МЕХАНИЗМ ФИЛАТОВА ФИЛАТ Российский патент 2010 года по МПК F01C1/356 

Настоящее изобретение относится к технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства, на транспорте и электростанциях.

Ближайшим аналогом является известный роторный насос, GB409787, в котором цилиндрическая - кольцеобразная - камера за скользящей опорой К соединяется с рабочей цилиндрической камерой С - трубопроводом N - с целью выравнивания давления. Поршень F жестко соединяется с роторным диском Е. Поршень F совершает вращательное движение вокруг своей оси - оси цилиндра.

Недостатком этого устройства является очень малый объем рабочей камеры, невозможность использования его в качестве различных двигателей, тем более двигателя, работающего на воде.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в упрощении и значительном удешевлении стоимости механизма, использовании механизма в качестве двигателя: внутреннего сгорания, использующего давление рабочего вещества, дизеля, работающего только на воде, а также компрессора и вакуум-насоса, эффективном использовании энергии рабочего вещества и получении энергии из воды, т.е. высокотемпературного пара или, иначе, тепловой энергии без затрат энергоресурсов: нефтепродуктов, газа, электроэнергии и так далее.

Для достижения этого технического результата Механизм Филатова ФИЛАТ (далее просто Механизм) имеет следующие отличительные признаки, которыми являются: прямое преобразование давления рабочего вещества на подвижный поршень камеры во вращающий момент вала, жестко соединенного с подвижным поршнем, или вращение вала во вращение подвижного поршня. Камера Механизма выполняется в виде пустотелого кольца целого или его части, внутренний объем которого и является рабочей камерой Механизма. В разрезе пустотелое кольцо состоит из вращающейся части стенки камеры, жестко связанной с подвижным поршнем, и неподвижной части камеры с поршнем. Подвижный поршень не вращается вокруг своей оси, как в приведенном аналоге, а вместе с вращающейся частью стенки камеры и валом вращается внутри пустотелого кольца камеры. Вращающаяся часть стенки камеры с подвижным поршнем жестко соединена с валом и вращается относительно неподвижной части стенки камеры. Поршень опускается на время прохождения подвижного поршня над поршнем. Затем пружиной в картере поршень возвращается в исходное положение, перекрывая сечение камеры. В направлении вращения подвижного поршня в неподвижной части стенки камеры перед поршнем расположено выходное отверстие. После него располагается отверстие сброса, через него сбрасывается давление за подвижным поршнем. За поршнем расположены два входных отверстия, одно для подачи воды, а другое для подачи горючей смеси или потока вещества, например пара или газа, и используемое только в двигателе внутреннего сгорания отверстие для устройства воспламенения горючей смеси. Между выходным и входным отверстиями расположено отверстие останова. Открывая его, двигатель останавливается из-за сброса давления перед подвижным поршнем. В Механизме давление рабочего вещества эффективно используется благодаря значительному увеличению рабочего объема камеры, подаче и сгоранию топливной смеси в одной камере или первой из последовательно соединенных камер с общим валом для всех камер и подвижным поршнем, смещенным в каждой следующей камере под углом поворота между положением подвижного поршня перед выходным отверстием предшествующей камеры, соответствующим положению подвижного поршня после входных отверстий следующей камеры. Выходное отверстие предшествующей камеры соединяется с входным отверстием следующей камеры через клапан в прямом направлении, который позволяет проходить рабочему веществу из предыдущей камеры в последующую и не позволяет проходить рабочему веществу обратно. Каждое выходное отверстие через клапан высокого давления сбрасывает излишне высокое давление в атмосферу. В каждую последующую камеру подается вода до открытия выходного отверстия в предыдущей камере. Горючая смесь эффективно используется благодаря подаче воды и горючей смеси в камеру двигателя внутреннего сгорания. После воспламенения горючей смеси при высокой температуре вода в камере быстро испаряется, при этом значительно увеличиваются температура и давление в камере двигателя с ускорением горения горючей смеси.

Благодаря наличию этих признаков в предложенном Механизме значительно упрощается и удешевляется конструкция, очень эффективно используется энергия рабочего вещества, воплощается в совершенно безынерционных, способных работать в широком диапазоне скоростей вращения вала устройствах различного назначения, как двигатель внутреннего сгорания, дизель, двигатель, использующий давление рабочего вещества, например воды, пара, газа и т.д., компрессор, вакуум-насос, в том числе и двигатель, работающий на воде, и получать и использовать тепловую энергию воды.

Чертежи на фиг.1 и 2 иллюстрируют один из возможных вариантов реализации Механизма. На фиг.1 и 2 показаны только главные принципиальные части Механизма.

На фиг.1 показан продольный разрез камеры Механизма.

На фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1.

Механизм содержит камеру (фиг.1), состоящую из неподвижной части камеры 1, подвижного поршня 2, жестко связанного с вращающейся частью камеры 3 и валом 4, поршня 5, который опускается в картер 6, камера устанавливается на опорах 7, в картере имеется пружина 8, возвращающая поршень в исходное положение, поршень скользит в направляющих пазах 9, перед поршнем расположено выходное отверстие 10, за поршнем расположены входное отверстие для подачи воды 11, входное отверстие 12, отверстие для устройства воспламенения горючей смеси 13, между поршнем и выходным отверстием расположено отверстие сброса 14, между выходным отверстием и входными отверстиями расположено отверстие останова 15.

Механизм как двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом. Подвижный поршень 2 цепляется за выступ поршня 5 и передняя часть подвижного поршня 2 опускает поршень 5 вниз в картер 6 при вращении вала 4 вместе с вращающейся частью камеры 3 и подвижным поршнем 2 по указанному стрелкой направлению. Поршень 5 скользит по направляющим пазам 9 и шток поршня 5 сжимает пружину 8. После прохождения подвижного поршня 2 над поршнем 5 пружина 8 обратно возвращает поршень 5 в исходное положение. После прохождения подвижным поршнем 2 входных отверстий 11, 12 и отверстия для устройства воспламенения горючей смеси 13 камера запитывается через входное отверстие 11 водой и через входное отверстие 12 горючей смесью. После этого горючая смесь воспламеняется. При высокой температуре газа вода быстро испаряется, что приводит к значительному увеличению температуры и давления в камере двигателя. Под давлением газа подвижный поршень 2 вместе с вращающейся частью камеры 3 и валом 4 вращается. Поршень 5 удерживается в верхнем положении пружиной 8 и благодаря микротечению газа в малом зазоре между цилиндрической поверхностью вращающейся части камеры 3 и верхней частью поршня 5, по которой скользит подвижный поршень 2. Это микротечение газа обеспечивает смазку верхней части поршня 5 посредством вытягивания смазки из картера 6 через малое отверстие в поршне 5. После прохождения выходного отверстия 10 подвижным поршнем 2 газ выходит наружу через выходное отверстие 10 или в следующую камеру через клапан в прямом направлении. Далее процесс повторяется. Механизм поддерживается опорами 7. Отверстие сброса 14 всегда открыто.

Предложенный Механизм также работает как двигатель, использующий давление рабочего вещества, дизель, компрессор и вакуум-насос следующим образом.

Двигатель, использующий давление рабочего вещества. После прохождения входных отверстий вращающимся поршнем рабочее вещество, например вода, пар или газ, поступает через входные отверстия в камеру. Под давлением рабочего вещества вращающийся поршень вместе с вращающейся частью камеры и валом вращается. Для исключения потерь рабочего вещества за время прохождения вращающегося поршня от подхода к выходному отверстию до прохода входных отверстий при постоянно открытом выходном отверстии подача рабочего вещества не производится, либо на это время закрывается выходное отверстие. Во всех остальных случаях выходное отверстие всегда открыто. Отверстие сброса всегда закрыто.

Дизель. Используются одна или более пар последовательно соединенных камер. В каждой паре первая камера является компрессором, вторая камера - двигателем. У компрессора входные отверстия находятся гораздо дальше от не вращающегося поршня, чем показано на чертеже. Так что после прохождения вращающегося поршня компрессора над не вращающимся поршнем камера компрессора запитывается дизтопливом и водой перед вращающимся поршнем. Двигатель сжимается между вращающимся и не вращающимся поршнями до возгорания. Газ от сгоревшего дизтоплива через выходное отверстие с клапаном в прямом направлении поступает в камеру двигателя. Под давлением газа вращающийся поршень двигателя вместе с вращающейся частью камеры и валом вращается. Газ выпускается через выходное отверстие двигателя. Отверстие сброса в камере двигателя всегда открыто, а в камере компрессора открыто только на время прохождения вращающегося поршня от подхода к выходному отверстию до прохода над не вращающимся поршнем. Далее процесс повторяется.

Компрессор и вакуум-насос. Входящий через входные отверстия газ или разреженный газ сжимается между вращающимися и не вращающимся поршнями и сжатый газ выпускается через выходное отверстие с клапаном. Далее процесс повторяется. Отверстие сброса всегда закрыто.

Двигатель, работающий на воде. Работа двигателя на воде возможна только при значениях температуры и давления воды выше критических. Критическая температура воды равна 374,15°С, критическое давление воды равно 225,65 атмосфер. При этом вода находится в переходной области перехода воды в энергию и отдает часть своей энергии. Чем выше температура и давление, тем больше энергии отдает вода. Полностью вода переходит в энергию при температуре, примерно равной десяткам тысяч градусов Цельсия, и давлении в десятки тысяч атмосфер.

Способ получения высокотемпературного пара или тепловой энергии из воды заключается в следующем. Если в какую-нибудь термоизолированную камеру с первоначальными давлением и температурой выше критических непрерывно подавать воду, то на выход этой термоизолированной камеры через клапан высокого давления будет непрерывно поступать высокотемпературный пар или тепловая энергия из воды. Не путать термоизолированную камеру с камерой Механизма.

Первый вариант двигателя, работающего на воде. Используются несколько последовательно соединенных камер с общим валом. Оптимальное количество камер равно трем. Камеры повернуты одна относительно другой следующим образом. В каждой следующей камере подвижный поршень смещен на угол поворота между положением подвижного поршня перед выходным отверстием в предшествующей камере, соответствующим положению подвижного поршня после входных отверстий в следующей камере. Выходное отверстие предшествующей камеры соединяется с входным отверстием следующей камеры через клапан в прямом направлении. Поступившая в камеру вода через входное отверстие для подачи воды под действием высокотемпературного пара, поступившего через другое входное отверстие, быстро испаряется, при этом температура и давление пара в камере резко возрастают. Под очень высоким давлением пара подвижный поршень вместе с вращающейся частью камеры и валом вращается.

Второй вариант двигателя, работающего на воде. Используется одно пустотелое кольцо с тремя последовательно соединенными в нем камерами. Через 120 градусов в неподвижной части кольца устанавливаются три поршня и выполняются все атрибуты камер. На общей для всех вращающейся части камер устанавливаются диаметрально противоположно два подвижных поршня. Выход каждой последующей по направлению вращения подвижных поршней камеры соединяется через клапан со входом предыдущей камеры. Поступившая в камеру вода через входное отверстие для подачи воды под действием высокотемпературного пара, поступившего через другое входное отверстие, быстро испаряется, при этом температура и давление в камере резко возрастают. Под очень высоким давлением пара подвижные поршни вместе с вращающейся частью камер и валом вращаются.

Отверстия сброса во всех камерах открыты постоянно. К выходу каждой камеры подключен клапан высокого давления, через который сбрасывается излишнее давление. Выходы клапанов высокого давления соединены с коллектором, с выхода коллектора поступает высокотемпературный пар или тепловая энергия из воды. Это другой вариант способа получения высокотемпературного пара или тепловой энергии из воды.

С выхода каждого отверстия сброса поступает менее высокотемпературный пар.

Отверстия сброса и останова используются в двигателе внутреннего сгорания, в дизеле и в двигателе, работающем только на воде. В двигателе, использующем давление рабочего вещества, компрессоре и вакуум-насосе отверстия сброса и останова всегда закрыты, не используются.

Изобретение относится к технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Механизм содержит рабочую камеру с входным и выходным отверстиями, вал 4, подвижный поршень 2, картер 6, опоры 7, отверстие для устройства воспламенения горючей смеси. Камера имеет поршень 5, расположенный в пазах неподвижной части камеры 1. В неподвижной части камеры 1 выполнены отверстия сброса, останова 15 и дополнительное отверстие входа. В картере 6 установлена пружина 8 для возврата поршня 5 в исходное положение. Камера выполнена в виде пустотелого кольца, внутренняя часть которого вращается и жестко связана с подвижным поршнем 2 и валом 4. Внутренний объем кольца является рабочей камерой механизма. Изобретение направлено на упрощение и удешевление стоимости механизма. 2 ил.

Механизм, содержащий рабочую камеру с входным и выходным отверстиями, вал, подвижный поршень, картер, опоры, отверстие для устройства воспламенения горючей смеси, отличающийся тем, что камера имеет поршень, расположенный в пазах неподвижной части камеры, в неподвижной части камеры - отверстия сброса, останова и дополнительное отверстие входа, пружину в картере для возврата поршня в исходное положение, камера выполнена в виде пустотелого кольца, внутренняя часть которого вращается и жестко связана с подвижным поршнем и валом, внутренний объем кольца является рабочей камерой механизма.