ГИДРОШАРОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2020 года по МПК F03B9/00 

Область техники

Предложенное изобретение относится к устройствам для получения электрической либо механической энергий где первоначальной силой для ее получения является вода.

Более детальней предложенное изобретение относится к двигателям для преобразования энергии воды в электрическую либо механические энергии.

Предложенное изобретение относится к гидроэнергетическому оборудованию и строительству и предназначено для получения энергии в котором рабочим телом (первоначальной силой) является вода при помощи которого добывается электрическая либо механическая электрические энергии.

Известный уровень техники

В современном Мире существует много ковшовых транспортеров (элеваторов) с помощью которых выполняются землеройные и погрузочно-разгрузочные работы. Один из них зерновой погрузчик (см. Сельскохозяйственные машины и орудия, под. ред. К.А. Полевицкий, СЕЛЬХОЗГИЗ, Ленинград, 1960 стр. 386-387). Его работа заключается в том, что с двух сторон его основного ковша при помощи правого и левого шнеков оборачивания на основной ковшевой транспортер, который находится в середине, правым и левым шнеками подается зерно, которое можно подать и при самоходном движении зернопогрузчика вперед. Ковшевой элеватор через ременно-звездочную передачу соединен с электромотором, который приводит его в движение. Элеватор транспортирует зерно на верх где выкидывает зерно с ковша на обыкновенный транспортный резиновый транспортер, который приводится в движение другим электромотором, а далее на автомашину или просто на землю для формирования нового бурта зерна.

В моем предложенном изобретении вода самозагружается в ковшовый транспортер за счет своей (собственной) силы тяжести, приводя его в движение, а вместе с ним и вал на котором сидит и грузоподающий транспортер с грузоподающей звездочкой и груз, выполненный с форме ядра (шара, например понятно, откуда берет свое начала используемые в данном описании термины: гидрошаровой или гидроядерный, которые являются тождественными синонимами, при этом, формулировка грузоподающий в данном изобретении имеет синонимы шароподающий или ядроподающий. Если вода в ковшовом транспортере стремится вниз, то ядра в грузоподающем транспортере за счет разовой разницы в диаметре между ковшевой звездочкой и грузоподающей - стремятся вверх. Вода в ковше дойдя по транспортеру вниз самовыливается и уходит далее по реке, ручью, арыку и т.д. Груз же, выполненный по форме ядра (шара), поднявшись на верх продолжает путь по заданному ему маршруту, согласно моему изобретению, в результате которого будет вырабатываться механическая энергия, которую можно без особого труда преобразовать в электрическую энергию. Маршрут движения шара подробно будет описан ниже в настоящем описании.

Вторым, отдаленно напоминающим действием в моем изобретении является водное мельничное колесо см. патенты №№ US412, US4517, которое при попадании воды на его лопасти начинает его раскручивать, приводя во вращательное движение вал на котором оно сидит с которого и получают собственно механическую энергию, которую можно, также без особых усилий, преобразовать в электрическую энергию. Вода же, соскользнув с лопастей мельничного колеса, продолжает свое движение далее вниз по ручью, реке и его руслу, арыку, одним словом - по любой водной артерии. Мое предложенное изобретение также использует энергию воды, попавшее в ковш транспортера, опускаясь до определенной нижней точки самовыливается из ковша и уходит далее вниз по водной артерии.

Рассмотрим мое предложенное изобретение более детально.

Суть изобретения

Задачей предложенного изобретения является увеличение извлечение количества механической либо электрической энергии из 1 м³ воды.

Также задачей моего изобретения является разработка новых двигателей преобразования энергии воды в механическую либо электрическую электроэнергии использование которых позволяет увеличить извлечение энергии из 1 м³ воды.

Другие задачи и преимущества предложенного мною изобретения будут раскрыты ниже по мере изложения настоящего описания и фигур.

При рассмотрении примера работы мою предложенного изобретения используется узкая терминология. Однако предложенное изобретение не ограничивается принятыми терминами и следует иметь ввиду, что каждый такой термин охватывает все эквивалентные элементы, которые работают аналогичным образом и используются при осуществлении тех же самых задач.

Так, согласно предложенному изобретению, гидрошаровой двигатель, характеризующийся тем, что содержит:

- по меньшей мере одну водозаборную трубу для подачи упомянутой воды в ковши по меньшей мере одного вертикально расположенного ковшового водного элеватора со стороны его по меньшей мере одной ведущей звездочки жестко посаженой на ведущем шароподающем валу на котором также жестко посажена по меньшей мере одна ведущая звездочка вертикально расположенного шароподъемного лифта, при этом диаметр ведущей звездочки элеватора по меньшей мере в два раза больше диаметра ведущей звездочки шароподъемного лифта,

- вертикально расположенный шароподающий конвейер, содержащий верхнюю шароподающую звездочку, жестко посаженную на ведомом силовом валу с маховиком и соединенную через гибкую передачу с нижней шароподающей звездочкой,

- направляющий желоб по которому шары отходят от ведущей звездочки шароподъемного конвейера на верхнюю звездочку шароподающего конвейера,

- при этом вес воды, набранный в ковши элеватора в по меньшей мере в два раза меньше веса шаров, расположенных в шароподъемном лифте,

- шаросопровождающий лифт по которому шары от верхней звездочки шароподающего конвейера отходят на нижнюю шароподающую звездочку от которой шары по подводящему желобу шары отводятся на ведомую звездочку шароподъемного конвейера по подводящему желобу.

Также, согласно предложенному изобретению, двигатель содержит храповую звездочку с фиксатором, сидящую на ведущей звездочке шароподъемного конвейера.

Также, согласно предложенному изобретению, двигатель содержит основание с расположенным на нем опорными столбами для монтажа двигателя.

Также, согласно предложенному изобретению, водозаборная труба содержит кран подачи воды.

Также, согласно предложенному изобретению, двигатель содержит генератор электрической энергии соединенный с силовым валом.

Также, согласно предложенному изобретению, генератор соединен через карданную передачу с силовым валом.

Перечень фигур

Фиг. 1 - вид с левого боку предложенного изобретения.

Фиг. 2 - вид сверху Фиг. 1.

Фиг. 3 - вид сверху с расположением двух шароподающих и шаросопровождающих механизмов.

Фиг. 4 - вид с правого бока Фиг. 1.

Фиг. 5 - вид с торца Фиг. 1, то есть прямо, без вида на дамбу и водозаборной трубой.

Фиг. 6 - вид Фиг. 5, с усеченным видом на них предложенного изобретения.

Фиг. 7 - вид снизу на верх Фиг. 1.

Фиг. 8 - показывает лифт шароподачи с грузового желоба на ведущую шароподъемную звездочку.

Фиг. 9 - вид сбоку Фиг. 8.

Фиг. 10 - вид сверху Фиг. 8.

Фиг. 11 - изображены водозаборные ковши, сидящие на цепи,

Фиг. 12 - вид сбоку Фиг. 11.

Фиг. 13 - сверху Фиг. 11 со звездочкой, сидящей на валу.

На вышеупомянутых фигурах 1-13 показаны следующие обозначения деталей и механизмов:

1 - уровень воды в водоеме реки;

2 - плотина (дамба);

3 - водозаборная труба;

4 - кран;

5 - водонаправляющая труба;

6 - дно;

7 - основания для монтажа предложенного изобретения;

8 - крепежный столб ковшевого водного элеватора;

9 - ведущий шароподающий вал;

10 - корпус подшипника с подшипником;

11 - храповая звездочка шароподающего конвейера;

12 - фиксатор (язычек) храповой звездочки;

13 - ведущая звездочка ковшевого водного элеватора;

14 - ковшевой водный элеватор;

15 - водозаборный ковш;

16 - ведомый вал ковшевого водного элеватора;

17 - ядро (шар);

18 - ведомый вал шароподъемного конвейера;

19 - цепь шароподъемного конвейера;

20 - ведущая шароподъемная звездочка;

21 - ведомая шароподъемная звездочка;

22 - подводящий желоб;

23 - шароподъемный лифт;

24 - направляющий желоб;

25 - шароспоровождающий лифт;

26 - шароподающая цепь;

27 - верхняя шароподающая звездочка;

28 - силовой вал;

29 - нижний шароподающий вал;

30 - нижняя шароподающая звездочка;

31 - маховик;

32 - крепежный столб шароподающего конвейера;

33 - крепежный столб шароподъемного конвейера;

34 - крепежный столб маховика;

35 - карданное соединение;

36 - генератор;

37 - площадка генератора;

38 - выводные провода генератора;

39 - шароподъемная планка;

40 - ведомая звездочка ковшевого элеватора;

41 - опорный столб генератора.

Также на Фиг. 3 римскими числами I и II изображено:

I - первый агрегат (двигатель) изобретения;

II - второй агрегат (двигатель) изобретения.

Порядок работы предложенного изобретения и его устройство

Как видно из Фиг. 1, уровень воды 1 за плотиной 2 находится выше расположения гидрошарового двигателя (ГШД). Плотина 2, оборудована водозаборной трубой 3, с краном 4 и водонаправляющей трубой 5.

Благодаря наличию уровня воды 1 за плотиной 2 вода через водозаборную трубу 3 попадает через водонаправляющую трубу 5 в ковши 15 ковшевого водного элеватора 14. Элеватор 14 состоит из ведущей 13 и ведомой 40 звездочек, которые соединены цепью 14. При этом ведущая звездочка 13 расположена в верхней части элеватора 14 и жестко сидит на ведущем шароподающем валу 9, а ведомая звездочка 40 расположена в нижней части элеватора 14 и сидит на ведомом валу 16.

При заполнении водой ковшей 15, элеватор 14, начинает прокручивание валов 9 и 16 за счет силы тяжести воды находящихся в ковшах 15. Ковш 15 с водой дойдя вниз до точки самовылива, благодаря расположению в нижней части элеватора 14 ведомой звездочки 40. Вода самовыливается из ковша 15 и продолжает свой путь по водной артерии.

Таким образом элеватор 14 с ковшами 15 движется приводя в круговое движение валы 9 и 16. Кран 4 в этом случае служит для рациональной подачи воды в ковши 15.

Вращаясь ведущий шароподающий вал 16 передает свое вращение ведущей шароподъемной звездочке 20, которая соединена с ведомой шароподъемной звездочкой 21 через цепь 19 шароподъемного конвейера по которой шары 17 подводятся к ведущей шароподъемной звездочке 20 от которой по направляющему желобу 24 шары перемещаются к верхней шароподающей звездочке 27, которая соединена через шароподающую цепь (передачу) 26 с нижней шароподающей звездочкой 30.

Цепь 19 шароподающего конвейера оборудована через определенный интервал (который зависит от диаметра шаров 17 и для обеспечения их эффективного подъема) шароподъемными планками 39, фиксированными к цепи 19 см. Фиг. 8, 9, 10 через которые происходит подъем на верх шаров 17 по шароподъемному лифту 23, который крепиться при помощи болтовых соединений к опорным столбам 33 и 8, шароподъемный лифт 23 не позволяет выскакивать шарам 17 с цепи 19 в процессе их подъема на ведущую шароподъемную звездочку 20.

Ведомая звездочка 21 фиксировано посажена на ведомом валу 18. Подводящий желоб 22 содержит накопитель шаров 17 для подвода и погрузки шаров, выполненный в виде радиального изгиба подводящего желоба 22.

Шароподающий конвейер состоит из верхней 27 и нижней 30 шароподающих звездочек, которые соединены через шароподающую цепь 26 с шароподающими планками.

Шары 17 отходящие от ведомой звездочки 21 по направляющему желобу 24 отходят на верхнюю шароподающую звездочку 27, которая жестко посажена силовому валу 28 с маховиком 31. В результате чего звездочка 27 начинает вращаться и приводит во вращение силовой вал 28 при этом маховик 31 увеличивает инерцию вращения силового вала 28 от силового вала 28 происходит отбор механической или электрической энергии. Электрическая энергия вырабатывается генератором 36, который через карданное соединение 35 соединен с силовым валом 28. Генератор 36 установлен на площадке 37, которая смонтирована на опорных столбах 41.

От верхней звездочки 27 шары 17 отводятся по шаросопроваждающей цепи 26 с шаросопровождающими планками для удержания шаров 17 по шароспоровождающему лифту 25 к нижней звездочке 30 которая вращаясь передает движение шарам 17 по подводящему желобу 22 к ведомой звездочке 21 шароподъемного конвейера и так цикл работы двигателя повторяется.

Силовой вал 28 сидит на подшипниках в корпусе 10, а те в свою очередь фиксировано при помощи болтовых соединений сидят на крепежных столбах 32 и 34. Далее через карданную передачу 35 соединены с генератором 36, болтами крепящиеся к площадке генератора 37, а так к столбу генератора 42.

Теперь, когда знаем основное устройство предложенного изобретения, переходим к его работе.

Основные условия работы предложенного изобретения:

- диаметр ведущих звездочек ковшевого элеватора должен быть, как минимум, в два раза больше чем диаметр ведущей шароподъемной звездочки,

- количество воды набранных в ковши элеватора должно быть в два раза меньше количества в килограммах веса снарядов, сидящих на планках цепи.

Это значит, если смотреть на Фиг. 1, правая ковшовая часть элеватора 14, сидящая на ведущей звездочке 13, по весу воды, должна быть в 2 раза меньше от веса шаров 17, сидящих на левой стороне шароподащей звездочки 20.

В зависимости от крепления шароподъемных планок 39, шагу по цепи (расстояние между ними) набираются шары 17 по весу и объему, учитывая то, что, как минимум, три шара 17 будут постоянно присутствовать в грузовом желобе 22.

Теперь сама работа предложенного мною изобретения ГШД. Вода, находящаяся за дамбой 2, благодаря тому, что ее уровень выше чем ГШД по трубе 3 через кран 4 регулирующий поступление ее через трубу 3 в водонаправляющую трубу 5, поочередно по мере опускания вниз ковшей 15 заполняет их по пере прокручивания цепи элеватора 14 сидящего, с одной стороны, на ведущих звездочках 13 элеватора 14, а те, в свою очередь на ведущем шароподающем валу 9 сидящий на подшипниках 10, крепящихся к своим крепежным столбам 33 и 8, с другой стороны элеватор 14 сидит на ведомых звездочках 40, сидящих на ведомом валу 16, так же в корпусах подшипников 10 и на крепежных столбах 8 проворачивает элеватор 14, а вместе с ним и валы 9, 16, 18 в правую сторону по часовой стрелке.

Шары 17 используются в качестве подвижного груза, которые постепенно из подводящего желоба 22 попадая на шароподъемные планки 39, шароподъемной цепи 19, которая в верхней части фиксировано сидит на ведущем шароподающем валу 9, звездочками 20, а в нижней части на ведомой шароподъемной звездочке 21, сидящей на ведомом валу шароподъемного конвейера 18.

В целях невозможного противохода шаров 17 в шароподъемном лифте 23 предусмотрена храповая звездочка 11 примыкающая жестко к ведущей шароподъемной звездочке 20.

Шар 17, достигнув своей наивысшей точки подъема за счет своей инерционной силы, приобретенной при прохождении полукруга на звездочке 20 и силы тяжести, присутствующего в любом предмете благодаря своей круглой форме по направляющему желобу 24 под небольшим уклоном сверху вниз перекатывается к шаросопровождающему лифту 25. Попав в него шар 17 почти сразу попадает на шаросопровождающие планки 39, цепи 26 далее за счет своей силы тяжести и ускорения свободного падения в шаросопровождающем лифте 25, шар 17 проходит свой короткий определенный путь прокручивая тем самым вправо верхнюю шароподающую звездочки 27 и силовой вал 28 с маховиком 31.

С шаросопровождающего лифта 25 шар 17 попадает на округлости нижней шароспоровождающей звездочки 30, сидящей на нижнем валу 29. Описав по их окружностям полукруг шар 17 приобретает инерционную силу, стремящуюся вырваться из заданного звездочками 30 направления движения. С такими характеристиками шар 17 делает вылет с планок шароподающей цепи 26 в желоб 22. Желоб 22 имеет уклон см. Фиг. 3 и изгиб (накопитель) см. Фиг. 2.

Таким образом шар 17 преодолевает подъем в желобе 22 и под другим наклоном желоба 22, собирается до 3-х штук в накопителей около шароподъемного лифта 23 благодаря уклону желобу 22 создается давление друг на друга шаров 17, что и обеспечивает бесперебойную погрузку шаров 17 в шароподъемный лифт 23.

Таким образом обеспечивается движения шара 17 по замкнутому кругу при этом вращая ведущий силовой вал 28 с находящимся на нем маховиком 31. К силовому валу 28 через карданное соединение 35 присоединяется генератор 36, который вращаясь вырабатывает нужную нам электроэнергию.

Таким образом ГШД вырабатывает механическую, а из нее происходит получение электрической энергии.

По мнению автора ГШД за счет своих характеристик: открытости в обслуге, неприхотливости в работе, дешевизне в массовом изготовлении, при использовании в расчете кубического метра воды для получения электроэнергии по сравнению с уже существующими способами получения электроэнергии от гидроэлектростанций способен выработать 1,5 раза больше электроэнергии. А это значит, что использование гидроресурсов будет в 1,5 раза эффективнее, что также является несомненным преимуществом предложенного изобретения. При использовании предложенного изобретения более бережного отношения к экологии и ресурсам матери природы сложно себе представить, так как для своей работы будут использованы верхние слои воды, менее травмировать водных обитателей, если перед водозаборной трубой установить соответствующие фильтры.

Способность ГШД работать как на водохранилищах, прудах, реках, ручьях, делает его более универсальным и наделяет его многими еще неизвестными преимуществами о которых мы еще не предполагаем.

Универсальная способность предложенного изобретения еще в том, что его можно использовать на уже существующих ГЭС, расположив его за уже существующими плотинами на подвесных площадках или создав ему стационарные условия это дает возможность получать больше электроэнергии без модернизации существующих ГЭС, что также является преимуществом предложенного изобретения.

Понятно, что предлагаемое изобретение не ограничивается вариантами, которые были предоставлены мной.

На примере Фиг. 3 показана возможность при наличии одного источника водозабора, способность увеличивать количество силовых агрегатов ГШД от двух и более, как в правую, так в левую сторону.

Технический результат

Техническим результатом предложенного изобретения, является создание гидрошарового двигателя использование которого позволяет увеличить количество механической либо электрической энергии, получаемой из 1 м³ воды.

Изобретение относится к устройствам для получения электрической либо механической энергии. Гидрошаровой двигатель содержит по меньшей мере одну водозаборную трубу для подачи воды в ковши по меньшей мере одного вертикального элеватора со стороны его по меньшей мере одной ведущей звездочки, жестко посаженой на ведущем шароподающем валу, на котором жестко посажена по меньшей мере одна ведущая звездочка вертикального шароподъемного лифта, вертикальный шароподающий конвейер, содержащий верхнюю шароподающую звездочку, жестко посаженную на ведомом силовом валу с маховиком и соединенную через гибкую передачу с нижней шароподающей звездочкой, направляющий желоб, по которому шары отходят от ведущей звездочки шароподъемного конвейера на верхнюю звездочку, шаросопровождающий лифт, по которому шары от верхней звездочки отходят на нижнюю звездочку, от которой шары по подводящему желобу отводятся на ведомую звездочку шароподъемного конвейера. Вес воды, набранный в ковши, по меньшей мере в два раза меньше веса шаров, расположенных в шароподъемном лифте. Диаметр ведущей звездочки элеватора по меньшей мере в два раза больше диаметра ведущей звездочки шароподъемного лифта. Изобретение направлено на увеличение количества механической либо электрической энергии. 6 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Гидрошаровой двигатель, который характеризуется тем, что содержит:

- по меньшей мере одну водозаборную трубу для подачи воды в ковши по меньшей мере одного вертикально расположенного ковшового водного элеватора со стороны его по меньшей мере одной ведущей звездочки, жестко посаженой на ведущем шароподающем валу, на котором также жестко посажена по меньшей мере одна ведущая звездочка вертикально расположенного шароподъемного лифта, при этом диаметр ведущей звездочки элеватора по меньшей мере в два раза больше диаметра ведущей звездочки шароподъемного лифта,

- вертикально расположенный шароподающий конвейер, содержащий верхнюю шароподающую звездочку, жестко посаженную на ведомом силовом валу с маховиком и соединенную через гибкую передачу с нижней шароподающей звездочкой,

- направляющий желоб, по которому шары отходят от ведущей звездочки шароподъемного конвейера на верхнюю звездочку шароподающего конвейера,

- при этом вес воды, набранный в ковши элеватора, по меньшей мере в два раза меньше веса шаров, расположенных в шароподъемном лифте,

- шаросопровождающий лифт, по которому шары от верхней звездочки шароподающего конвейера отходят на нижнюю шароподающую звездочку, от которой шары по подводящему желобу отводятся на ведомую звездочку шароподъемного конвейера.

2. Двигатель по п. 1, содержащий храповую звездочку с фиксатором, сидящую на ведущей звездочке шароподъемного конвейера.

3. Двигатель по п. 1, содержащий основание с расположенными на нем опорными столбами для монтажа двигателя.

4. Двигатель по п. 1, в котором водозаборная труба содержит кран подачи воды.

5. Двигатель по п. 1, содержащий генератор электрической энергии, соединенный с силовым валом.

6. Двигатель по п. 5, в котором генератор соединен через карданную передачу с силовым валом.

7. Двигатель по 1, в котором подводящий желоб со стороны расположения ведомой звездочки шароподъемного конвейера содержит накопитель шаров, выполненный в виде радиального изгиба желоба.