ГРАВИТАЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК F03G3/00 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям, а именно к гравитационным двигателям.

Известен гравитационный двигатель, содержащий ротор в виде водяного колеса, размещенного на опорах с возможностью свободного вращения на горизонтальном валу, на ободе которого установлены ковши, колесо имеет постоянную одностороннюю неуравновешенность относительно оси за счет заполнения ковшей водой с одной его стороны [1]
Наиболее близким к предлагаемому по совокупности признаков является гравитационный двигатель, содержащий размещенный на опорах с возможностью свободного вращения на горизонтальном валу ротор, на ступице которого равномерно по окружности установлены объемные элементы, выполненные с возможностью возвратно-поступательного перемещения в радиальных направлениях и соединенные с грузами, и регулирующие устройства подачи рабочего тела в объемные элементы [2]
Указанный двигатель имеет существенные недостатки, основные из которых сводятся к тому, что в нем содержится нагреватель с линзой большого размера, у которого в качестве источника энергии используются солнечные лучи, применяются резервуары с жидкой углекислотой, которая используется для охлаждения объемных элементов, выполненных в виде радиальных цилиндров. Все это обуславливает сложность устройства, зависимость работы двигателя от погодных условий и времени суток, приводит к низкой удельной мощности, приходящейся на массу двигателя, и малой экономичности, требует применения дорогостоящего рабочего тела в виде жидкой углекислоты, которая применяется как расходный материал.

Цель изобретения упростить устройство, повысить экономичность и надежность действия независимо от погодных условий и времени суток, увеличить удельную мощность.

Для этого в гравитационном двигателе, содержащем размещенный на опорах с возможностью свободного вращения на горизонтальном валу ротор, на ступице которого равномерно по окружности установлены объемные элементы, выполненные с возможностью возвратно-поступательного перемещения в радиальных направлениях и соединенные с грузами, и регулирующие устройства подачи рабочего тела в объемные элементы, груз выполнен в виде обода тороидальной формы с внутренней кольцевой опорной направляющей поверхностью, опирающейся на торцовые части объемных элементов, связанных с регулирующим устройством подачи рабочего тела от внешнего источника с избыточным давлением по сравнению с окружающей средой, причем обод установлен эксцентрично относительно оси вращения ротора.

Объемные элементы выполнены в виде цилиндров с поршнями, штоки которых установлены с возможностью контактной связи с ободом.

Объемные элементы выполнены в виде сильфонов, торцовые части которых установлены с возможностью контактной связи с ободом.

Контактная связь каждого объемного элемента с внутренней кольцевой опорой направляющей поверхностью обода выполнена в виде ролика, соединенного с объемным элементом.

Регулирующее устройство подачи рабочего тела выполнено в виде цилиндрического золотника с входной и выходной полостями и установленного с возможностью вращения вместе со ступицей, при этом входная и выходная полости сообщены соответственно с входным и выходным патрубками, в цилиндрической стенке золотника выполнены отверстия, сообщающиеся с полостями объемных элементов, одна из торцовых стенок золотника жестко соединена с его цилиндрической стенкой, другая неподвижна и жестко соединена с входным и выходным патрубками, а золотник выполнен с возможностью вращения относительно стенки, на которой закреплена перегородка, образующая входную и выходную полости и несущая соприкасающиеся с цилиндрической стенкой клапаны, выполненные с возможностью попеременного совмещения отверстий в цилиндрической стенке вращающегося золотника с входной и выходной полостями.

На фиг. 1 и 2 показан предлагаемый гравитационный двигатель с объемными элементами в виде цилиндров, две проекции; на фиг.3 двигатель с объемными элементами в виде сильфонов.

Гравитационный двигатель (фиг.1 и 2) содержит установленный на горизонтальном валу 1 ротор, который состоит из груза в виде массивного обода 2 тороидальной формы, ступицы 3, объемных элементов в данном случае в виде цилиндров 4 с поршнями 5 и регулирующего устройства подачи рабочего тела, содержащего совмещенный со ступицей 3 золотник, внутренний объем которого при помощи неподвижной перегородки 6 разделен на водную 7 и выходную 8 полости, первая из которых сообщается с входным патрубком 9 для рабочего тела, а вторая с выходным патрубком 10. Цилиндры 4 установлены на ступице равномерно по окружности и радиально относительно оси О-О. Поршни 5 размещены в цилиндрах с возможностью свободного перемещения в радиальных направлениях и несут закрепленные с внешней стороны штоки 11, на которых как на торцовых частях объемных элементов с возможностью свободного вращения на осях размещены ролики 12, опирающиеся на внутреннюю кольцевую опорную направляющую поверхность обода 2 с возможностью возвратно-поступательного перемещения по дуге обода при вращении ротора. В дне цилиндров 4 и в цилиндрической стенке 13 золотника выполнены совмещенные друг с другом проточные отверстия 14, соединяющие полости цилиндров 4 с полостью золотника. Совмещенный со ступицей 3 и являющийся его составной частью золотник установлен на валу 1 двигателя, который прикреплен к торцовой стенке 3 золотника, жестко соединенный с цилиндрической его стенкой 13. Противоположная торцовая сторона полости золотника закрыта неподвижной торцовой стенкой 15 с возможностью вращения золотника относительно этой стенки, на которой закреплена неподвижная перегородка 6, образующая указанные выше входную 7 и выходную 8 полости золотника. Зазор между неподвижной торцовой стенкой 15 и цилиндрической стенкой 13 золотника имеет уплотнение в виде сальника. Неподвижная торцовая стенка 15 имеет два отверстия, одно из которых совмещено с входным 9, а другое с выходным 10 патрубками, прикрепленными к этой стенке и сообщающимися соответственно с входной 7 и выходной 8 полостями золотника. На сторонах перегородки 6 золотника, соприкасающихся с цилиндрической стенкой 13 золотника, установлены клапаны 16, которые обеспечивают попеременное перекрытие отверстий 14 в дне цилиндров при вращении золотника и попеременное совмещение отверстий в цилиндрической стенке золотника с входной и выходной полостями. Каждая из двух полостей золотника сообщается соответственно или с входным 9, или с выходным 10 патрубками. Золотник 3 с его входной 7 и выходной 8 полостями, цилиндрической стенкой 13 с отверстиями 14, перегородка 6 и клапаны 16 в совокупности составляют регулирующее устройство подачи рабочего тела от внешнего источника с избыточным давлением по сравнению с окружающей средой. Ротор двигателя установлен на опорах 17 и основании 18 эксцентрично относительно оси вращения О-О.

Частный случай выполнения гравитационного двигателя (фиг.3) отличается от приведенного выше только тем, что объемные элементы у него выполнены в виде эластичных емкостей, например сильфонов 19, на внешних относительно оси оконечностях которых установлены ролики 12, которые могут устанавливаться в паре и опираться на внешнюю и внутреннюю поверхности обода.

Гравитационный двигатель работает следующим образом.

Рабочее тело в виде газа или жидкости, имеющее избыточное давление по сравнению с окружающей средой, подается по входному патрубку 9 в сообщающуюся с этим патрубком входную полость 7 золотника и через отверстия 14 поступает в полости тех цилиндров 4, отверстия которых сообщаются при данном положении с входной полостью 7 золотника. Под действием рабочего тела поршни 5 в цилиндрах 4 перемещаются в радиальном направлении от оси О-О ротора и через штоки 11 и ролики 12 увлекают в том же направлении массивный обод 2. Ротор при этом приводится в неравновесное положение, поскольку большая часть массы обода расположится по одну сторону от вертикали Б-Б, проходящей через ось О-О ротора. Вес Р₁ меньшей части обода ротора по другую сторону от вертикали Б-Б при меньшем плече R₁ его действия относительно оси О-О ротора создаст вращающий момент R₁P₁, величина которого меньше вращающего момента R₂P₂ большей части обода, перемещенного поршнями 5 в сторону от оси О-О. В совокупности на обод 2 будет воздействовать вращающий момент, равный разности этих двух вращающих моментов R₂P₂-R₁P₁. Под действием этого совокупного вращающего момента обод и ротор в целом приводятся во вращение (в данном случае на фиг.1 против часовой стрелки). В связи с неподвижностью перегородки 6 и установленных на ней клапанов 16 вращающиеся вместе с золотником цилиндры 4 через свои отверстия 14 попеременно сообщаются с входной 7 или выходной 8 полостями золотника, связанными соответственно с входным 9 или выходным 10 патрубками. За счет этого обеспечивается заполнение рабочим телом тех цилиндров, которые располагаются при вращении ротора с одной стороны от оси О-О, и освобождение их от рабочего тела при перемещении на другую сторону от оси. При этом поддерживается постоянная односторонняя неуравновешенность обода и обеспечивается его вращение под действием силы тяжести. При вращении ротора длина дуги обода между соседними роликами 12 циклически изменяется в связи с разным удалением различных участков обода от оси О-О вращения, обусловленного его эксцентрическим положением относительно этой оси. В связи с этим ролики совершают колебательные относительно среднего положения перемещения по ободу, перекатываясь по его внутренней кольцевой опорной направляющей поверхности.

Двигатель, снабженный сильфонами (фиг.3) или иными эластичными объемными элементами, работает так же, как и описанный выше. Парное расположение роликов 12 с опорой на внешнюю и внутреннюю кольцевые опорные направляющие поверхности обода 2 исключает возможность ударов роликов об обод при их отходе от поверхности обода, что может иметь место при запуске двигателя.

Использование: энергетика. Сущность изобретения: двигатель содержит массивный обод 2, который охватывает ступицу 3 и связан с размещенными на ступице объемными элементами в виде цилиндров 4 или сильфонов, способными изменять радиальные размеры под воздействием давления рабочего тела в виде газа или жидкости. Ступица 3 является одновременно золотником регулирующего устройства, содержащего перегородку 6, клапаны 16, входную 7 и выходную 8 полости, сообщающиеся соответственно с входным 9 и выходным 10 патрубками. При подачи рабочего тела через входной патрубок 9, входную полость 7 золотника и отверстия 14 в дне объемных элементов, связанных с входной полостью, обод перемещается в радиальном направлении, выводится из равновесного положения и под действием избыточной силы тяжести, воздействующей на одну сторону обода, приводится во вращение, которое передается на вал 1 двигателя. Неравновесность обода постоянно поддерживается при его вращении за счет опорожнения объемных элементов по другую сторону от оси 0 0 ротора двигателя. 4 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. ГРАВИТАЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий размещенный на опорах с возможностью свободного вращения на горизонтальном валу ротор, на ступице которого равномерно по окружности установлены объемные элементы, выполненные с возможностью возвратно-поступательного перемещения в радиальных направлениях и соединенные с грузами, регулирующее устройство подачи рабочего тела в объемные элементы, отличающийся тем, что груз выполнен в виде обода тороидальной формы с внутренней кольцевой опорной направляющей поверхностью, опирающейся на торцевые части объемных элементов, связанных с регулирующим устройством подачи рабочего тела от внешнего источника с избыточным давлением по сравнению с окружающей средой, причем обод установлен эксцентрично относительно оси вращения ротора. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что объемные элементы выполнены в виде цилиндров с поршнями, установленными радиально на ступице равномерно по окружности, при этом поршни выполнены с возможностью контактной связи с ободом. 3. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что объемные элементы выполнены в виде сильфонов, установленных радиально на ступице равномерно по окружности, при этом их внешние оконечности выполнены с возможностью контактной связи с ободом. 4. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что контактная связь каждого объемного элемента с внутренней кольцевой опорной направляющей поверхностью обода выполнена в виде ролика, соединенного с объемным элементом. 5. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что регулирующее устройство подачи рабочего тела выполнено в виде цилиндрического золотника с входной и выходной полостями, установленного с возможностью вращения вместе со ступицей, при этом входная и выходная полости сообщены соответственно с входным и выходным патрубками, в цилиндрической стенке золотника выполнены отверстия, сообщающиеся с полостями объемных элементов, одна из торцевых стенок золотника жестко соединена с его цилиндрической стенкой, другая неподвижно и жестко соединена с входным и выходным патрубками, а золотник выполнен с возможностью вращения относительно стенки, на которой закреплена перегородка, образующая входную и выходную полости и несущая соприкасающиеся с цилиндрической стенкой клапаны, выполненные с возможностью попеременного совмещения отверстий в цилиндрической стенке вращающегося золотника с входной и выходной полостями.