Вакуумный двигатель. Пожиратель пламени.
Очередная интересная и познавательная игрушка из Китая. Двигатель, но не паровой, не внутреннего сгорания, не Стирлинга, хотя придуман именно Стирлингом.Оговорка по Фрейду и п. 18
Как и, наверное, большинство читателей, я интересуюсь разными вещами. Всегда есть соблазн и желание приобрести что-то для своего увлечения, либо просто хочется поиграть с приглянувшимся гаджетом, как известно с возрастом лишь меняется цена игрушек.Обзоры — это совмещение приятного с полезным. Мне нравится делиться своим опытом взаимодействия с различными вещами, спонсорам нравится видимо, как я это делаю, и получается взаимовыгодное сотрудничество. Я никогда не беру на обзор вещи, которые мне не интересны, и с которыми я не хочу провести какое-то время. Как правило я беру вещи, предназначение и характеристики которых я себе неплохо представляю, так я избегаю своего и вашего, мои уважаемые читатели, разочарования в большинстве случаев.
Обзоры я делаю объективно, товары не рекламирую, и моя цель дать вам пищу для размышления, и поделиться своим опытом пользования данной вещи. Читайте, думайте, пишите свое мнение в комментариях — в общении и обмене мыслями рождается истина!
Пара слов о том, что такое вакуумный двигатель (пожиратель пламени) – это двигатель использующий разницу между давлением окружающего воздуха и частичным разрежением (вакуумом) по разные стороны от поршня.
Устройство вакуумного двигателя.
В основе лежит открытое пламя рядом с заслонкой цилиндра, и поршень, находящийся в цилиндре.
Во время фазы 1 (забор продуктов горения), раскаленное пламя попадает в цилиндр, во время движения поршня от заслонки.
Затем (фаза 2) заслонка закрывается и продукты сгорания охлаждаются о стенки цилиндра. Во время охлаждения их объем существенно уменьшается, создается разряжение. Поршень начинает обратное движение к заслонке.
Во время фазы 3, заслонка поднимается и поршень выталкивает остатки продуктов горения наружу.
Так цикл замыкается и дальше по кругу. Работа данного двигателя описывается термодинамическим циклом Отто, также описывающим работу двигателя внутреннего сгорания.
Работа и производительность двигателя зависит от быстрого и эффективного охлаждения стенок цилиндра. Если охлаждение будет медленным или неэффективным, то двигатель работать не будет.
В любом случае КПД такого двигателя мизерный, т.к. свеча горит рядом и греет воздух, и лишь малая часть пламени засасывается внутрь. Такие двигатели не имеют практического применения, и могут лишь поддерживать собственное вращение.
Перейдем к герою сегодняшнего обзора.
Приехал он в коробке из простого картона. Коробка была обернута кучей «пупырок» и сохранила свою форму, несмотря на все тяготы почтового пересыла.
Качество упаковки меня приятно удивило. Все плотно лежало на своих местах в толстом слое формованного вспененного полиэтилена.
В комплект входил сам двигатель, 3 ключа под шестигранник, спиртовая горелка, маленькая бутылочка со смазкой, бутылочка под спирт, и загадочная трубочка, применение которой я так и не нашел.
Порадовала спиртовка с «вечным» фитилем из стальной сеточки
Двигатель стоит на основании из лакированной древесины, снизу 4 резиновые ножки
Двигатель выглядит очень качественно сделанным, производит приятное впечатление.
Оси вращения крепятся через миниатюрные подшипники. Вращение всех узлов двигателя плавное и тихое. Сборка отличная, все чистое, никаких отпечатков пальцев, потеков масла, грязи и т.д. Просто идеально. Основные материалы – сталь, маховики дюраль, противовесы – латунь.
Что меня смутило – отсутствие рубашки охлаждения цилиндра двигателя. Материал цилиндра – сталь, т.е. нагрев будет быстрый, охлаждение посредственное. КПД упадет и двигатель проработает недолго. Ну, это мысли, давайте их проверим на практике.
Наливаем в горелку спирт, поджигаем, крутим колесо – двигатель бодро начинает постукивать. Есть контакт – работает! ☺
Проработал двигатель пару минут, затем ожидаемо цилиндр нагрелся, охлаждение разогретых продуктов горения спирта замедлилось, двигатель плавно остановился. Перерыв на 20 минут на остывание.
Т.к. двигатель образовательный, то возможно это как говорят программисты «не баг, а фича». В конце концов, может это является частью учебного процесса. Можно объяснить устройство двигателя, почему он работает, как проходит изменение сил при изменении температуры стенок цилиндра. И почему двигатель останавливается при нагреве.
Понять, что хотели достичь создатели, не делая охлаждение стенок цилиндра — сложно, к двигателю шла инструкция на чистом китайском языке. Но судя по качеству и продуманности конструкции отсутствие радиатора охлаждения – не ошибка, а специальный расчет.
Как резюме. Двигатель полностью выполняет свою учебно- познавательную функцию. Качество изготовления на высоте, внешний вид очень, как по мне, приятный. Из недостатков можно и нужно отметить краткость его работы. Все же 2 минуты до перегрева это очень мало.
И как с мотором Мендосино из моего предыдущего обзора, напрашивается его ниша. Сам себе не купишь, но в подарок получить будешь рад. Можно дарить такое коллегам по работе или школьникам/студентам.
Всем удачи и больше хороших игрушек в жизни!
Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.
Вакуумный двигатель — Vacuum engine
Вакуумный двигатель (называемый также пламенно-Licker двигателем, пламенно-двигателем, пламенно-танцор ) получает свою силу от давления воздуха против одной стороны поршня, который имеет частичный вакуум на другой стороне его. В начале в outstroke, клапан в головке цилиндра открывается и допускает заряд горючего газа и воздуха, который захватывается закрытия клапана и расширяется. Ближе к концу такта заряд вступает в контакт с водной или воздушным охлаждением части цилиндра и охлаждается, вызывая внезапное падение давления , достаточного , чтобы сосать поршень — который открыт в направлении кривошипно — назад о возврате Инсульт. Клапан открывается снова во время для поршня , чтобы изгнать сгоревшие газы до начала следующего outstroke.
история
Некоторые ранние газовые двигатели работали на «вакуум» или «атмосферный» принцип таким же образом к паровой машине Ньюкомена . Смесь газа и воздуха было обращено в цилиндр и воспламеняется; смесь расширяется и часть его избежала через выпускной клапан; клапан затем закрывают, смесь охлаждают и сжимается, и атмосферном давлении протолкнул поршень в. Такие двигатели были очень неэффективно и были заменены двигателями , работающими на цикле Отто .
Вакуумный мотор
В вакуумном двигателе, частичный вакуум создается с помощью внешнего насоса. Эти двигатели обычно использовался для питания железнодорожных вертушки в Великобритании , с использованием вакуума , созданный паровозом «s вакуумного тормозного эжектором . Принцип работы аналогичен паровой двигатель — в обеих случаях энергия извлекается из разницы в давлении.
Малые вакуумные двигатели были также использованы для работы стеклоочистителей в автомобилях . В этом случае, двигатели были приведены в действие коллектора вакуума . Такое расположение не очень удовлетворительным , так как , если дроссельная были широко открыты, дворники бы замедлить или даже остановить. Современные автомобили использовать с электропитанием дворники. Современные автомобили все еще используют вакуумный двигатель в своем роде, однако, вакуумный усилитель . Тормоза управляются с помощью гидравлической системы, но они используют «вакуумный двигатель» , чтобы усилить усилие , создаваемое водителем. Малые вакуумные двигатели были также использованы с концом 1960 — х лет для управления сервомеханизмами , таких как дверные замки, элементы управления нагревателем или подвижных капот вентиляционных заслонок.
Можно сказать, что глобальная промышленная революция возникла из-за «вакуумный мотором», потому что все ранние паровые двигатели, особенно пионерские двигатели Бултона и Watt, работают с паром практически при атмосферном давлении. Вы можете легко сделать демонстрационный вакуумный двигатель с помощью маховика, простые части слесарного и несколько других простых компонентов, как показывает Neil Дауни в ссылке.
Вакуум система может быть использована для передачи энергии, хотя максимальная мощность, которая может быть передана с вакуумным двигателем меньше, чем обычные пневматики. Существует оптимальное давление для работы системы передачи энергии вакуума, составляет около 0,4 бар (8 фунтов на квадратный дюйм), а также показывает Дауни. Хотя и менее эффективно, чем пневматики, это может быть вполне работоспособно. Например, 22 мм (7/8 «) трубы на вакуум может передавать столько же энергии на 0,4 бар (8 фунтов на квадратный дюйм) в виде 6 мм (1/4») трубы 8 бар (100 фунтов на квадратный дюйм). Система достаточно эффективна, что бултон и Ватт используется вакуум передачи энергии на их заводе. Они назвали вакуумную магистраль на заводе «дух трубы».
Идеальный термодинамический процесс
В отличие от идеального Отто цикла двигателя, вакуумный двигатель зависит от источника постоянного тепла за счет сжигания при условии топлива. Как уже упоминалось выше, клапан позволяет потребление тепла в поршневой камеры. Оценивая тепло или Циньте постоянны в контролируемом объеме пространстве, идеальное уравнение газа PV = NRT подразумевает увеличение давления поршневой камеры. После того , как клапан закрывается, поршень проходит адиабатический процесс во время хода вниз. После того , как поршень достигает нижней точки своего хода, камера охлаждается либо окружающим воздухом или водой, и полученный в результате Qout заставляет давление в поршне для уменьшения. Затем система испытывает еще адиабатическое сжатие газа в камере, который затем выпущен через клапан в верхней части хода цилиндра, в то же время позволяя новый нагретый газ входить в камеру.
Одним из основных вопросов , которые этот двигатель столкнулся в то время разрабатывается в том , что эффективность этой модели была чрезвычайно бедна в реальных приложениях. Поскольку источник тепла не содержится в определенной области, лишь малая часть потенциального топлива потребляется для питания двигателя. Поскольку эффективность двигателя определяются соотношением между количеством проделанной работы и потенциальной энергией в израсходованном топливе, можно видеть , что в вакуумном двигателе только небольшое количество сжигаемого топлива в настоящее время используется для питания двигателя. Остальная часть энергии топлива теряется в окружающую атмосферу.
Смотрите также
Рекомендации
внешняя ссылка
<img src=»https://en.wikipedia.org//en.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1×1″ alt=»» title=»»>Способ работы вакуумного двигателя и вакуумный двигатель
Способ работы вакуумного двигателя и вакуумный двигатель относятся к энергомашиностроению. Способ реализуется за счет того, что создают разрежение в рабочих камерах путем сообщения их с вакуумной камерой для перемещения поршней к ВМТ и подачи в рабочие камеры воздуха для перемещения поршней к НМТ, на крышке блока для каждого цилиндра устанавливают пружинные клапаны со штоками, один конец каждого из которых обращают к поршню для давления на его шток при перемещении поршня к ВМТ и сообщают рабочие камеры с атмосферой при изменении положения штоков под давлением поршней для впуска воздуха и перемещения поршней к НМТ. Двигатель снабжен компрессором и распределительным валом с кулачками и толкателями, поршни соединены с коленчатым валом посредством шатунов, в крышке блока цилиндров для каждого цилиндра выполнены отверстия: одно — для сообщения рабочей камеры с вакуумной камерой посредством патрубка с краном, связанным с распределительным валом через толкатель, а второе — для подачи воздуха в рабочую камеру, каждый пружинный клапан имеет корпус и шток, снабженный упором и пружиной для взаимодействия с поршнем. Изобретение обеспечивает возможность регулирования мощности двигателя. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к конструкции вакуумного двигателя и способу его работы.
Известен способ работы многотопливного двигателя, который заключается в следующем: разворачиваются коренные наружные и внутренние эксцентриковые вкладыши с зубчатыми венцами относительно коренных шеек коленчатого вала, тем самым поднимается или опускается коленчатый вал вместе с поршнями и обеспечивается регулировка объема камер в зависимости от вида топлива, а шатунные внутренние и наружные эксцентриковые вкладыши с зубчатыми венцами также разворачиваются относительно шатунных шеек коленчатого вала, и обеспечивается оптимальный объем камеры сгорания в зависимости от величины нагрузки на двигатель для конкретного вида топлива (патент РФ №2144992, 2001).
Многотопливный двигатель внутреннего сгорания содержит коренные внутренние и наружные эксцентриковые вкладыши с зубчатыми венцами, шатунные внутренние и наружные эксцентриковые вкладыши с зубчатыми венцами, поршни, камеру сгорания (патент РФ №2144992, 2001).
Преимущество указанного двигателя заключается в том, что повышается эффективность его работы.
Недостатками являются сложность конструкции и выделение большого количества отработанных газов в окружающую среду, что негативно влияет на экологическую обстановку.
Кроме того, при работе этого двигателя осуществляется тепловое воздействие на детали двигателя, что приводит к нарушению геометрии деталей, а в блоке и головке блока двигателя происходит кавитационное разрушение, из-за чего ресурс эксплуатации этого двигателя невысок.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ работы вакуумного двигателя, включающий создание разрежения в рабочей камере путем сообщения ее с вакуумной камерой для перемещения поршня к верхней мертвой точке и подачу в рабочую камеру газа для перемещения поршня к нижней мертвой точке.
Для воздействия на поршень в рабочую камеру подают аммиак. Для создания разрежения в рабочей камере в вакуумную камеру подают хлористый водород. Под влиянием реакции аммиака и хлористого водорода и образования твердого нашатыря, оседающего на стенках вакуумной камеры, в последней образуется пониженное давление. В результате этого поршень под давлением внешнего атмосферного давления поднимается к верхней мертвой точке (а.с. СССР №23033, кл. F01В 29/02, 1931).
Вакуумный двигатель для реализации указанного способа включает цилиндры с поршнями, образующие рабочую камеру, поршень соединен с коленчатым валом через шатун, в крышке цилиндра выполнены отверстия, одно — для сообщения рабочей камеры цилиндра с вакуумной камерой через вакуумный патрубок, снабженный краном, а второе — для подачи газа в рабочую камеру. Устройство имеет резервуар для хлористого водорода, который подают через патрубок в вакуумную камеру (а.с. СССР №23033, кл. F01В 29/02, 1931).
Недостатком данного способа и устройства для его осуществления является использование высокотоксичных газов — аммиака и хлористого водорода. Это предъявляет жесткие требования по обеспечению безопасности и ограничивает возможность использования данного решения в связи с возможностью утечки газов и загрязнения окружающей среды. Кроме того, в данном устройстве невозможно регулировать мощность, так как в замкнутом объеме вакуумной камеры сложно создавать высокое или низкое разрежение за счет образования твердого нашатыря в результате реакции аммиака и хлористого водорода.
Задачей изобретения является создание усовершенствованного способа работы вакуумного двигателя и устройство для его осуществления.
Технический результат — повышение безопасности работы за счет исключения использования токсичных компонентов и обеспечение регулирования мощности устройства — достигается тем, что в способе работы вакуумного двигателя, включающем создание разрежения в рабочей камере путем сообщения ее с вакуумной камерой для перемещения поршня к верхней мертвой точке и подачу в рабочую камеру газа для перемещения поршня к нижней мертвой точке, согласно изобретению, на крышке цилиндра устанавливают пружинный клапан со штоком, один конец которого обращают к поршню для оказания давления на шток при перемещении поршня к верхней мертвой точке и сообщают рабочую камеру с атмосферой через пружинный клапан при изменении положения штока под давлением поршня для запуска воздуха и перемещения поршня к нижней мертвой точке.
Вакуумный двигатель для реализации предлагаемого способа, включающий цилиндры с поршнями, образующие рабочие камеры, поршни соединены с коленчатым валом через шатуны, в крышке каждого цилиндра выполнены отверстия, одно — для сообщения рабочей камеры цилиндра с вакуумной камерой через вакуумный патрубок, снабженный краном, а второе — для подачи газа в рабочую камеру, согласно изобретению, снабжен компрессором, распределительным валом с кулачками и толкателями, каждый из цилиндров имеет пружинный клапан, расположенный со стороны отверстия для подачи газа, в корпусе пружинного клапана установлен с возможностью взаимодействия с поршнем и перемещения шток, снабженный упором и пружиной, в корпусе клапана выполнено отверстие для сообщения рабочей камеры с атмосферой, а кран на каждом вакуумном патрубке связан с распределительным валом через толкатель.
Установка на крышке цилиндра пружинного клапана со штоком обеспечивает возможность сообщения рабочей камеры с атмосферой и позволяет использовать атмосферный воздух в качестве рабочего тела для перемещения поршня к нижней мертвой точке.
Создание разрежения в рабочей камере двигателя с помощью компрессора исключает применение каких-либо токсичных газов и обеспечивает безопасность работы двигателя. При этом достигается возможность регулирования мощности и расширяется область использования двигателя, так как в связи с отсутствием ядовитых компонентов и токсичных выхлопов он может быть установлен в закрытых и непроветриваемых помещениях.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид вакуумного двигателя; на фиг.2 — пульт управления, общий вид; на фиг.3 — пружинный клапан, продольный разрез.
Вакуумный двигатель включает вакуумную камеру 1, соединенную с компрессором 2, вакуумный трубопровод 3, крышки цилиндров 4, между крышкой 4 и блоком цилиндров имеется уплотнительная прокладка 5. На вакуумном трубопроводе 3 установлен автоматический кран 6 для подачи вакуума из вакуумной камеры 1 в вакуумный трубопровод 3. Между вакуумной камерой 1 и компрессором 2 установлены краны 7 и 8. На вакуумном трубопроводе 3 установлен вакуумный патрубок 9 с краном 10.
Вакуумный двигатель включает цилиндры 30, 33, 36 и 38 с поршнями 29, 32, 35 и 39, образующие рабочие камеры. Поршни соединены с коленчатым валом (не показан) через шатуны 31, 34, 37 и 40. Цилиндры 30, 33, 36 и 38 размещены в блоке 41.
В крышке 4 каждого цилиндра выполнены отверстия, одно 13, 18, 22 и 26 — для сообщения рабочей камеры цилиндра с вакуумной камерой 1 через вакуумные патрубки 9, 14 и вакуумные шланги 12, 16, 19 и 23, а второе 51 — для подачи газа в рабочую камеру. Распределительный вал 27 выполнен с кулачки (не показаны). Каждый из цилиндров 30, 33, 36 и 38 имеет пружинный клапан, расположенный со стороны отверстия 51 для подачи газа. В корпусе 48 пружинного клапана установлен с возможностью взаимодействия с поршнем и перемещения шток 50, снабженный упором 52 и пружиной 49, в корпусе 48 клапана выполнено отверстие 51 для сообщения рабочей камеры с атмосферой. Упор 52 имеет изолирующую прокладку 53. Каждый из кранов 10, 15, 20 и 24 на вакуумных патрубках 9, 14 связан с распределительным валом 27 через толкатель 11, 17, 21 и 25 с пружиной. Вакуумные шланги 12, 16, 19 и 23 соединены с отверстиями 13, 18, 22 и 26 крышки 4 за счет специальных штуцеров (не показаны). Краны 7 и 8 смонтированы на вакуумном трубопроводе 28. Кроме того, на вакуумном трубопроводе 3 установлен стабилизатор вакуума 42, который служит для увеличения или уменьшения мощности вакуумного двигателя и который соединен с вакуумным шлангом 43 и вакуумметром 44, расположенным на приборном щитке 47, на котором также установлен тумблер 46, связанный проводами 45 с автоматическим краном 6.
Вакуумный двигатель работает следующим образом.
Включают тумблер 46 на приборном щитке 47, и вследствие чего по проводам 45 передаются импульсы на автоматический кран 6, который открывается, и вакуум из вакуумной камеры 1 распространяется по вакуумному трубопроводу 3, а оттуда по вакуумным патрубкам 9 и 14, причем, вакуумный патрубок 9 имеет меньший внутренний диаметр в сравнении с вакуумными патрубками 14. Этот фактор связан со стабилизацией давления в трубопроводе 3. Кроме того, вакуумный стабилизатор 42 выравнивает степень разрежения на всем участке вакуумного трубопровода 3.
Далее торцы толкателя 11 с пружиной, а также торец толкателя 21 с пружиной контактируют попеременно с выступами кулачков распределительного вала 27, причем другие торцы толкателей 17 и 25 со своими пружинами также контактируют с выступами кулачков распределительного вала 27. В результате чего торцы толкателей воздействуют на пробки одного или нескольких кранов, например 10 и 15 или 20 и 24, краны открываются и сообщают вакуумные шланги 12, 16, 19 и 23 с вакуумной камерой 1 и затем с рабочей камерой в цилиндрах 30, 33, 36 и 38 через отверстия 13, 18, 22 и 26 в крышках 4. В результате чего поршни 29, 32, 35 и 39 с шатунами 31, 34, 37 и 40 приходят в движение, так как разрежение над поршнями 29, 32, 35 и 39 и атмосферное давление на участке соединения поршней 29, 31, 32 и 34 с шатунами 31, 34, 37 и 40 предопределяют возвратно-поступательное движение поршней 29, 32, 35 и 39, и их шатуны 31, 34, 37 и 40 заставляют вращаться коленчатый вал (не показан). Таким образом осуществляется запуск вакуумного двигателя, при этом следует отметить, что поршень перемещается к верхней мертвой точке за счет разрежения, создаваемого вакуумной камерой, и притягивания к крышке 4 блока 41. Для того, чтобы снять разрежение в рабочей камере, необходимо осуществить запуск воздуха из атмосферы. Это реализуется за счет пружинных клапанов 48. При перемещении поршня к верхней мертвой точке он оказывает своим днищем давление на шток 50, один конец которого выступает на некоторую длину в пространство рабочей камеры между днищем поршня и головкой цилиндра, и тем самым под действием днища шток 50 перемещается в верхнее положение и сжимает упором 52 пружину 49. По окончании перемещения штоков 50 с упорами 52 и максимальном сжатии пружины 49 открывается доступ атмосферного воздуха через отверстия 51 в рабочие камеры двигателя. Поршни получают возможность возвратно-поступательно перемещаться. В дальнейшем после доступа воздуха в рабочую камеру штоки 50 со своими упорами 52 перемещаются в первоначальное положение под действием пружины 49. Упоры 52 штоков 50 перекрывают отверстия 51. Прокладки 53 обеспечивают герметичность системы, поэтому исключается доступ воздуха в пространство рабочей камеры. При этом вышеуказанные циклы работы пружинных клапанов при работе вакуумного двигателя повторяются вплоть до остановки работы вакуумного двигателя.
В дальнейшем при работе вакуумного двигателя в соответствии с вращением коленчатого вала с помощью шестерни включается в работу компрессор 2. С началом работы компрессора 2 автоматически открываются краны 7 и 8 на вакуумном трубопроводе 28, и в вакуумной камере 1 создается разрежение. Вакуум вновь распространяется при открытом автоматическом кране 6 в вакуумный трубопровод 3, в вакуумные патрубки 9 и 14, а затем попеременно при открытии кранов 10, 15, 20 и 24 с помощью того или иного толкателя 11, 17, 21 и 25 попеременно по вакуумным шлангам 12, 16, 19 и 20 попеременно в цилиндры 30, 33, 35 и 38 через отверстия 13, 18, 22 и 26 крышки 4, и в это время возвратно-поступательно перемешаются поршни 29, 32, 35 и 39 со своими шатунами 31, 34, 37 и 40, которые взаимодействуют с коленчатым валом, передавая ему крутящий момент. Вращение вала приводит механизм, например, автомобиля в движение. Увеличение или уменьшение мощности вакуумного двигателя осуществляется за счет стабилизатора вакуума 42 (например, по патенту РФ №2110698). Поворотом тумблера 46 вправо или влево, установленным на приборном щитке 47, производят включение устройства, в результате чего импульсы поступают по проводам 45 в автоматический кран 6 вакуумной камеры 1, в которой после поданных импульсов увеличивается или уменьшается степень разрежения. В зависимости от этого увеличивается или уменьшается величина вакуума в рабочих камерах цилиндров 30, 33, 36 и 38, что приводит к увеличению или уменьшению мощности вакуумного двигателя.
Кроме того, ресурс эксплуатации вакуумного двигателя значительно выше, чем у двигателя внутреннего сгорания из-за отсутствия у вакуумного двигателя таких негативных факторов, как тепловые воздействия, кавитационные разрушения и другие факторы, которые влияют на нарушение геометрических параметров деталей двигателей внутреннего сгорания.
По сравнению с прототипом заявленный двигатель характеризуется безопасностью работы за счет исключения использования токсичных компонентов и позволяет регулировать мощность устройства.
1. Способ работы вакуумного двигателя, включающего блок цилиндров с поршнями, заключающийся в создании разрежения в рабочих камерах цилиндров путем сообщения их с вакуумной камерой для перемещения поршней к верхним мертвым точкам и подачи в рабочие камеры воздуха для перемещения поршней к нижним мертвым точкам, отличающийся тем, что на крышке блока цилиндров для каждого цилиндра устанавливают пружинные клапаны со штоками, один конец каждого из которых обращают к соответствующему поршню для оказания давления на его шток при перемещении поршня к верхней мертвой точке и сообщают рабочие камеры с атмосферой посредством пружинных клапанов при изменении положения штоков под давлением поршней для впуска воздуха и перемещения поршней к нижним мертвым точкам.
2. Вакуумный двигатель, содержащий блок цилиндров с поршнями, образующими в цилиндрах рабочие камеры, вакуумную камеру и коленчатый вал, отличающийся тем, что он снабжен компрессором и распределительным валом с кулачками и толкателями, а каждый цилиндр снабжен пружинным клапаном, при этом поршни соединены с коленчатым валом посредством шатунов, в крышке блока цилиндров для каждого цилиндра выполнены отверстия: одно с возможностью сообщения его рабочей камеры с вакуумной камерой посредством соответствующего вакуумного патрубка с краном, связанным с распределительным валом через толкатель, а второе — с возможностью подачи воздуха в рабочую камеру, причем каждый пружинный клапан цилиндра расположен со стороны отверстия для подачи воздуха и имеет корпус и шток, снабженный упором и пружиной и установленный с возможностью перемещения и взаимодействия с поршнем, и в корпусе каждого пружинного клапана выполнено отверстие с возможностью сообщения рабочей камеры с атмосферой.
вакуумный двигатель — патент РФ 2300634
Двигатель предназначен для использования в машиностроении в качестве вакуумного парового двигателя. Двигатель содержит цилиндр с поршнем, связанным с валом отбора мощности, нагреватель, радиатор системы охлаждения, газораспределительную систему и средство создания вакуума в рабочих полостях цилиндра, выполненное в виде вакуумной камеры с предварительно откачанным из нее воздухом, соединенной с рабочими полостями цилиндра посредством газораспределительной системы и снабженной емкостью для сбора сконденсировавшегося в ней рабочего тела, причем рабочие полости цилиндра сообщены с парогенератором, а упомянутая емкость через насос для перекачивания рабочего тела и теплообменник предварительного подогрева рабочего тела соединена с парогенератором с возможностью создания герметичного контура циркуляции рабочего тела. Изобретение обеспечивает повышение технико-экономических характеристик, упрощение конструкции, возможность использования любого вида источников энергии для работы двигателя, увеличение коэффициента полезного действия, минимизацию выбросов вредных веществ в окружающую среду. 3 ил.
Рисунки к патенту РФ 2300634
Изобретение относится к двигателестроению и касается усовершенствования паровых и вакуумных двигателей.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является двигатель, содержащий цилиндр с поршнем, связанным с валом отбора мощности, нагреватель, радиатор системы охлаждения, газораспределительную систему и средство создания вакуума в рабочих полостях цилиндра (RU 2032833 С1, опубл. 10.04.1995).
Однако указанный двигатель имеет недостатки — недостаточно высокие технико-экономические характеристики, что связано со сложностью конструкции и невозможностью использования различных источников энергии.
Задача изобретения — повышение технико-экономических характеристик, упрощение конструкции, возможность использования различных источников энергии, увеличение коэффициента полезного действия, минимизация выбросов вредных веществ в окружающую среду.
Решение указанной задачи обеспечивается тем, что в двигателе, содержащем цилиндр с поршнем, связанным с валом отбора мощности, нагреватель, радиатор системы охлаждения, газораспределительную систему и средство создания вакуума в рабочих полостях цилиндра, упомянутое средство выполнено в виде вакуумной камеры с предварительно откачанным из нее воздухом, соединенной с рабочими полостями цилиндра посредством газораспределительной системы и снабженной емкостью для сбора сконденсировавшегося в ней рабочего тела, причем рабочие полости цилиндра сообщены с парогенератором, а упомянутая емкость через насос для перекачивания рабочего тела и теплообменник предварительного подогрева рабочего тела соединена с парогенератором с возможностью создания герметичного контура циркуляции рабочего тела.
Изобретение поясняется чертежами:
Фиг.1 — общая схема двигателя.
Фиг.2 — впускной клапан.
Фиг.3 — выпускной клапан.
Вакуумный двигатель содержит цилиндр 5 с поршнем 7, связанным с валом отбора мощности посредством шатуна или штока (условно не показаны), нагреватель (условно не показан), радиатор 11 системы охлаждения, газораспределительную систему и средство создания вакуума в рабочих полостях 6 (надпоршневой) и 8 (подпоршневой) цилиндра 5. Упомянутое средство выполнено в виде прочной емкости — вакуумной камеры 15 с предварительно откачанным из нее воздухом, соединенной с рабочими полостями 6 и 8 цилиндра 5 посредством газораспределительной системы и снабженной емкостью 17 для сбора сконденсировавшегося в ней рабочего тела. Газораспределительная система включает паропроводы 2 и 13 и трубопровод 12. Оппозитно расположенные рабочие полости 6 и 8 цилиндра 5 соединены посредством паропроводов 2 через впускные клапаны 3 и 9 с парогенератором 1, а упомянутая емкость 17 через насос 14 для перекачивания рабочего тела, теплообменник 16 предварительного подогрева рабочего тела и трубопровод 12 соединена с парогенератором 1 с возможностью создания герметичного контура циркуляции рабочего тела. Возможная утечка вакуума в камере 15 компенсируется вакуумным насосом 18 (фиг.1).
Рабочие полости 6 и 8 цилиндра 5 через выпускные клапаны 4 и 10, теплообменник 16, радиатор 11 системы охлаждения пара посредством паропроводов 13 связаны со средством создания вакуума — вакуумной камерой 15.
Вакуумный двигатель работает следующим образом.
Подготовка двигателя к работе включает следующее:
1. Заправку парогенератора рабочим телом.
2. Создание вакуума, то есть удаление воздуха из вакуумной камеры, парогенератора и рабочих полостей цилиндра.
Двигатель запускается с началом парообразования в парогенераторе.
Парогенератор 1, используя энергию горения топлива, генерирует пар, который по паропроводу 2 и через открытый впускной клапан 3 верхней крышки цилиндра 5 поступает в надпоршневую рабочую полость 6.
Одновременно с открытием впускного клапана 3 открывается выпускной клапан 10 нижней крышки цилиндра 5. Находящийся в подпоршневой рабочей полости 8 пар через открытый выпускной клапан 10, паропровод 13, теплообменник 16 и радиатор 11 устремляется в вакуумную камеру 15, где, резко расширяясь, конденсируется и накапливается в емкости 17. В подпоршневой рабочей полости 8 давление выравнивается с давлением внутри вакуумной камеры 15, то есть создается вакуум. Под воздействием образовавшегося в подпоршневой рабочей полости 8 вакуума поршень 7 перемещается в нижнюю мертвую точку, совершая полезную работу.
В увеличивающийся объем надпоршневой рабочей полости 6 продолжает поступать пар из парогенератора 1.
В момент подхода поршня 7 к нижней мертвой точке закрывается впускной клапан 3 и одновременно закрывается выпускной клапан 10.
Синхронно с закрытием клапанов 3 и 10 открываются впускной клапан 9 подпоршневой рабочей полости 8 и выпускной клапан 4 надпоршневой рабочей полости 6 цилиндра 5.
В подпоршневую рабочую полость 8 через открытый впускной клапан 9 начинает поступать пар из парогенератора 1. Одновременно через открытый выпускной клапан 4 из надпоршневой рабочей полости 6 пар по паропроводам 13 через теплообменник 16 и радиатор 11 системы охлаждения пара устремляется в вакуумную камеру 15, где, резко расширяясь, конденсируется и скапливается в камере 17.
В надпоршневой рабочей полости 6 давление выравнивается с давлением внутри вакуумной камеры 15, то есть создается вакуум. Под воздействием вакуума поршень 7 перемешается в верхнюю мертвую точку, совершая полезную работу.
В момент подхода поршня 7 к верхней мертвой точке выпускной клапан 4 верхней крышки цилиндра 5 и впускной клапан 9 нижней крышки цилиндра 5 закрываются. Одновременно открываются впускной клапан 3 верхней крышки цилиндра 5 и выпускной клапан 10 нижней крышки цилиндра 5. Далее рабочий цикл повторяется в вышеописанной последовательности.
Скопившееся в емкости 17 сконденсировавшееся рабочее тело с помощью насоса 14 перекачивается по трубопроводу 12 через теплообменник 16 обратно в парогенератор 1, образуя замкнутый контур циркуляции рабочего тела.
В теплообменнике 16 рабочее тело предварительно подогревается, забирая часть тепловой энергии отработанного пара.
Механизм привода клапанов может быть электромагнитным или механическим.
Двигатель обеспечивает многоступенчатое преобразование энергии рабочего тела и вакуума в полезную работу.
Технико-экономические преимущества изобретения заключаются в следующем:
— простой и эффективный способ создания вакуума в рабочих полостях цилиндра;
— повышение коэффициента полезного действия;
— возможность использования практически любого источника энергии для производства пара;
— экологическая безопасность системы.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Двигатель, содержащий цилиндр с поршнем, связанным с валом отбора мощности, нагреватель, радиатор системы охлаждения, газораспределительную систему и средство создания вакуума в рабочих полостях цилиндра, отличающийся тем, что средство создания вакуума в рабочих полостях цилиндра выполнено в виде вакуумной камеры с предварительно откачанным из нее воздухом, соединенной с рабочими полостями цилиндра посредством газораспределительной системы и снабженной емкостью для сбора сконденсировавшегося в ней рабочего тела, причем рабочие полости цилиндра сообщены с парогенератором, а упомянутая емкость через насос для перекачивания рабочего тела и теплообменник предварительного подогрева рабочего тела соединена с парогенератором с возможностью создания герметичного контура циркуляции рабочего тела.
Проект вакуумной машины — Паровые двигатели
Добрый день!
Постепенно зреет проект вакуумной машины. Цель — малая электрификация. В обычной машине с выхлопом в атмосферу при 3 атм. избыточного давления вода испаряется при 140С, а конденсируется, можно считать, при 100С. Перепад 40С, КПД Карно = 9,69%. Представим себе машину, в которой вода испаряется при 100С, а конденсируется при 60С (давление насыщенного пара 0,2ата, если Кошкин-Ширкевич не врёт). Перепад температур — такой же, КПД Карно — 10,7%.Т.е., паровая машина с перепадом 100-60С теоретически должна работать не хуже, чем машина с перепадом 140-100С В чём отличие? Объём пара на входе в машину примерно в 4, а на выходе — в 5 раз больше, значит, нужна машина большего размера. Негерметичность машины и попадание в неё воздуха приведёт к остановке. Зато котёл можно сделать в виде обычного чайника, кипящего на огне, и он не взорвётся. Обычный чайник, стоящий на газовой плите, принимает тепловую мощность порядка 2кВт, т.е. при КПД машины в 5% его достаточно для машины в 100ватт. Сложность разработки переносится на конденсатор, но в нём нет давления и он не опасен! Воду с температурой 60С всё ещё можно использовать для хозяйственных нужд.
Хочется сделать конденсатор, в котором охлаждающая вода будет поступать в замкнутый сосуд, стекать там по насадке или тарелкам, навстречу ей будет двигаться пар. Из нижней части конденсатора вода будет откачиваться насосом, а из верхней части будут откачиваться неконденсирующиеся газы, если они вдруг туда попадут.
В такой машине самая главная деталь — это, безусловно, конденсатный «насос», а точнее, комбинация поршневого гидродвигателя, который впускает охлаждающую воду в конденсатор с совершением полезной работы, и использует эту работу для откачки другой порции уже подогретой и смешанной с конденсатом воды из конденсатора с помощью поршневого насоса. Недостающую работу покрывает привод.
Ищем единомышленников, слушаем критиков.
Изменено пользователем denis2
Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для преобразования энергии давления атмосферной среды, например на вакуум, в механическую энергию.
Предлагаемой полезной моделью решается задача увеличения мощности двигателя и сокращения затрат на ее получение.
Для достижения указанного технического результата вакуумный двигатель содержит ограниченное пространство определенной конфигурации. Отличительными признаками предлагаемого двигателя от указанного выше является то, что пространство определенной конфигурации представляет собой, например систему противостоящих, соединенных попарно, диафрагм, находящихся на едином коленчатом валу и опирающихся на жесткую раму. В системе диафрагм создан постоянный вакуум. Вакуум или разряжение близкое к нему создается в диафрагмах заранее при сборке и подготовке двигателя в рабочее состояние. На диафрагмы, в которых создан постоянный вакуум, действует давление окружающей среды через распределительную систему, которая включает в себя шатуны, систему шестерен, валы, тяги, стойки, стопоры. Диафрагмы имеют, например, форму двух шарнирно и герметично соединенных между собой по большому основанию тарелок. Шарнирное соединение покрыто эластичным материалом, что обеспечивает герметичность и подвижность диафрагм. Жесткая рама является опорой для систем диафрагм, коленчатого вала и распределительной системы. Двигатель может иметь несколько «пар систем диафрагм на едином коленчатом валу, находящихся на разных угловых моментах их единовременного положения. Система шестерен обеспечивает движение распределительной системы через определенное количество градусов от 0° до 72°.
Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для преобразования энергии давления атмосферной среды, например на вакуум, в механическую энергию.
Известно устройство (з. №2002100010, опубл. 2003.08.20), содержащее ограниченное пространство определенной конфигурации, заполненное газообразной средой с давлением, отличающимся от давления окружающей среды, на которую действует разность сил во встречном или противоположных направлениях.
Использование для полезной работы известного устройства, газообразной среды внутри ограниченного пространства определенной конфигурации, требует постоянной подпитки указанной среды, что приводит к дополнительным затратам и снижает коэффициент полезного действия устройства.
Предлагаемой полезной моделью решается задача увеличения мощности двигателя и сокращения затрат на ее получение.
Для достижения указанного технического результата вакуумный двигатель содержит ограниченное пространство определенной конфигурации. Отличительными признаками предлагаемого двигателя от указанного выше является то, что пространство определенной конфигурации представляет собой, например систему противостоящих, соединенных попарно, диафрагм, находящихся на едином коленчатом валу и опирающихся на жесткую раму. В системе диафрагм создан постоянный вакуум. Вакуум или разряжение близкое к нему создается в диафрагмах заранее при сборке и подготовке двигателя в рабочее состояние. На диафрагмы, в которых создан постоянный вакуум, действует давление окружающей среды через распределительную систему, которая включает в себя шатуны, систему шестерен, валы, тяги, стойки, стопоры. Диафрагмы имеют, например, форму двух шарнирно и герметично соединенных между собой по большому основанию тарелок. Шарнирное соединение покрыто эластичным материалом, что обеспечивает герметичность и подвижность диафрагм. Жесткая рама является опорой для систем диафрагм, коленчатого вала и распределительной системы. Двигатель может иметь несколько пар систем диафрагм на едином коленчатом валу, находящихся на разных угловых моментах их единовременного положения. Система шестерен обеспечивает движение распределительной системы через определенное количество градусов от 0° до 72°.
Полезная модель поясняется чертежами, где
на фиг.1 — изображен вакуумный двигатель;
На фиг.2 — работа системы диафрагм.
На фиг.3 — вид А фиг.1
На фиг.4 — разрез Б-Б фиг.3
Вакуумный двигатель состоит из диафрагм 1, жесткой рамы 2, коленчатого вала 3, из распределительной системы, включающей шатуны 4, соединенные с коренной шейкой 5, коленчатого вала 3, распределительную шестерню 6, маховик 7, распределительные шестерни 8, 9, 10, 11, распределительные валы 12, 13, 14, 15, коническую шестерню 18, распределительную планку 19, шестерню 20, тягу 21, полую жесткую стойку 22, стопор 23, ось 24, опоры 25. На фиг.2 буквами «а», «б», «в», «г», «д», «е», «ж», «з» обозначены объемы диафрагм 1 верхней системы диафрагм, а буквами «и», «к», «л», «м», «н», «о», «п», «р» — объемы диафрагмы 1 нижней системы диафрагм.
Работа вакуумного двигателя заключается в следующем. Верхняя система, состоящая из восьми диафрагм, с объемами «а», «б», «в», «г», «д», «е», «ж», «з» натягивает первую диафрагму из нижней системы с объемом «и», остальные диафрагмы с объемами «к», «л», «м», «н», «о», «п», «р» застопорены. Натяжение осуществляется шатуном 4, на расстояние, которое позволяет верхняя мертвая точка (ВМТ) коленчатого вала 3. Затем срабатывает распределительная система, приводимая в движение распределительной шестерней б, маховиком 7. Движение передается распределительными шестернями 8, 9, 10, 11, которые в свою очередь, приводят в движение распределительные валы 12, 13, 14, 15. Распределительные валы через коническую шестерню 16, приводят в движение систему шестерен 17 и 18, так называемый «мальтийский крест», которые в свою очередь двигают распределительную планку 19 через каждые 180° оборота коленчатого вала 3. Распределительная планка 19 двигает шестерню 20 с тягой 21. Тяга 21 двигает полную жесткую стойку 22 со стопором 23. Когда коленчатый вал 3 дойдет до ВМТ, стопор 23 верхней системы диафрагм («и», «к», «л», «м», «н», «о», «п», «р») а стопор 23 верхней системы диафрагм («а», «б», «в», «г», «д», «е», «ж», «з») закрывается. Затем рабочий цикл происходит в обратном порядке.
Таким образом, непрерывно создается полезный крутящийся момент коленчатого вала 3, путем стопорения или растопорения поочередно верхней или нижней системы диафрагм. После растопорения одна из диафрагм имеет как бы больший объем, но происходит мгновенное самовыравнивание объемов диафрагм всей системы и она самопроизвольно, без дополнительных усилий, занимает исходное рабочее состояние.
На фиг.1 показан вакуумный двигатель, состоящий из пяти пар систем диафрагм, по восьми диафрагм в каждой системе, на едином коленчатом валу 3, коренные шейки 5 которого, находятся на разных угловых моментах их единовременного положения через 72°.
Полезная механическая энергия получается путем создания распределительной системы разности объемов, испытывающих атмосферное давление, противостоящих друг другу систем диафрагм. По достижению коренной шейки коленчатого вала ВМТ, пропорциональность противостоящих сил на системах диафрагм испытывающих атмосферное
давление, диаметрально меняется, чем создается полезный крутящий момент на коленчатом валу.
Вакуумный двигатель может быть использован при движении, вырабатывающем механическую энергию, стационарно, например при получении электрической энергии. Кроме того, вакуумный двигатель может быть использован в подводных аппаратах. Предлагаемый вакуумный двигатель экологически чистый, относительно дешевый в изготовлении и, кроме
Вакуумные насосы дизельных двигателей
В отличие от бензиновых двигателей, где имеется дроссельная заслонка и существует возможность создания достаточного разряжения для использования его в различных целях, например в вакуумном усилителе тормозной системы, в дизельном двигателе ввиду отсутствия дроссельной заслонки такой возможности нет. Поэтому в дизельных двигателях для создания достаточного разряжения применяется вакуумный насос. Один из вариантов насоса показан на рисунке:
Рис. Вакуумный насос дизельного двигателя:
а – горизонтальное положение лопасти; б – вертикальное положение лопасти; 1 – сторона всасывания; 2 – лопасть; 3 – вакуумный трубопровод; 4 – вакуум; 5 – ротор; 6 – сжимаемый воздух; 7 – отвод воздуха; 8 – сторона сжатия; 9 – канал для подвода масла
Вакуумный насос содержит эксцентрично установленный ротор 5 с перемещающейся в нем пластмассовой лопастью 2, которая разделяет рабочую полость насоса на две части.
При вращении ротора и перемещении в нем лопасти объем одной части рабочей полости увеличивается, а объем другой ее части уменьшается.
На стороне всасывания производится забор воздуха из вакуумной системы, который затем вытесняется через специальный канал 7. Вытесняемый воздух может использоваться для охлаждения деталей двигателя. Через специальный канал 9 от головки цилиндров к насосу подается масло, которое используется не только для смазки, но и для уплотнения лопасти в рабочей полости.
Привод вакуумного насоса осуществляется от коленчатого или распределительного вала и в последнем случае вакуумный насос может совмещаться с топливоподкачивающим насосом системы питания.