МЕХАНИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Российский патент 2018 года по МПК H02K49/10 H02K7/06 

Изобретение относится к механическому преобразователю, который преобразует пневматическую энергию (давление) в энергию вращения, при этом преобразователь также преобразует линейное движение во вращательное движение.

Как известно, обычные двигатели в основном базируются на ископаемых видах топлива.

Все эти двигатели имеют недостаток, заключающийся в том, что они являются причиной загрязнения и истощения земельных ресурсов.

Задача настоящего изобретения состоит в разработке преобразователя, который преобразует пневматическую энергию в энергию вращения, что позволяет устранить недостатки известного уровня техники.

Другая задача состоит в разработке преобразователя, который преобразует пневматическую энергию в энергию вращения и имеет простое исполнение.

В соответствии с настоящим изобретением эти и другие задачи решаются посредством механического преобразователя, предназначенного для преобразования пневматической энергии в энергию вращения и содержащего: удерживающую структуру указанного преобразователя, вал, первый диск, второй диск и третий диск, расположенные последовательно и сопряженные с указанным валом, при этом указанные первый, второй и третий диски имеют средства, выполненные с возможностью скольжения в продольном направлении вдоль указанного вала, указанный вал выполнен с возможностью свободного вращения в центре указанных первого и третьего дисков, указанный вал вращается вместе с указанным вторым диском, указанные первый и третий диски имеют средства, которые взаимодействуют с указанной структурой для блокировки их вращения вокруг указанного вала, указанный первый диск имеет первое множество магнитов, расположенных на его внутренней поверхности, обращенной к указанному второму диску, указанный третий диск имеет второе множество магнитов, расположенных на его внутренней поверхности, обращенной к указанному второму диску, указанный второй диск имеет третье множество магнитов, расположенных на его поверхности, обращенной к указанному первому диску, указанный второй диск имеет четвертое множество магнитов, расположенных на его поверхности, обращенной к указанному третьему диску, при этом указанные первое и четвертое множества магнитов являются противоположными и имеют полюс, противоположный по отношению к указанным второму и третьему множествам магнитов.

Дополнительные характеристики изобретения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

Преимущества данного решения по отношению к решениям по предшествующему уровню техники являются различными.

Для работы преобразователя или двигателя в соответствии с настоящим изобретением не требуется топливо, насколько это возможно, и преобразователь или двигатель в соответствии с настоящим изобретением не требует всех остальных компонентов, которых требует двигатель внутреннего сгорания, таких как топливный бак, радиатор и т.д. Он является очень бесшумным. Он не создает никакого загрязнения (например, загрязнения диоксидом углерода и шумового загрязнения).

Он может представлять собой альтернативу двигателю внутреннего сгорания любого типа, например, для автомобилей, мотоциклов, кораблей, воздушных судов.

Он вырабатывает чистую энергию и, таким образом, имеет нулевое воздействие. Он может быть применен там, где требуется движущая сила, например, для выработки электрической энергии за счет замены по мере возможности двигателя внутреннего сгорания генератора, при отсутствии затрат на топливо и без загрязнения, при наличии преимущества, заключающегося в том, что магнитное поле магнитов имеет длительность действия, составляющую приблизительно 300 лет. Он также может быть использован для выработки электроэнергии за счет применения генератора для мобильных телефонов, фонарей, персональных компьютеров, портативных радиоприемников/переносных радиостанций и т.д.

Характеристики и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из нижеприведенного подробного описания варианта его осуществления, который проиллюстрирован в качестве неограничивающего примера на сопровождающих чертежах, в которых:

фиг. 1 схематически показывает двигатель, видимый спереди и в сечении, в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 2 схематически показывает неподвижный диск двигателя, видимый с одной стороны, в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 3 схематически показывает подвижный диск двигателя, видимый с одной стороны, в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 4 схематически показывает часть диска двигателя, видимую спереди, в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 5 схематически показывает удерживающую часть двигателя, видимую с одной стороны в сечении, в соответствии с настоящим изобретением.

Как показано на приложенных чертежах, преобразователь в соответствии с настоящим изобретением содержит удерживающую структуру 10 по существу цилиндрической формы, имеющую трубчатую стенку 11, закрытую с боковых сторон двумя круглыми плитами 12.

Круглые плиты 12 прикреплены к трубчатой стенке посредством болтов 13.

Удерживающая структура 10 перемещается из стороны в сторону посредством приводного вала 14.

Вал 14 может вращаться посредством подшипников 15, установленных на двух круглых плитах 12.

За подшипниками 15 имеются прокладки или уплотнительные кольца 16, по одной/одному с каждой стороны.

На валу 14 в пределах удерживающей структуры 10 предусмотрена последовательность круглых дисков в количестве, равном двум или превышающем два. На приложенных чертежах показаны пять дисков 20-24.

Круглые плиты 12 содержат, по меньшей мере, канал/трубопровод 17 и на приложенных чертежах два, по одному для каждой плиты, которые соединяют зону 18, которая образована внутри трубчатой стенки 11, между плитами 12 и дисками 20 и 24, и наружное пространство.

Диски представляют собой диски двух типов, расположенные последовательно поочередно, один за другим.

Дисками первого типа являются диски 20, 22 и 24, которые представляют собой неподвижные диски, и дисками второго типа являются диски 21 и 23, которые представляют собой подвижные диски.

В частности, диски 20, 22 и 24 представляют собой диски, которые имеют окружную периферию, прикрепленную к трубчатой стенке 11, и вал 14 может вращаться без проблем, поскольку каждый диск 20, 22 и 24 имеет соответствующие подшипники 25. Внутри подшипников 25 предусмотрен зубчатый венец 28, который взаимодействует с соответствующими продольными канавками, расположенными на вале 14, так что диски 20, 22 и 24 могут свободно скользить в продольном направлении вдоль вала 14, оставаясь при этом устойчиво размещенными в соответствующих им опорах.

В частности, на окружной периферии дисков 20, 22 и 24 предусмотрены зубья 26, которые выступают от окружной периферии и размещены в заданном количестве, например предусмотрено девять равноотстоящих зубьев.

Зубья 26, помимо того, что они выступают от окружной периферии дисков 20, 22 и 24, также имеют толщину, превышающую толщину самих дисков. Они имеют такой размер, что в случае приближения двух из дисков 20, 22 и 24 друг к другу зубья 26 касаются друг друга, при этом остается минимальный интервал (например, равный миллиметру) до промежуточного диска для обеспечения возможности вращения промежуточного диска без помех.

Внутренняя стенка трубчатой стенки 11 содержит углубления 27, число которых составляет девять, которые расположены на одинаковом расстоянии друг от друга и которые являются продольными относительно самой стенки 11.

Зубья 26 расположены в углублениях 27 так, что диски 20, 22 и 24 заблокированы от вращения относительно вала 14, но могут скользить в продольном направлении относительно стенки 11 и по направлению друг к другу или друг от друга.

Диски 21, 23 представляют собой подвижные диски, прикрепленные к валу 14 и, следовательно, вращающиеся вместе с валом 14. Указанные диски 21 и 23 имеют диаметр, который немного меньше диаметра трубчатой стенки 11, так что они могут вращаться, не сталкиваясь с ней. В частности, они прикреплены к валу 14 посредством зубчатого венца 28 диска, который взаимодействует с углублениями, выполненными на вале, так что диски 21 и 23 могут свободно скользить в продольном направлении вдоль вала 14, оставаясь при этом присоединенными к нему, для обеспечения их вращательного движения.

Все диски 20-24 содержат множество магнитов 30, закрепленных на них соответствующим способом.

Подшипники 25, предпочтительно те, которые сопряжены с наружными дисками 20 и 24, представляют собой уплотненные подшипники.

Например, как показано на чертежах, на каждой поверхности каждого диска имеются восемь групп магнитов 30, расположенных предпочтительно последовательно с образованием спиральных «лучей», каждый из которых имеет восемь магнитов. Это обеспечивает возможность получения хорошей плавности вращения.

Магниты 30 представляют собой, например, магниты неодимового типа и предпочтительно расположены под углом 45° и с противоположными полярностями на дисках с боковыми поверхностями, размещенными рядом друг с другом, так что каждый магнит должен быть расположен напротив магнита, наклоненного соответствующим образом и имеющего противоположную полярность.

Магниты 30 промежуточных дисков 21-23 расположены так, как на фиг. 4, при этом каждый из них предпочтительно наклонен под углом 45°. В частности, диски 21 и 23 имеют магниты слева (размещенные рядом соответственно с диском 20 и 22), наклоненные вверх под углом 45° и с положительным полюсом, направленным наружу, и магниты справа (размещенные рядом соответственно с диском 22 и 24), наклоненные вверх под углом 45° и с отрицательным полюсом, направленным наружу.

Магниты 30 диска 22 расположены так, как на фиг. 4, при этом каждый из них наклонен под углом 45°. В частности, диск 22 имеет магниты слева (размещенные рядом с диском 21), наклоненные вниз под углом 45° и с отрицательным полюсом, направленным наружу, и магниты справа (размещенные рядом с диском 23), наклоненные вниз под углом 45° и с положительным полюсом, направленным наружу.

Магниты 30 диска 20 расположены только на его правой стороне (размещены рядом с диском 21) с наклоном вниз под углом 45° и с положительным полюсом, направленным наружу.

Магниты 30 диска 24 расположены только на его левой стороне (размещены рядом с диском 23) с наклоном вниз под углом 45° и с отрицательным полюсом, направленным наружу.

Крепление каждого магнита предпочтительно предусматривает выполнение отверстия в диске и вставку магнита в него, при этом часть магнита выступает наружу от самогó диска и магнит закрепляют в отверстии посредством клея или по-другому.

Размер и число магнитов могут варьироваться в соответствии с потребностями.

Для дисков был использован алюминий, поскольку он не изменяет магнитное поле магнитов, но могут быть использованы другие материалы с данными характеристиками.

Для зубчатого венца 28 предпочтительно используют стальную вставку.

Функционирование устройства по изобретению очевидно для специалистов в данной области техники из того, что было описано, и, в частности, таково.

Двигатель работает в соответствии с движущей силой при использовании постоянных магнитных полей разных магнитов.

Как круглые неподвижные диски, так и круглые вращающиеся диски находятся на определенном расстоянии относительно друг друга. Данное расстояние определяется силой отталкивания, создаваемой магнитами, и должно быть таким, чтобы гарантировать, что в состоянии покоя сила отталкивания между ними не будет оказывать реального воздействия, и, таким образом, двигатель останавливается.

Для запуска двигателя необходимо закачать текучую среду в трубопровод 17 для увеличения внутреннего давления в зонах 18 и толкания дисков 20 и 24 в направлении внутрь двигателя. Зона 18 образована такой, что она является водонепроницаемой, и может сохранять состояние, в котором текучая среда, поступившая в данную зону, будет удерживаться внутри нее.

Вследствие сил отталкивания, создаваемых магнитами, диски будут перемещаться в направлении внутрь двигателя и, следовательно, все диски в нем будут сближаться.

Таким образом, взаимодействия между магнитами будут усиливаться, и неподвижные диски 20, 22 и 24 будут обеспечивать вращение подвижных дисков 21 и 23 за счет вращения вала 14.

Обеспечено такое положение магнитов, что всегда будет существовать магнит, выровненный относительно другого магнита соседнего диска, при этом за счет сближения дисков сила отталкивания увеличивается с локализацией ее только на вращающихся дисках, в результате чего обеспечивается возможность их вращения и, следовательно, вращения приводного вала.

В варианте осуществления, описанном в данном документе, магниты ориентированы под углом 45°, но могут быть использованы другие углы при гарантировании того, что магниты соседних дисков являются противоположными.

Для увеличения частоты вращения двигателя будет необходимо увеличить давление в зонах 18 и, следовательно, сблизить диски, для уменьшения частоты вращения или для остановки двигателя необходимо уменьшить или снять давление в зонах 18, в результате чего диски переместятся друг от друга, магниты окажутся на таком расстоянии, что они не будут взаимодействовать друг с другом, и двигатель остановится.

Скольжение дисков 20-24 в продольном направлении вдоль вала 14 может выполняться благодаря их центральному зубчатому венцу 28.

При повышении давления текучей среды в камерах 18 диски приближаются друг к другу. Ширина зубьев 26 определяет ограничение перемещения при сближении дисков, так что промежуточные диски 21 и 23 могут вращаться, не сталкиваясь с соседними дисками.

Приводной вал может быть соединен с любым механизмом, который желательно использовать, от автомобиля до электрического генератора для выработки электроэнергии, насколько это возможно.

Размер преобразователя и, следовательно, магнитов и число дисков могут варьироваться в соответствии с необходимостью.

В качестве текучей среды масло, воздух или другая текучая среда могут быть использованы вместе с соответствующими насосами и клапанами, подлежащими соединению с трубами 17.

На валу и там, где необходимо, могут быть размещены соответствующие уплотнения для текучих сред.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройству для преобразования пневматической энергии в энергию вращения. Технический результат – повышение экологичности преобразования энергии. Механический преобразователь содержит вал, первый диск, второй диск и третий диск, расположенные последовательно и сопряженные с указанным валом. Первый, второй и третий диски имеют средства, выполненные с возможностью скольжения в продольном направлении вдоль вала. Вал выполнен с возможностью свободного вращения в центре первого и третьего дисков и вращается вместе со вторым диском. Первый диск имеет первое множество магнитов, расположенных на его внутренней поверхности, обращенной ко второму диску, а третий диск имеет второе множество магнитов, расположенных на его внутренней поверхности, обращенной ко второму диску. Второй диск имеет третье множество магнитов, расположенных на его поверхности, обращенной к первому диску, и четвертое множество магнитов, расположенных на его поверхности, обращенной к третьему диску. При этом первое и четвертое множества магнитов являются противоположными и имеют полюс, противоположный по отношению к указанным второму и третьему множествам магнитов. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Механический преобразователь для преобразования пневматической энергии в энергию вращения, содержащий фиксирующую структуру указанного преобразователя, вал, первый диск, второй диск и третий диск, расположенные последовательно и связанные с указанным валом, при этом первый, второй и третий диски имеют средства, выполненные с возможностью скольжения в продольном направлении вдоль указанного вала, при этом указанный вал выполнен с возможностью свободного вращения в центре первого и третьего дисков, причем указанный вал вращается вместе со вторым диском, при этом первый и третий диски имеют средства, которые взаимодействуют с указанной структурой для блокировки их вращения вокруг указанного вала, причем первый диск имеет первое множество магнитов, расположенных на его внутренней поверхности, обращенной ко второму диску, при этом третий диск имеет второе множество магнитов, расположенных на его внутренней поверхности, обращенной ко второму диску, причем второй диск имеет третье множество магнитов, расположенных на его поверхности, обращенной к первому диску, при этом второй диск имеет четвертое множество магнитов, расположенных на его поверхности, обращенной к третьему диску, при этом первое и четвертое множества магнитов являются противоположными и имеют полюс, противоположный по отношению ко второму и третьему множествам магнитов.

2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что средства, выполненные с возможностью скольжения в продольном направлении вдоль указанного вала, содержат зубчатый венец, который взаимодействует с соответствующими продольными канавками, расположенными на валу.

3. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что указанный вал выполнен с возможностью свободного вращения в центре указанных первого и третьего дисков посредством подшипников.

4. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что указанный вал вращается вместе со вторым диском посредством зубчатого венца, расположенного на втором диске, который взаимодействует с соответствующими продольными канавками, расположенными на валу.

5. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что средства, которые взаимодействуют с указанной структурой для блокировки их вращения вокруг указанного вала, содержат по меньшей мере один зуб, который выступает от первого и третьего диска, выполненный с возможностью взаимодействия по меньшей мере с одним соответствующим продольными углублением, расположенным на указанной структуре, которое обеспечивает возможность продольного смещения первого и третьего диска.

6. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что первый и третий диски содержат по меньшей мере один зуб, который выступает от первого и третьего диска, выполненный с возможностью взаимодействия по меньшей мере с одной соответствующей продольной канавкой, расположенной на указанной структуре, при этом ширина указанного зуба больше ширины второго диска или равна ширине второго диска.

7. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что двигатель содержит средства для приближения первого и третьего дисков ко второму диску и удаления первого и третьего дисков от второго диска.

8. Преобразователь по п.7, отличающийся тем, что указанная фиксирующая структура преобразователя представляет собой закрытую структуру, при этом указанная структура содержит по меньшей мере один канал для обеспечения сообщения между наружным пространством и зоной, которая образована между поверхностью первого диска, противоположной по отношению ко второму диску, и внутренней поверхностью указанной структуры, при этом текучая среда под заданным давлением вводится в указанный канал.