ХОЛОДНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ Х.У.К.А.Н. Российский патент 1998 года по МПК H02K7/00 F16H21/14 F16H21/48 

Изобретение предназначено для использования в стационарных устройствах для получения электроэнергии и его восстановления в аккумуляторах. Можно применять в электромобилях для подзарядки аккумуляторов на остановках. Устройство боится тряски и вибраций. При установке устройства на электромобилях можно добиться автономии неделю, две и больше. Устройство может выдать в 1,2 - 2 раза больше мощности, чем потребляет электромотор от аккумулятора, включенного в схему усилителя.

Известен электромотор, вращающий редуктор-колесо (см. кн. И.И.Артоболевский. "Механизмы в современной технике", -М.: "Наука", 1970, т.1, с.299, ПР/РД 497). Недостатком его является, что при увеличении мощности уменьшается скорость вращения двигателя.

Сильные постоянные магниты имеют большую отталкивающую силу и длительное время сохраняют свои свойства. Задача заявленного устройства, хотя бы часть этой силы приплюсовать к мощности электромотора на выходе, т.е. увеличить мощность электродвигателя за счет постоянных магнитов и многократного плеча рычага, не затрачивая на это электроэнергию из аккумулятора. В техническом результате большую роль играют вибраторы. Чем больше длина вибратора, тем больше усиливающее плечо рабочего вибратора. Мощность холодного усилителя определяется длиной вибратора. В примере конкретного выполнения длина вибратора 27 и 28-4,1 м. Его плечо усиливает в 170 раз. Плечи 18 и 19 выжимного подшипника - 24 мм. Усиление по мощности - 1,5 - 2 раза. Но этот результат может быть занижен. На редуктор 3 (фиг. 1) была приложена в центре сила 10 кг. Электромотор 1 на 4,5 в от батарейки потребляет ток 2 А. Число оборотов - примерно 25 об/мин. Подсоединив редуктор-колесо к усилителю, получаем силу 10 кг и включаем в работу устройство. На нерабочих электродинамических двигателях стоят маховики по 5 кг. Число оборотов в минуту 60 и больше, потребляемый ток 1150 ма. Усилитель дал выигрыш в оборотах. Усилителя два по 5 кг, всего 10 кг. Потребляемый ток меньше, число оборотов намного выше. При весе маховика 1,5 кг можно получить 150 об/мин за счет длины вибраторов, поэтому центральный рычаг 5 исключить нельзя. К существенным признакам относится и работа замков-автоматов.

На фиг. 1 и 3 показаны замки-автоматы 7, 8, работающие в противоположные стороны. Через них по очереди подключаются холодные усилители через промежуточные рычаги 9 и 10 фиг. 1. На фиг. 3 с помощью рычагов 34 коромысел 32 выводится из сцепления затвор 30. Рычаг 34 коромысла 32 сделан для того, чтобы с его помощью отключать затвор 30 с усилителем в 2,5 раза меньше, чем без них. Отключение рычага 34 коромысла 32 происходит от исполнительной планки фиг. 3.

К существенному признаку относится и работа промежуточных рычагов 9 и 10 фиг. 1. Центральный рычаг 5 имеет скорость поступательного движения 35-40 об/мин. Но эта скорость мала для работы холодных усилителей. Промежуточные рычаги 9 и 10 фиг. 1 воздействуют на рычаги 14, 16 цапф 15 и 17 фиг. 1. Для этого промежуточный рычаг 5 выполнен следующим образом. Через 60 см установлена стойка 6 фиг. 1. По другую сторону стойки 6 длина 110 см, эта длинная часть промежуточного рычага и действует на рычаги 14, 16 цапф 15, 17. Их можно увеличить на 1-1,5 м. Сила отталкивания магнитов 100 кг. Мощность электромотора берется такой, чтобы появилась возможность работы вибраторов. Каждый вибратор 27 и 28 фиг. 1 весит 4 кг 200 г. Электромотор 1 вращает редуктор-колесо 3, далее через соединительную тягу 4 приводит в движение центральный рычаг 5. В результате усиления усиление на замке-автомате 7 около 2 кг. Кроме того, при работе вибратора 27 и 28 появляются толчки, которые центральным рычагом 5 ослабляются в 2,5-3 раза. Диаметр шкива мотора 1-17 мм, диаметр редуктора-колеса 3-880 мм. Тяга от электромотора приблизительно 700 г. И она гасится толчками от срабатывания вибраторов 27 и 28. Приблизительно точка опоры промежуточного рычага находится на расстоянии 34 см от выжимных подшипников на рычаге цапфы. На рычаге 16 цапфы 17 плечо 20-24 мм, то есть плечо усиливает приблизительно в 15-17 раз, т.е. сила около 20 кг будет действовать на выжимной подшипник, на одной оси с которым размещен ведущий вибратор. Эта сила будет действовать на выжимной подшипник в 3,4 раза быстрее, чем движется центральный рычаг 5. Но чтобы использовать эту силу, нужно установить режим работы электродвигателя. За один оборот редуктора-колеса 3 по очереди могут сработать оба усилителя или один. Если один усилитель, то рабочий ход мотора 60-35^o, остальное идет на его разгон. Если два усилителя работают в 360^o редуктора-колеса 3, то 180^o распределены так: 60-35^o - рабочий ход усилителя, остальные до 180^o идут на разгон. Следующим существенным признаком является работа вибраторов 27 и 28 фиг. 1 с установленными на концах постоянными магнитами. Мощность холодного усилителя находится в прямой зависимости от длины, массы, ускорения рабочего вибратора постоянными магнитами на концах. Сверху вибраторы напоминают ножницы, разделенные на концах. Концы вибраторов с постоянными магнитами имеют выигрыш в расстоянии между магнитами 50-55 см. Ведущий вибратор 27 передает рабочему вибратору 28 энергию постоянных магнитов 29 фиг. 1. Магниты отталкиваются. Рабочий вибратор 28 фиг. 1 отталкивается от ведущего вибратора и совершает при этом рабочий ход через усиливающее в 170 раз плечо. Усиливающее плечо может быть и больше в зависимости от длины выбранного вибратора. Приблизительно сила отталкивания 500 г. При рычаге, усиливающем в 170, фиг. 1, на выжимном подшипнике 18 и 19 получается усилие порядка 80 кг. Это первый толчок после того, как маховик закрутится, усилие требуется гораздо меньше. Редукторы 23 верхнего и нижнего усилителей фиг. 1 электродинамические, мощные и способы выдерживать большую нагрузку. Существенные признаки их таковы: оба верхних и нижний редукторы должны быть одинаково настроены на нагрузку, т. е. при запуске влево, вправо вибраторы должны отклоняться на одинаковый угол. Например, при весе маховика 4 кг тяга 36 на цапфе 15 на болт ставится прямо под выжимной подшипник 18, а другой конец тяги 36 ставится на болт на шестерне 37 фиг. 1. На шестерне выполнены отверстия под болт от центра к зубьям шестерни. Переставляя болт и вместе с ним тягу, можно добиться одинакового угла отклонения верхнего и нижнего усилителя вибраторов. Цапфа через тягу 36 взаимодействует с большой шестерней 37, которая передает усилия на бендикс с передачей 3:1. Далее количество оборотов увеличивается еще в 5 раз. Итого получается 1:15. Редуктор дает лучший результат, когда воздействует всего около 180 градусов на маховик, т.е. работает толчками. Все рабочих маховиков уже подбирается под нагрузку: чем ниже обороты, тем тяжелее маховики. По весу они должны быть одинаковы. Существенным признаком является то, что работают практически два холодных усилителя и они одним движением ставят себя в исходное положение, готовы начать движение в обратную сторону. Одни из них срабатывает и это достигается тем, что каждая цапфа играет двойную роль: в первом случае вызывает резкое движение ведущего вибратора, во втором случае вызывает срабатывание редуктора, на конце которого находится электродинамическая машина.

Перечень фигур изобретения.

На фиг. 1 (на 2 листах) общий рисунок всего холодного усилителя.

Стойка 22. Вибраторы 27, 28 с магнитами, редуктор 23, цапфа 15, выжимной подшипник 18, держатели вибраторов на подшипниках, динамоэлектрический усилитель с маховиками 26, промежуточные рычаги 9 и 10, замки-автоматы 7 и 8, центральный рычаг 5, редуктор-колесо 3, электромотор 1, тяга 4, крепкая нить 2, стойки 6, соединительная тяга 11.

На фиг. 2 изображена стойка 22, на которой крепятся детали. Цапфа 17 верхнего усилителя, цапфа 15 нижнего усилителя, выжимной подшипник 18 нижнего усилителя, выжимной подшипник 19 верхнего усилителя, держатели подшипников. Все соединено сваркой. На осях 20 и 21 сидят одновременно выжимные подшипники и планки держателей вибраторов. Расстояние между планками держателей вибраторов 90 мм. На выжимном подшипнике надеты металлические стаканы, чтобы не повреждать подшипник цапфы.

На фиг. 3 изображено два замка-автомата, которые работают в противоположные стороны. Замок-автомат состоит из затвора 30, рабочей планки 31, коромысла 32, упора 33, рычага 34 коромысла 32, точки 35 отключения рычага коромысла 32 и исполнительной планки 12 крайнего замка-автомата, внутренний замок-автомат одинаков с первым.

На фиг. 4 изображен редуктор 23, цапфа 15, тяга 36 на большую шестерню шестерня 37, рычаг 14 цапфы, бендикс 38, ось 20 держателя вибратора, выжимной подшипник 18, электродинамическая машина 24, передача 1:15. Шестерня на бендикс 3:1 может оказаться мала. Редукторы обычно выполняются на подшипниках. Соединение цапфы 15 с шестерней 37 и правила настройки надо выполнить. Электродинамическая машина должна быть низкооборотная, со 150 об/мин уже вырабатывать ток.

На фиг. 5 показана собранная стойка. Стойка металлической конструкции 22, стойка 40. Листья 41 сварены под углом 90^o. Нужно, чтобы выжимной подшипник 19 совпал по высоте с цапфой 17, а выжимной подшипник 18 совпал по высоте с цапфой 15. После совпадения они скрепляются сваркой. Затем листы 41 двигаем, как показано стрелкой. Верхний ложится сверху, нижний снизу. Совмещением 19 с 17, а затем 18 с 15, как показано - с двух сторон, и опробованием, добиваясь хорошей работы. Затем переворачиваем стойку также. Настраиваем и крепим.

Конструктивные данные элементов.

Электромотор 1, нить 2, редуктор-колесо 3, соединительная тяга 4 с центральным рычагом, центральный рычаг 5, стойка 6 центрального рычага 5 и промежуточных рычагов. Замок-автомат крайний 7, замок-автомат 8 внутренний, промежуточный рычаг 9 крайнего замка-автомата, промежуточный рычаг 10 внутреннего замка-автомата, соединительная тяга 11 с внутренним замком-автоматом 8 и промежуточным рычагом 9, исполнительная планка 12 крайнего замка-автомата, исполнительная планка 13 внутреннего замка-автомата, рычаг 14 цапфы 15 нижнего усилителя, рычаг 16 цапфы 17 верхнего усилителя, выжимной подшипник 19 верхнего усилителя, держатели 20 вибраторов, подшипники с осью нижнего усилителя, держатели 21 вибратор-подшипники с осью верхнего усилителя, стойка 22 металлической конструкции, редуктор 23 нижнего усилителя, динамоэлектрическая машина 24 с маховиком нижнего усилителя, редуктор 23 верхнего усилителя, динамоэлектрическая машина 24 с маховиком верхнего усилителя, вибратор 27 нижнего усилителя, вибратор 28 верхнего усилителя, постоянные магниты 29, затвор 30, рабочая планка 31, коромысло 32, упор 33, рычаг 34 коромысла 32, точка 35 крепления нити 2, тяга 36 на шестерню 37, шестерня 37, бендикс 38, маховик 39, стойки 40, листы 41, сваренные под 90^o.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Электромотор (фиг.1) в данном устройстве 8 - 9 Вт работает от одной батарейки карманного фонаря 4, 5 В. Шкив 17 мм. Редуктор-колесо 3 диаметром 880 мм. Крестовина стоит на стоечном подшипнике. Центральный рычаг 5 деревянный 88 см до стойки 6 и после стойки 260 см, ширина 5 см. Его можно выполнить из дюраля с деревянными рейками с растяжками для нужной крепости. Замки-автоматы 7 и 8 выполнены так, чтобы взять в зацепления исполнительную планку 12, довести ее до определенного расстояния, в нужный момент отпустить ее и пропустить исполнительную планку 12 над собой. Одна должна оттянуться назад и увлечь за собой промежуточный рычаг 9 и 10 (фиг. 1). Размеры промежуточных рычагов 9 и 10 одинаковы, приблизительно 1 и 17 см. Стойка 6 60 см. В процессе настройки ее высота может немного изменяться. Деревянные легкие рейки промежуточных рычагов 9 и 10 с рычагами цапф 14 и 16 взаимодействуют только при работе усилителя. В остальное время они оттягиваются по очереди исполнительной планкой 12, чтобы рычаги 14 и 16 цапфы не встречали никакого сопротивления со стороны промежуточных рычагов 9 и 10.

Вибраторы 27, 28 деревянные с сечением 74 мм х 20 мм, длина 4 м 10 см, на концах закреплены постоянные магниты, которые работают на отталкивание. Вибраторы стоят на растяжках, двигаются вместе с осью. Сечение растяжки 3 см х 1 см. Растяжки видны на фиг. 1. Магниты вибраторов выполнены в виде 2-х ферритовых колец диаметром 12 мм и 2-х ферритовых колец диаметром 8,4 мм. 4 магнита работают на отталкивание большие с меньшими. Магниты взяты с громкоговорителей. Вибраторы крепятся к держателям 4-мя болтами, друг над другом. Два редуктора фиг. 4 включают в себя: повышающий редуктор 1:15, либо 1: 17, либо 1:18, цапфу 15, рычаг 14 цапфы 15, тягу 36 на шестерню 37, бендикс 38, маховик 39 и электродинамическую машину. Шестерня 37 передачи 3:1 на бендекс. Маленькая шестерня садится на одну ось с бендексом и без люфта.

На фиг. 3 коромысло 32 дошло до упора 33 через рабочую планку 31, подняла затвор 30, который зашел в зацепление с исполнительной планкой 12 замка-автомата 7, электромотор 1 через нить 2, вращая редуктор-колесо 3 через соединительную тягу 4, повел центральный рычаг 5 влево. Замок-автомат давит на промежуточный рычаг 9, который своим концом давит на рычаг 16 цапфы 17. При взаимодействии с выжимным подшипником 19, цапфа 17 резко посылает ведущий вибратор 27 вперед. На концах ведущего вибратор 27 стоят магниты, которые отталкивают магниты рабочего вибратора 28, так происходит рабочий ход. Причем, как только ведущий вибратор 27 дошел до отметки 60 см, он встречает большое сопротивление магнитов рабочего вибратора 28, электромотор уменьшает скорость. Нужно выбрать нужный момент на фиг. 3 и вывести затвор 30 из сцепления исполнительной планки 12. Это достигается так: рычаг 34 коромысла 32 (фиг. 3) через точки 35 крепления нити 2 выводит из сцепления затвор 30 исполнительной планки 12. Так как исполнительная планка 12 (фиг. 3) связана с промежуточным рычагом 9 (фиг. 1), то планка 12 легкой пружиной отводится назад, тем самым увлекая за собой промежуточный рычаг 9 и освобождая рабочее место для срабатывания цапфы 17 вместе с ее рычагом 16. Так работает вспомогательное оборудование. Произошло срабатывание одного усилителя через 100^o редуктора-колеса 3 (фиг. 1). Затем происходит все сначала. Как на фиг. 3, только в противоположную сторону. Коромысло 32 (фиг. 3) дошло до упора 33, через рабочую планку 31 подняло затвор 30, который зашел в зацепление с исполнительной планкой 12 замка-автомата 8 (фиг. 1). Исполнительная планка 12 замка-автомата 8 увлекает за собой промежуточный рычаг 10 через тягу 11. Конец промежуточного рычага 10 резко давит через рычаг 14 цапфы 15 на нажимной подшипник 18. Происходит срабатывание ведущего вибратора 27, который через свои постоянные магниты давит на магниты рабочего вибратора 28. Выжимной подшипник 19 давит на цапфу 17 и происходит срабатывание верхнего редуктора маховика с динамоэлектрической машиной. На фиг. 3 затвор 30 освобождает из сцепления исполнительной планки 12 при помощи рычага 34 через точку 35. Исполнительная планка 12, освобожденная от затвора 30, оттягивается пружиной, увлекая за собой тягу 11, а с ней и - промежуточный рычаг 10, тем самым освобождая место для срабатывания цапфы 15. Верхний усилитель сработал на 180^o. Таким образом, редуктор-колесо совершило свой полный оборот 360^o, сработали оба усилителя. При желании можно настраивать замки-автоматы, чтобы срабатывание одного усилителя происходило за 360^o.

1. Мощность электромотора усиливается через редуктор-колесо. Далее усиление идет по центральному рычагу, который защищает мотор от толчков работы вибраторов в 2,5-3 раза.

2. На конце центрального рычага стоят два замка-автомата. Через них по очереди подключаются промежуточные рычаги на усилители.

3. Промежуточный рычаг уменьшает усиление в два раза. Но при помощи рычага цапфы и самой цапфы увеличивается скорость ведущего вибратора в 3-4 раза по сравнению с центральным рычагом.

4. Мощность электромотора переведена на длину вибратора. Вибратор, подсоединенный к электромотору в данный момент, ведущий, а называется рабочим вибратором и отключен от мотора.

5. Вибраторы работаю от электромотора при помощи цапф и замков-автоматов. Каждая цапфа играет двойную роль. В первом случае вызывает резкое движение ведущего вибратора, во втором случае вызывает срабатывание редуктора, на конце которого находится электродинамическая машина.

6. Взаимодействие между вибраторами происходит при помощи постоянных магнитов, которые работают на отталкивание.

7. Работают два усилителя по очереди. При срабатывании одного усилителя ведущего вибратора, происходит срабатывание другого усилителя рабочего вибратора, рабочий вибратор заставляет сработать редуктор с электродинамическим усилителем, а ведущий вибратор занимает среднее положение, готовый начать обратное движение.

8. За один оборот редуктора-колеса по очереди могут сработать оба усилителя или один. Если один усилитель, то на рабочий ход мотор тратит 60-35^o. Остальное идет на разгон мотора. Если два усилителя работают 360^o редуктора-колеса, то 180^o делится так: 60-35^o - рабочий ход усилителя, остальные до 180^o идут на разгон электромотора.

9. Рабочий вибратор отталкивает от ведущего вибратора при помощи магнитов. При этом усилитель совершает рабочий ход через усиливающее в 190 - 230 раз плечо. При этом ведущий вибратор получает ускорение от электромотора через усиливающее в 77 - 85 раз плечо. В этом заключается усиление холодного усилителя.

10. Реализуются холодные усилители через два редуктора, с двумя вращающимися моментами маховиков с электродинамическими машинами.

11. Усилитель дает усиление по мощности, подключен электромотор в 8 ватт, при длине вибраторов 4 м, усиление дает 12 - 14 ватт. При длине вибраторов в 5 м дает усиление 16 ватт и больше.

Изобретение предназначено для использования в стационарных устройствах для получения электроэнергии. Усиление мощности происходит за счет силы отталкивания постоянных магнитов, умноженной плечом рычага передачи этой силы на редуктор. Вибраторы совершают работу от электромотора при помощи цапф и замков-автоматов. Каждая цапфа играет двойную роль. В первом случае она вызывает резкое движение ведущего вибратора. Во втором случае вызывает срабатывание редуктора, на конце которого находится электродинамо. Взаимодействие между вибраторами происходит при помощи постоянных магнитов, работающих на отталкивание. Работают два усилителя по очереди. При срабатывании одного усилителя ведущего вибратора происходит срабатывание другого усилителя рабочего вибратора. Рабочий вибратор заставляет сработать редуктор с электродинамическим двигателем, а ведущий вибратор занимает среднее положение, готовый начать обратное движение. За один оборот редуктора-колеса по очереди могут сработать оба усилителя или один. Если один усилитель, то на рабочий ход мотор тратит 60-35^o, остальное идет на разгон мотора. Если два усилителя работают за 360^o редуктора-колеса, то 180^o делится так: 60-35^o идет на рабочий ход усилителя, остальные до 180^o идут на разгон электромотора. Рабочий вибратор отталкивается от ведущего вибратора при помощи магнитов. При этом усилитель совершает рабочий ход через усиливающее в 190-230 раз плечо. При этом ведущий вибратор получает ускорение от электромотора через усиливающее 77-85 раз плечо. Технический результат заключается в усилении мощности. 5 ил.

Холодный усилитель, содержащий электромотор, вращающий редуктор-колесо, отличающийся тем, что электромотор через нить вращает редуктор-колесо, которое через соединительную тягу приводит в движение центральный рычаг на стойке, на конце которого установлены два замка-автомата с возможностью поочередного взаимодействия концом длинной части своего промежуточного рычага через цапфу и выжимной подшипник с одним из вибраторов, на концах вибраторов установлены с возможностью отталкивания друг от друга постоянные магниты, обеспечивая вращение редуктора и маховика с электродинамической машиной.