Тороидальный универсальный механизм (варианты) Российский патент 2020 года по МПК F01C1/344 F01C1/356 F04C18/344 F04C18/356 

Изобретение относится к области машиностроения, конкретно к механизму для преобразования энергии сжатых газов в механическую и электрическую энергии, который может использоваться как компрессор, как двигатель, как электрогенератор и как электродвигатель.

Известен механизм для перекачки жидкости и газа, содержащий корпус с каналами впуска и выпуска рабочей среды, ротор с пропускным каналом, установленный в корпусе соосно, камеру всасывания-сжатия, образованную внутренней поверхностью ротора и внешней поверхностью вала, ось которого смещена относительно оси ротора, и распределительную пластину, которая установлена в пазу вала с возможностью возвратно-поступательного движения и шарнирно прикреплена к внутренней поверхности ротора. В корпусе выполнен кольцевой канал длиной от впускного к выпускному каналу, соединенный с пропускным каналом ротора. Выпускной канал соединен с кольцевым каналом и расположен перед линией столкновения ротора и вала по ходу вращения (см. патент Украины на изобретение №62292).

Известен ротационный компрессор по патенту Украины №913.

Ротационный компрессор содержит корпус с впускным и выпускным патрубками, профилированные роторы, установленные на параллельных валах с образованием в корпусе рабочих камер, и размещенный во впускном патрубке разделительный элемент. Разделительный элемент выполнен в виде усеченного эллипсоида, плоскость сечения которого обращена в сторону роторов и совпадает с плоскостью, проходящей через внутреннюю кромку впускного патрубка, при этом плоскость сечения отстоит от большой оси эллипсоида на величину h, которая определяется из следующего соотношения:

h=0,1AB,

где h - расстояние от плоскости сечения эллипсоида к его большой оси,

АВ - большая ось эллипсоида.

Известен также роторный шарнирно-пластинчатый механизм, выполненный в двух вариантах (см. патент Украины на изобретение №46680).

В первом варианте роторный шарнирно-пластинчатый механизм содержит корпус, впускной и выпускной каналы, ротор, установленный в корпусе соосно, рабочую камеру, образованную внутренней поверхностью ротора и внешней поверхностью вала, ось которого смещена относительно оси ротора, а также распределительную пластину, установленную в пазу вала с возможностью возвратно-поступательного движения и шарнирно закрепленную на роторе. Впускной и выпускной каналы выполнены в теле вала и соединены с рабочей камерой вдоль паза распределительной пластины и расположены по разные стороны паза напротив шарнира.

Роторный шарнирно-пластинчатый механизм по второму варианту содержит корпус, в теле которого выполнен выпускной канал, ротор, в теле которого выполнен перепускной канал, при этом ротор установлен в корпусе соосно, впускной канал, рабочую камеру, образованную внутренней поверхностью ротора и внешней поверхностью вала, ось которого смещена относительно оси ротора, а также распределительную пластину, установленную в пазу вала с возможностью возвратно-поступательного движения и шарнирно закрепленную на роторе. Механизм имеет дополнительный пропускной канал, выполненный в теле корпуса, а впускной канал выполнен в теле вала. Впускной канал соединен с рабочей камерой и расположен напротив пропускного канала в теле ротора. Перепускной канал в теле ротора и впускной канал расположены с противоположных сторон распределительной пластины.

В интернете выложен механизм, который предполагается использовать в качестве двигателя или компрессора. Механизм представляет собой разъемную полость тороидальной формы, в которой находится диск (ротор), диаметр которого равен наибольшему диаметру тора, а его толщина равна половине наименьшего диаметра тора. Диск расположен как бы по диагонали относительно проекции тора "вид со стороны". В диаметрально противоположных относительно друг друга выемках диска находятся два тела, выполняющих функции поршней, перемещающихся при вращении диска внутри тора подобно поршню в цилиндре. От центральной части в теле диска к каждой выемке располагаются по два канала, заканчивающиеся окнами около поршней. Если использовать этот механизм как Д.В.С., то по данным каналам осуществляется подача и отвод газообразного рабочего вещества.

Данный механизм предлагается использовать также в конструкции пылесоса для создания вакуума (см. https://crowd.nami.ru/ideas/dvigateli/toroidalnyy_mekhanizm/?sphrase_id=176&PAGEN_2=2).

Однако описанная конструкция - это не конкретное техническое решение одной из задач, а идея использования полости тороидальной формы.

Известен тороидальный тяговый привод с регулируемой скоростью, содержащий ведущий диск и ведомый диск, которые имеют общую ось вращения, внутренняя поверхность каждого из которых отформована с получением формы, обратной тороиду, так что противолежащие внутренние поверхности дисков образуют между собой тороидальную полость, роликовые блоки, которые расположены между указанными дисками, каждый из которых содержит ролик. Указанные диски совместно поджаты к расположенным между ними роликовым блокам прижимным усилием. Каждый ролик каждого блока контактирует с каждым диском в точках контакта. Передача усилия обеспечивается благодаря использованию текучей среды тягового устройства. Указанная текучая среда сжимается между роликами роликовых блоков и дисками в точках контакта. Каждый роликовый блок соединен с соответствующей поворачиваемой цапфой. Каждая цапфа имеет ось поворота, которая проходит через тороидальную полость, и при повороте цапфы вокруг ее оси поворота цапфа прикладывает управляющее усилие к соответствующему роликовому блоку в точке, относящейся к соответствующему блоку. Приложенное управляющее усилие обеспечивает управление роликом соответствующего блока и присвоение ему других точек контакта. Точка, в которой приложено управляющее усилие, расположена со смещением от оси поворота цапфы на фиксированное расстояние и со смещением от линии, пересекающей точки контакта (см. патент РФ №2603174).

Известно также устройство для преобразования тепловой энергии в двигателях, использующих рабочее тело, полученное в результате сгорания топливной смеси с легко ионизируемыми присадками, с получением механической энергии вращения, и МГД-генератор с тороидальным каналом для получения электрической энергии, содержащий систему тороидальных камер, установленных с возможностью вращения, расположенных соосно и параллельно друг другу, состоящих из последовательно уменьшающихся тороидальных камер-ступеней, соединенных жестко спиралевидными каналами, снабженными на выходе и входе клапанами, выходящими из тороидальной камеры по касательной к окружности максимального радиуса вращения тора с внешней стороны и входящими в следующую тороидальную камеру по касательной к окружности минимального радиуса вращения тора с внутренней стороны. Выходящие из последней камеры-ступени спиралевидные каналы объединены вокруг оси вращения и проходят вдоль нее. Первая тороидальная камера-ступень является камерой сгорания, подача топлива и окислителя в которую осуществлена по цилиндрическим каналам, соосным с осью вращения системы тороидальных камер, жестко связанных с ней. На первой ступени каналы расходятся с охватом последней по радиусам через 90° и образованием четырех позиций впрыскивания, разделенных, в свою очередь, через 45° на восемь групп каждая. Каждая группа выполнена со своим углом вхождения в полость тороидальной камеры сгорания 45°, 51°25'43'' 57°51'26'', 64°17'09'', 70°42'51'', 77°08'34'', 83°34'17'', 90°. Система поджига для каждой группы состоит из восьми свечей, установленных с возможностью их выдвижения на время раскрутки и расположенных в местах пересечения направления впрыскивания группы с противоположной поверхностью тороидальной камеры сгорания. Электросистема МГД-генератора содержит две группы обмоток возбуждения магнитного поля, проложенных симметрично относительно плоскости вращения, делящей тор пополам, проложенных по окружностям на поверхности тороидальной камеры, обращенной к ее оси вращения. Полярные электроды расположены в средней части соответствующих обмоток возбуждения с возможностью контакта с рабочим телом. Радиус поверхности цилиндра, образованного воображаемой линией, соединяющей полярные электроды, ось которого соосна с осью тороидальной камеры, меньше радиуса средней окружности вращения тора, но больше наименьшего радиуса вращения тора. Каждая тороидальная камера-ступень снабжена датчиками температуры, давления и скорости рабочего тела, а вся система тороидальных камер размещена в корпусе с разряженной газовой средой для уменьшения тепловых потерь и трения (см. патент РФ №2109960).

Из уровня техники также известно много различных вариантов исполнения электродвигателей, в частности:

- патенты Украины №№:

2926 Линейный индукторный электродвигатель;

5292 Электродвигатель;

14532 Реверсивный вентильный электродвигатель;

21657 Тяговый электродвигатель постоянного тока;

61364 Устройство для преобразования энергии потоков рабочих тел

в электрическую или механическую энергию;

72797 Однофазный электродвигатель Харченко;

75744 Волновой электродвигатель;

80640 Электродвигатель (варианты);

93168 Линейный электродвигатель возвратно-поступательного движения;

95588 Индукционно-динамический электродвигатель циклического действия;

102435 Асинхронный электродвигатель;

108499 Безколлекторный электродвигатель;

- патенты Российской Федерации №№:

2268368 ДВС Дудина, биротационный с тороидальными поршнями;

2301488 Шаговый электродвигатель;

2461116 Электромеханическое устройство;

2539579 Электродвигатель асинхронный с высоким К.П.Д.;

2543993 Электродвигатель и/или генератор с механической подстройкой постоянного магнитного поля;

94033689 Катушечный электродвигатель;

94042554 Электрический двигатель,

а также другие электродвигатели, описанные в научно-технической и патентной литературе.

Ни одно из перечисленных выше технических решений, а также идея, выложенная в Интернете, не может быть выбрано в качестве прототипа, т.к. они решают поставленную задачу конструктивно другим принципом, а предложение, выложенное в Интернете, вообще задачу не решает, и, по сути, является идеей.

В основу изобретения поставлена задача создать принципиально новую конструкцию тороидальной универсального механизма, который обеспечит повышение эффективности (за счет отсутствия обратно поступательного движения и увеличения оборотов, уменьшения трущихся деталей), упрощение за счет уменьшения количества деталей, уменьшение габаритов и веса механизма.

Кроме того, при использовании заявляемого механизма как двигателя, возникает возможность использовать давление газа неоднократно.

Поставленная задача решена тремя вариантами тороидального универсального механизма.

В первом варианте поставленная задача решена в тороидальном универсальном механизме, содержащем закрепленный на станине пустотелый тороидальный блок поршня, выполненный из двух соединенных между собой частей; кольцеобразный поршень, расположенный внутри пустотелого тороидального блока поршня, который опирается на втулки; рабочие камеры, расположенные между внутренней поверхностью полого тороидального блока поршня и кольцеобразным поршнем; маховик, расположенный над пустотелым тороидальном блоком поршня; сбалансированные между собой внешние и внутренние магниты. Внешние магниты закреплены на маховике, а внутренние закреплены на кольцеобразном поршне. При этом в кольцеобразном поршне выполнены канавки, в каждой из которых расположены по два соединенных между собой компрессионных полукольца, а во втулках выполнены каналы подвода и отвода газа, а в месте соединения компрессионных полуколец установлена разжимающая пружина.

Во втором варианте поставленная задача решена в тороидальном универсальном механизме, содержащем закрепленный на станине пустотелый тороидальный блок поршня, выполненный из двух соединенных между собой частей; обмотку, расположенную на пустотелом тороидальном блоке поршня, выполненную в виде трех секторов; реле адаптации, систему распределения тока; кольцеобразный поршень, расположенный внутри пустотелого тороидального блока поршня, который опирается на втулки; рабочие камеры, расположенные между внутренней поверхностью полого тороидального блока поршня и кольцеобразным поршнем; маховик, расположенный над пустотелым тороидальном блоком поршня; сбалансированные между собой внешние магниты, закрепленные на маховике и внутренние магниты, закрепленные на кольцеобразном поршне. Обмотка каждого сектора соединена с соответствующим реле адаптации, каждое из которых соединено с системой распределения тока; в кольцеобразном поршне выполнены канавки, в каждой из которых расположены по два соединенных между собой компрессионных полукольца, а во втулках выполнены каналы подвода и отвода газа, а в месте соединения компрессионных полуколец установлена разжимающая пружина.

В третьем варианте поставленная задача решена в тороидальном универсальном механизме, содержащем закрепленный на станине пустотелый тороидальный блок поршня, выполненный из двух соединенных между собой частей; обмотки, расположенные на пустотелом тороидальном блока поршня и распределенные в трех секторах, по три обмотки в каждом секторе; блок конденсаторов; блок коммутации; кольцеобразный поршень, расположенный внутри пустотелого тороидального блока поршня, который опирается на втулки; рабочие камеры, расположенные между внутренней поверхностью полого тороидального блока поршня и кольцеобразным поршнем; маховик, расположенный над пустотелым тороидальном блоком поршня; сбалансированные между собой внешние магниты, закрепленные на маховике и внутренние магниты, закрепленные на кольцеобразном поршне. Обмотки соединены с выходами блока конденсаторов, вход которого соединен с блоком коммутации; в кольцеобразном поршне выполнены канавки, в каждой из которых расположены по два соединенных между собой компрессионных полукольца, а во втулках выполнены каналы подвода и отвода газа. В месте соединения компрессионных полуколец установлена разжимающая пружина.

Кроме того, в заявляемом механизме по первому, второму и третьему вариантам каждое компрессионное полукольцо выполнено таким образом, что один конец его имеет шип, а второй конец - паз.

Тороидальный универсальный механизм изображен на чертежах, где:

фиг. 1 - вид механизма в поперечном сечении (вариант 1);

фиг. 2 - вид механизма в продольном сечении (вариант 1);

фиг. 3 - вид механизма со штуцером подачи масла (варианты 1, 2, 3);

фиг. 4 - вид механизма в продольном сечении: компрессионные полукольца находятся в сжатом и разжатом положении (варианты 1, 2, 3);

фиг. 5 - вид «В» на фигуре 4 (варианты 1, 2, 3);

фиг. 6 - вид компрессионных полуколец (варианты 1, 2, 3);

фиг. 7 - вид механизма с патрубком подвода сжатых газов (варианты 1, 2, 3);

фиг. 8 - вид механизма с патрубком отвода газов (варианты 1, 2, 3);

фиг. 9 - вид канавки с компрессионными полукольцами и разжимающей пружиной (варианты 1, 2, 3);

фиг. 10 - схема использования механизма как двигателя (варианты 1, 2);

фиг. 11 - вид механизма в поперечном сечении (вариант 2);

фиг. 12 - вид механизма, который используется как электрогенератор (вариант 2);

фиг. 13 - вид механизма в поперечном сечении (вариант 3);

фиг. 14 - вид механизма, который используется как электродвигатель, производящий механическую энергию и энергию сжатых газов одновременно (вариант 3).

Тороидальный универсальный механизм по первому варианту содержит станину 1, на которой закреплен пустотелый тороидальный блок поршня 2.

Пустотелый тороидальный блок поршня 2 состоит из двух частей: нижней 3 и верхней 4, соединенных между собой соединительным элементом 5.

Внутри пустотелого тороидального блока поршня 2 расположен кольцеобразный поршень 6, имеющий форму тора и опирающийся на три втулки 7. В кольцеобразном поршне 6, по его окружности, выполнены шесть канавок 8 (фиг. 9б), в которых расположены компрессионные полукольца 9 (фиг. 5, 9а). В каждой канавке 8 расположены два компрессионные полукольца 9, а всего компрессионных полуколец 9 двенадцать штук. Каждое компрессионное полукольцо 9 выполнен таким образом, что один конец его имеет форму шипа 10 (фиг. 6, вид Б), а второй конец имеет форму паза 11 (фиг. 6, вид А). Компрессионные полукольца 9 установлены в канавке 8 таким образом, что шип 10 одного компрессионного полукольца 9 входит в паз 11 другого компрессионного полукольца 9. В местах соединения компрессионных полуколец 9 расположена пружина 12, которая разжимает компрессионные полукольца 9.

Во втулках 7 выполнены каналы подвода 13 (фиг. 7), каналы для отвода газа 14 (фиг. 8), штуцер подачи масла 15 (фиг. 3). Над пустотелым тороидальном блоком поршня 2 на маховике 19 расположены внешние магниты 16. Внутри полого тороидального блока поршня 2 в кольцеобразном поршне 6 расположены внутренние магниты 17. Внешние 16 и внутренние 17 магниты сбалансированы между собой. Для обеспечения вращения маховика 19 между маховиком 19 и пустотелым тороидальном блоком поршня 2, установлен подшипник 18. Между пустотелым тороидальном блоком поршня 2 и кольцеобразным поршнем 6 размещены рабочие камеры 20 (три камеры).

Для иллюстрации работы механизма в режиме двигателя на фиг.10 показаны резервуар подачи сжатых газов 21 резервуар отвода газов 22 переводной клапан 23 и тороидальный универсальный механизм 24.

Тороидальный универсальный механизм по второму варианту (фиг. 11, 12) отличается от механизма по первому варианту тем, что на пустотелом тороидальном блоке поршня 2 смонтирована обмотка 25, выполненная в виде трех секторов: условно первый сектор 26 условно второй сектор 27 условно третий сектор 28.

Обмотка 25 каждого сектора 26, 27 и 28 соединена с соответствующим реле 29, каждое из которых соединен с системой 30 распределения электрического тока между потребителями.

Тороидальный универсальный механизм по первому варианту может работать как компрессор и как двигатель.

Работа механизма как компрессора.

Маховик 19, получая от внешнего привода вращательное движение, передает его с помощью сбалансированных внешних 16 и внутренних 17 магнитов кольцеобразному поршню 6, который находится внутри пустотелого тороидального блока поршня 2. Кольцеобразный поршень 6 содержится в определенном положении с помощью втулок 7. Втулки 7, удерживая кольцеобразный поршень 6 в определенном положении, создают между пустотелым тороидальным блоком поршня 2 и кольцеобразным поршнем 6 пространство - рабочие камеры 20. На кольцеобразном поршни 6 нарезанные шесть канавок 8, в которые вставлены двенадцать компрессионных полуколец 9. При прохождении втулок 7 компрессионные полукольца 9 сжимаются, после прохождения втулок 7 - разжимаются под воздействием пружины 12, выполняя функцию круговых лопастей. На каждом из компрессионных полуколец 9 для создания герметичности имеется с одной стороны шип 10, с другой стороны - паз 11, что позволяет не терять герметичность при изменении диаметра компрессионных полуколец 9. При вращении кольцеобразного поршня 6 компрессионные полукольца 9 затягивают газы через каналы подвода газа 13 и выталкивают их через каналы отвода газа 14.

Использование механизма как двигателя.

Сжатые газы из резервуара подачи 21 (фиг. 10) через каналы подвода газов 13 (фиг. 7), которые находятся во втулках 7, поступают в рабочие камеры 20. В рабочих камерах 20 газы давят на круговые лопасти. Круговые лопасти - разжатые компрессионные полукольца 9, которые разжимаются за счет работы пружины 12.

Компрессионные полукольца 9 находятся в канавках 8. Каждый из компрессионных полуколец 9 имеет с одной стороны шип 10, с другой стороны паз 11.

Такая конструкция позволяет изменять диаметр, не теряя герметичности. Канавки 8 (шесть канавок), нарезаны в кольцеобразном поршне 6, имеющем форму тора.

Кольцеобразный поршень 6 находится внутри пустотелого тороидального блока поршня 2, который имеет форму полого тора.

Кольцеобразный поршень 6 содержится в определенном положении втулками 7. За счет втулок 7 между кольцеобразным поршнем 6 и пустотелым тороидальном блоком поршня 2 создается рабочая камера 20.

Газы, пройдя через рабочие камеры 20, толкают раскрытые компрессионные полукольца 9 и выходят через каналы для отвода газов 14, находящихся во втулках 7, заставляя кольцеобразный поршень 6 вращаться внутри пустотелого тороидального блока поршня 2.

При прохождении втулок 7 компрессионные полукольца 9 сжимаются и прячутся в канавках 8. Пройдя втулки 7 компрессионные полукольца 9 разжимаются за счет работы пружины 12. Внутри кольцеобразного поршня 6 находятся внутренние магниты 17 на маховике 19 находятся внешние магниты 16. Внутренние магниты 17 и внешние магниты 16 сбалансированы между собой.

Газы, поступая через каналы подвода газов 13, которые находятся во втулках 7 и проходя через рабочие камеры 20, толкают раскрытые компрессионные полукольца 9, выходят через каналы отвода газа 14 и поступают в резервуар отвода газов 22 (фиг. 10). При создании определенного давления в резервуаре отвода газов 22 срабатывает переводной клапан 23, перекрывающий резервуар подачи сжатых газов 21 и направляет газы из резервуара отвода газов 22 в каналы подвода газов 13 тороидального универсального механизма 24, позволяя использовать давление неоднократно, после чего газы выбрасываются в атмосферу.

Тороидальный универсальный механизм по второму варианту может работать как электрогенератор, а также как двигатель и электрогенератор одновременно.

Работа механизма как электрогенератора с помощью сжатых газов осуществляется в следующем порядке.

Сжатые газы из резервуара подачи 21 (фиг. 10) через каналы подвода газов 13 (фиг. 7), которые находятся во втулках 7, поступают в рабочие камеры 20.

Газы, пройдя через рабочие камеры 20, толкают раскрытые компрессионные полукольца 9 и выходят через каналы для отвода газов 14, находящиеся во втулках 7, заставляя кольцеобразный поршень 6 вращаться внутри пустотелого тороидального блока поршня 2.

При прохождении втулок 7 компрессионные полукольца 9 сжимаются и прячутся в канавках 8. Пройдя втулки 7, компрессионные полукольца 9 разжимаются за счет работы пружины 12. Внутри кольцеобразного поршня 6 находятся внутренние магниты (или ферромагнитные сердечники) 17, которые под действием сжатых газов вращаются вместе с кольцеобразным поршнем 6 внутри пустотелого тороидального блока поршня 2.

На пустотелом тороидальном блоке поршня 2 (фиг. 12) на участках секторов 26, 27, 28, смонтированы обмотки 25. Внутренние магниты 17, например, ферромагнитные сердечники (в данном случае три шт.), при движении внутри обмоток 25 производят электрическую энергию, которая проходит через реле 29 и поступает в систему 30 (фиг. 12), которая распределяет электрический ток между потребителями.

Работа механизма как двигателя и электрогенератора одновременно осуществляется в следующем порядке.

Сжатые газы из резервуара подачи 21 (фиг. 10) через каналы подвода газов 13 (фиг. 7), которые находятся во втулках 7, поступают в рабочие камеры 20. В рабочих камерах 20 газы давят на круговые лопасти - разжатые компрессионные полукольца 9, которые разжимаются за счет работы пружины 12.

Компрессионные полукольца 9 находятся в канавках 8. Каждое из компрессионных полуколец имеет с одной стороны шип 10, с другой стороны - паз 11.

Такая конструкция позволяет изменять диаметр не теряя герметичности. Канавки 8 (шесть канавок в данном примере), нарезаны в кольцеобразном поршне 6, имеющем форму тора. Кольцеобразный поршень 6 находится внутри пустотелого тороидального блока поршня 2, который имеет форму полого тора.

Кольцеобразный поршень 6 содержится в определенном положении втулками 7. За счет втулок 7 между кольцеобразным поршнем 6 и пустотелым тороидальном блоком поршня 2 создается рабочая камера 20.

Газы, пройдя через рабочие камеры 20, толкают раскрытые компрессионные полукольца 9 и выходят через каналы для отвода газов 14, находящиеся во втулках 7, заставляя кольцеобразный поршень 6 вращаться внутри пустотелого тороидального блока поршня 2.

При прохождении втулок 7 компрессионные полукольца 9 сжимаются и прячутся в канавках 8. Пройдя втулки 7 компрессионные полукольца 9 разжимаются за счет работы пружины 12. Внутри кольцеобразного поршня 6 находятся внутренние магниты 17 на маховике 19 находятся внешние магниты 16. Внутренние магниты 17 и внешние магниты 16 сбалансированы между собой и крутящий момент передается на маховик 19.

Одновременно внутренние магниты 17, которые находятся внутри кольцеобразного поршня 6, который удерживается втулками 7 внутри тороидального блока поршня 2, проходя через обмотки 25, смонтированные на тороидальном блоке поршня 2 в секторах 26, 27, 28, образуют электроэнергию, которая пройдя реле адаптации 29 поступает в систему потребления электроэнергии 30.

Тороидальный универсальный механизм по третьему варианту содержит станину 1, на которой закреплен пустотелый тороидальный блок поршня 2.

Пустотелый тороидальный блок поршня 2 состоит из двух частей: нижней 3 и верхней 4, соединенных между собой соединительным элементом 5.

Внутри пустотелого тороидального блока поршня 2 расположен кольцеобразный поршень 6, имеющий форму тора и опирающийся на три втулки 7. В кольцеобразном поршне 6 по его окружности выполнены шесть канавок 8 (фиг.9б), в которых расположены компрессионные полукольца 9 (фиг. 5, 9а). В каждой канавке 8 расположены два компрессионных полукольца 9, а всего компрессионных полуколец 9 двенадцать штук. Каждое компрессионное полукольцо 9 выполнен таким образом, что один конец его имеет форму шипа 10 (фиг. 6, вид Б), а второй конец имеет форму паза 11 (фиг. 6, вид А). Компрессионные полукольца 9 установлены в канавке 8 таким образом, что шип 10 одного компрессионного полукольца 9 входит в паз 11 другого компрессионного полукольца 9. В местах соединения компрессионных полуколец 9 расположена пружина 12, которая разжимает компрессионные полукольца 9.

Во втулках 7 выполнены каналы подвода 13 (фиг. 7), каналы для отвода газа 14 или воздуха (фиг. 8), штуцер подачи масла 15 (фиг. 3). Над пустотелым тороидальным блоком поршня 2, на маховике 19, расположены внешние магниты 16. Внутри пустотелого тороидального блока поршня 2 в кольцеобразном поршне 6 расположены внутренние магниты 17. Внешние 16 и внутренние 17 магниты сбалансированы между собой. Для обеспечения вращения маховика 19 между маховиком 19 и пустотелым тороидальном блоком поршня 2, установлен подшипник 18. Между пустотелым тороидальном блоком поршня 2 и кольцеобразным поршнем 6 размещены рабочие камеры 20 (три камеры).

На пустотелом тороидальном блоке поршня 2 расположены (установлены) обмотки 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, расположенные в трех секторах 40, 41, 42, по три обмотки в каждом секторе, то есть в секторе 40 расположены (установлены) обмотки 31, 32, 33, в секторе 41 установлены обмотки 34, 35, 36, и в секторе 42 установлены обмотки 37, 38, 39.

Обмотки 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 соединены с блоком конденсаторов 43, который в свою очередь соединен с блоком коммутации 44.

Работа механизма как электродвигателя, который одновременно производит механическую энергию и энергию сжатых газов

осуществляется в следующем порядке.

Подача тока на обмотки 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, расположенных в секторах 40, 41 и 42 пустотелого тороидального блока поршня 2, осуществляется с блока конденсаторов 43, который получает питание от блока коммутации 44 и управляется им.

Электрический ток на обмотки, смонтированные в секторах 40, 41 и 42, подается таким образом, что внутренние магниты, расположенные в кольцеобразном поршне 6, приобретают постепенное вращательное движение. Например: первый импульс подается на обмотки 31, 34, 37, следующий - на обмотки 32, 35, 38; далее - на обмотки 33, 36, 39. Затем подача импульса снова осуществляется на вышеуказанные обмотки в циклическом порядке, приводя в движение внутренние магниты 17, расположенные в кольцеобразном поршне 6.

Кольцеобразный поршень 6 находится внутри пустотелого тороидального блока поршня 2, который имеет форму полого тора.

Кольцеобразный поршень 6, вращаясь внутри пустотелого тороидального блока 2, втягивает газы (воздух) через каналы подвода газов 13 (фиг. 7) благодаря компрессионным полукольцам 9, расположенным в канавках 8, нарезанных на кольцеобразном поршне 6. Каждое из компрессионных полуколец 9 имеет с одной стороны шип 10, с другой стороны паз 11.

Втулки 7, удерживая кольцеобразный поршень 6 в определенном положении, создают между пустотелым тороидальном блоком поршня 2 и кольцеобразным поршнем 6 пространство - рабочие камеры 20.

Газы, пройдя через рабочие камеры 20, выталкиваются раскрытыми компрессионными полукольцами 9 через каналы для отвода газов 14 (фиг. 7), находящихся во втулках 7.

При прохождении втулок 7 компрессионные полукольца 9 сжимаются и прячутся в канавках 8. Пройдя втулки 7, компрессионные полукольца 9 разжимаются за счет работы пружины 12. Таким образом, механизм производит энергию сжатых газов, то есть выполняет функцию компрессора.

Одновременно внутренние магниты 17, которые находятся в кольцеобразном поршне 6, передают вращательное движение внешним магнитам 16, закрепленным на маховике 19, благодаря тому, что внутренние магниты 17 и внешние магниты 16 сбалансированы между собой. Таким образом, механизм производит механическую энергию, выполняя функцию электродвигателя.

Группа изобретений относится к области машиностроения. Тороидальный универсальный механизм выполнен в трех вариантах. В первом варианте механизм содержит закрепленный на станине пустотелый тороидальный блок поршня 2, кольцеобразный поршень, расположенный внутри блока 2, который опирается на втулки, рабочие камеры, расположенные между внутренней поверхностью блока 2 и поршнем, маховик, расположенный над блоком 2, сбалансированные между собой внешние магниты и внутренние магниты 17. В поршне выполнены канавки, в каждой из которых расположены по два соединенных между собой компрессионных полукольца. Во втулках выполнены каналы 13 и 14 подвода и отвода газа. Во втором варианте на блоке 2 расположена обмотка, выполненная в виде трех секторов. В третьем варианте на блоке 2 расположены обмотки 31-39 в трех секторах 40-42, по три обмотки в каждом секторе. Группа изобретений направлена на повышение эффективности, уменьшение габаритов и веса механизма, упрощение конструкции. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Тороидальный универсальный механизм, содержащий закрепленный на станине пустотелый тороидальный блок поршня, выполненный из двух соединенных между собой частей; кольцеобразный поршень, расположенный внутри пустотелого тороидального блока поршня, который опирается на втулки; рабочие камеры, расположенные между внутренней поверхностью пустотелого тороидального блока поршня и кольцеобразным поршнем; маховик, расположенный над пустотелым тороидальным блоком поршня; сбалансированные между собой внешние магниты, закрепленные на маховике и внутренние магниты, закрепленные на кольцеобразном поршне, при этом в кольцеобразном поршне выполнены канавки, в каждой из которых расположены по два соединенных между собой компрессионных полукольца, а во втулках выполнены каналы подвода и отвода газа, при этом в месте соединения компрессионных полуколец установлена разжимающая пружина.

2. Тороидальный универсальный механизм, содержащий закрепленный на станине пустотелый тороидальный блок поршня, выполненный из двух соединенных между собой частей; обмотку, расположенную на пустотелом тороидальном блоке поршня, выполненную в виде трех секторов, реле адаптации; систему распределения тока; кольцеобразный поршень, расположенный внутри пустотелого тороидального блока поршня, который опирается на втулки; рабочие камеры, расположенные между внутренней поверхностью пустотелого тороидального блока поршня и кольцеобразным поршнем; маховик, расположенный над пустотелым тороидальным блоком поршня, сбалансированные между собой внешние магниты, закрепленные на маховике и внутренние магниты, закрепленные на кольцеобразном поршне, при этом, обмотка каждого сектора соединена с соответствующим реле адаптации, каждое из которых соединено с системой распределения тока; в кольцеобразном поршне выполнены канавки, в каждой из которых расположены по два соединенных между собой компрессионных полукольца, а во втулках выполнены каналы подвода и отвода газа, при этом в месте соединения компрессионных полуколец установлена разжимающая пружина.

3. Тороидальный универсальный механизм, содержащий закрепленный на станине пустотелый тороидальный блок поршня, выполненный из двух соединенных между собой частей; обмотки, расположенные на пустотелом тороидальном блоке поршня и распределенные в трех секторах, по три обмотки в каждом секторе; блок конденсаторов; блок коммутации; кольцеобразный поршень, расположенный внутри пустотелого тороидального блока поршня, который опирается на втулки; рабочие камеры, расположенные между внутренней поверхностью пустотелого тороидального блока поршня и кольцеобразным поршнем; маховик, расположенный над пустотелым тороидальным блоком поршня; сбалансированные между собой внешние магниты, закрепленные на маховике и внутренние магниты, закрепленные на кольцеобразном поршне; при этом обмотки соединены с выходами блока конденсаторов, вход которого соединен с блоком коммутации; в кольцеобразном поршне выполнены канавки; в каждой из которых расположены по два соединенных между собой компрессионных полукольца, а во втулках выполнены каналы подвода и отвода газа, при этом в месте соединения компрессионных полуколец установлена разжимающая пружина.

4. Механизм по пп. 1 или 2, или 3, отличающийся тем, что каждое компрессионное полукольце выполнено таким образом, что один конец его имеет шип, а второй конец - паз.