ГИДРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК F03B9/00 F03B17/00 

Изобретение относится к устройствам, превращающим один вид энергии в другой, и может быть использовано в области энергетики, в частности устройства, превращающего энергию выталкивающей силы жидкости в механическую с передачей крутящегося момента ротору электрогенератора для выработки электрической энергии.

Известно устройство, выбранное в качестве прототипа, превращающее один вид энергии в другой, состоящее из парового котла, в который подается органическое топливо (уголь, газ, сланцы, мазут) и там сжигается. За счет выделяющегося в процессе горения тепла подаваемая в котел вода нагревается и испаряется, далее пар поступает в паровую турбину, в которой его тепловая энергия превращается в механическую. В электрическом генераторе, ротор которого приводится во вращательное движение турбиной, механическая энергия превращается в электрическую.

Более близким техническим решением можно считать заявку ФРГ [1] описывающую устройство по превращению одного вида энергии в другой, содержащее емкость, заполненную жидкостью, с размещенными в ней двумя колесами, одним в глубине жидкости, другим на некотором расстоянии от поверхности, и огибаемыми бесконечным элементом с закрепленными на нем колоколообразными сосудами, и источник сжатого воздуха с выходным патрубком, расположенным в области нижнего колеса, с возможностью подачи сжатого воздуха в сосуды с вытеснением из них жидкости с целью получения в устройстве вращательного движения с использованием выталкивающей силы жидкости.

Недостатком устройства, предназначенного для выработки электроэнергии, выбранного в качестве прототипа, является то, что при использовании угля возникает проблема с транспортировкой из мест добычи к электростанциям, особенно в зимний период, так как в железнодорожных вагонах он смерзается и требуется огромное количество тепловой и электрической энергии на разогрев, большие золоотвалы, отрицательное воздействие на окружающую среду при использовании природного газа, часть тепловой энергии теряется на ненужный нагрев всего устройства, кроме того, природный газ ценное химическое сырье и сжигать его в топках электростанций экономически невыгодно.

Основным недостатком устройства, использующего выталкивающую силу жидкости, является следующее. Электрическая энергия в устройстве электромотора или же тепловая энергия в двигателе внутреннего сгорания превращается в механическую для приведения во вращение компрессорного агрегата с возможностью сжатия воздуха и подачи его в нижнюю часть емкости, заполненную жидкостью, для вытеснения из колоколообразных сосудов. Таким образом энергия, израсходованная на сжатие воздуха, будет равна энергии на выходе устройства. Устройство имеет низкий КПД, медленный процесс вытеснения жидкости сжатым воздухом из колоколообразного сосуда, некоторое количество сжатого воздуха попадает в жидкость, минуя сосуд.

Целью изобретения является создание устройства экологически чистого, достаточно мощного, безопасного, экономически эффективного по выработке электрической энергии с использованием нетрадиционных видов энергии.

Цель достигается тем, что в емкости, заполненной жидкостью, расположено два колеса, одно на глубине, а другое над поверхностью, колеса огибаются двумя бесконечными элементами, к которым шарнирно крепятся подвижные колоколообразные сосуды. Схема устройства предусматривает, что из природного газа приготавливается рабочая смесь (газ в соответствующей пропорции с воздухом), являющаяся топливом для работы гидродвигателя. Рабочая смесь нагнетается компрессором во внутренний объем колокола, где искрой высокого напряжения взрывается, используя энергию взрыва рабочей смеси на процесс вытеснения всего объема жидкости из колокола с тем, чтобы привести во вращательное движение устройство. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается использованием в нетрадиционных видов энергии, а именно: приготовление и использование рабочей смеси из природного газа, взрыв рабочей смеси в жидкости, вытеснение жидкости из объема колокола и заполнение его продуктами взрыва, использование энергии выталкивающей силы жидкости. Предлагаемое устройство соответствует критерию изобретения "Новизна". Сравнение заявляемого устройства с прототипом показывает, что новыми техническими решениями являются использование в качестве топлива для работы гидродвигателя газа (природного), приготавливаемой из него рабочей смеси (в соответствующих пропорциях газ и воздух), взрыв малого объема рабочей смеси в жидкости в объеме колоколообразного сосуда с целью замещения продуктами взрыва полного объема колокола и удаления жидкости из него, использование выталкивающей силы жидкости для получения механической энергии вращательного движения устройства.

Применение двух бесконечных элементов, к которым крепятся шарнирно колоколообразные сосуды, шарнирное крепление колоколов позволяют мгновенно избавляться от жидкости и так же мгновенно заполняться жидкостью. Устройство защищено от обрыва приспособлением, позволяющим выпускать из колоколов продукт взрыва. Наличие этих новых технических решений позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "Существенные отличия", позволяющие создать устройство для выработки электрической энергии с достаточно высоким КПД.

На чертеже изображена схема гидродвигателя.

В жидкости размещено поворотное устройство 1 и передаточный блок 2, снабженный клапаном 4 для порционной подачи рабочей смеси и свечой 3 зажигания. Поворотное устройство 1 состоит из двух парных зубчатых колес 5 и 6, одно из которых 5 размещено в жидкости на глубине, а другое 6 над ее поверхностью. Зубчатые колеса 5 и 6 жестко соединены между собой рамой 7 и охвачены бесконечным гибким элементом 8, состоящим из двух цепей, между которыми шарнирно закреплены металлические плавучие сосуды (колокола) 9-34 на одинаковом расстоянии друг от друга. Колокола 9-24 размещены в направляющих 37-38, имеющих крепление с рамой 7. Колокола 10-21 размещены в направляющих 35, 36, одна из которых жестко крепится к раме 36, а другая 35 крепится к стенке шахты и имеет подвижное шарнирное крепление.

Гидродвигатель работает следующим образом.

Приготавливаемая рабочая смесь в устройстве (принцип работы автомобильного карбюратора) компрессором нагнетается в топливопровод, идущий к клапану порционной подачи. Колокол, имеющий форму прямоугольника внизу и шарообразный верх, правой нижней стороной скользит по направляющей, нажимает на рычаг клапана, открывает его и впускает во внутренний объем порцию рабочей смеси. Низ колокола какое-то время находится в неподвижном состоянии, заполняясь рабочей смесью. Газообразная рабочая смесь порцией вытесняет некоторый объем жидкости, освобождая от жидкости свечу зажигания, находящуюся внутри колокола, который как бы надевается на нее, не доходя до свечи на некоторое расстояние, в газообразной среде освобожденная от жидкости свеча дает искру, образуя микровзрыв в тот момент, когда вершина колокола пройдет нижнюю мертвую точку. Микровзрыв как бы удерживает поверхность жидкости продуктами взрыва. Точка крепления колоколов имеет смещенный центр тяжести и в восходящей ветви поворотного устройства, заполненные продуктами взрыва колокола нижней левой стороной скользят по направляющей 35, в случае обрыва бесконечного элемента образовавшаяся слабина отбросит направляющую в глубь шахты и колокола, перевернувшись, освободятся от продукта взрыва, не разрушая устройства. При выходе колокола из жидкости 22 он займет положение входа в жидкость, пройдя над осью верхнего колеса левой стороной ниже правой, войдя в жидкость, колокол, перевернувшись вершиной вниз, заскользит по направляющей 37, на участке А колокол, перевернувшись вершиной вверх, попадет на направляющую наведения колокола на передаточный блок, цикл замыкается. Колокола имеют нулевую плавучесть, компенсирующую вес цепей и колоколов воздушной подушкой двойного корпуса. Пуск устройства осуществляется от пускового двигателя или же сбросом жидкости в шахту.

Использование предлагаемого устройства имеет следующие преимущества.

Имеются, например, плотина ГЭС высотой 60 м и водовод, идущий на турбину генератора 8 м, с мощностью генератора 250000 кВт. На турбину давит столб воды (3,14 х 1650,24 м² х 60 приблизительно 3000 м³, 1 м³ объема в жидкости удерживает на плаву 1 т груза) и получается, что на ротор генератора давит столб воды весом в 3000 т. Если взять колокола 4 х 4 х 3 48 м³ х 100 4800 м³ или же 4800 т/100 колоколов в восходящей ветви поворотного устройства, то получим давление на электрогенератор 4800 т, которое раскрутит генератор в 250000 кВт и более.

Энергетические блоки с использованием гидродвигателя можно строить вблизи энергопотребителей и не нужны линии высоковольтных электропередач. Устройство экологически чистое, безопасное, достаточно мощное, высокоманевренное.

Использование: в устройствах, превращающих энергию выталкивающей силы жидкости в механическую с передачей крутящего момента ротору электрогенератора. Сущность изобретения: в заполненной жидкостью емкости размещены друг над другом два колеса, огибаемые бесконечным элементом с закрепленными на нем колокообразными сосудами. Выходной патрубок источника сжатого газа расположен в области нижнего колеса с возможностью подачи газа в сосуды. Направляющие соединяющей колеса рамы расположены вдоль восходящей и нисходящей ветвей бесконечного элемента по бокам от сосудов. Свеча системы зажигания с источником питания размещена в зоне выходного патрубка. Источник питания снабжен клапаном. Сосуды закреплены шарнирно с возможностью поворота. Одна направляющая на восходящей ветви подвижно закреплена на раме. В направляющих на нисходящей ветви выполнен участок, обеспечивающий поворот сосудов. 1 ил.

ГИДРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий заполненную жидкостью емкость с размещенными в ней друг над другом двумя колесами, огибаемыми бесконечным элементом с закрепленными на нем колоколообразными сосудами, и источник сжатого газа с выходным патрубком, расположенным в области нижнего колеса с возможностью подачи газа в сосуды, при этом верхнее колесо размещено над поверхностью жидкости, отличающийся тем, что гидродвигатель снабжен соединяющей колеса рамой с направляющими, расположенными вдоль восходящей и нисходящей ветвей бесконечного элемента по бокам от сосудов, и системой зажигания с источником питания и свечой, размещенной в зоне выходного патрубка источника сжатого газа, причем последний снабжен клапаном, сосуды закреплены шарнирно с возможностью поворота, одна из направляющих на выходящей ветви подвижно закреплена на раме, а в направляющих на нисходящей ветви выполнен участок, обеспечивающий поворот сосудов.