий колебательный инерционный механизм, обеспечивающий принудительное продвижение устройства по желудочно-кишечному тракту, выполненный в виде электропривода с эксцентриком, установленным на его валу. Блок модуляции режима активного движения содержит контроллер анализа состояния желудочно-кишечного тракта, соединенный с приводом колебательного инерционного механизма и с приемником сигналов от внешнего устройства. На образующей наружной поверхности участка корпуса выполнены конструктивные элементы, в форме косозубой гребенки, создающие силу сопротивления, направленную вдоль продольной оси устройства, различную при его движении вперед и назад по желудочно-кишечному тракту. Использование изобретения позволяет расширить арсенал средств зондирования желудочно-кишечного тракта. 3 ил.

Изобретение относится к области производства электрической энергии и может быть использовано в устройствах с автономным питанием, размещаемых на движущихся объектах. В устройство, расположенное на движущемся объекте, введены сообщающиеся сосуды с жидкостью, два соединителя, два преобразователя механической энергии в электрическую, два поплавка, расположенных в левом и правом сообщающихся сосудах, над которыми расположены соединенные с поплавками через соединители преобразователи механической энергии, выходы которых объединены и подключены к выходу устройства. Изобретение направлено на упрощение и повышение эффективности производства электрической энергии для маломощных автономных устройств, установленных на движущихся объектах. 1 ил.

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано для автономного эндоскопического зондирования желудочно-кишечного тракта. Автономное устройство зондирования желудочно-кишечного тракта содержит корпус в виде капсулы, внутри которой установлены источник питания, источник света, видеокамера, модуль регистрации и передачи информации, блок хранения установок измеряемых параметров состояния наружной среды, датчики контроля состояния желудочно-кишечного тракта, блок модуляции режима активного движения, включающий колебательный инерционный механизм, создающий циклическую знакопеременную силу инерции вдоль продольной оси корпуса для принудительного перемещения устройства по желудочно-кишечному тракту, и контроллер анализа состояния желудочно-кишечного тракта, соединенный с приводом колебательного инерционного механизма. На образующей наружной поверхности части корпуса выполнены конструктивные элементы в форме косозубой гребенки, создающие силу сопротивления, направленную вдоль продольной оси устройства, различную при его движении вперед и назад по желудочно-кишечному тракту, а контроллер дополнительно соединен с приемником сигнала от внешнего устройства. Использование изобретения позволяет расширить арсенал средств зондирования желудочно-кишечного тракта. 3 ил.
Наверх