Преобразователь энергии газа

Полезная модель относится к преобразователям энергии и может быть использована в качестве привода для мобильных и стационарных механизмов и машин в отраслях промышленности, применяющих пневматические системы, например, в автотранспортной отрасли при откручивании резьбовых соединений с большим крутящим моментом.
Известно изобретение RU 2435048, которое относится к двигателям внутреннего или внешнего подвода энергии с прямолинейно движущимися поршнями, в частности к механизму, преобразующего прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное. Механизм состоит из полого диска с внутренней равносторонней треугольной шестерней со сторонами в виде дуг окружностей, воспринимающего усилие от штока поршня и передающего его на два прямых промежуточных вала, вращаемых шестерней с попеременно разными скоростями через шестерни, которые жестко связаны с промежуточными валами. Полый диск вращается вокруг оси промежуточного вала, на оси которого в данный момент находится угол треугольной шестерни. Недостатком является низкий КПД энергии, металлоемкость конструкции и наличие большого количества деталей в устройстве двигателя.
Техническим результатом является повышение экологической безопасности и упрощение конструкции механизма поступательного движения поршня.
Технический результат достигается тем, что преобразователь энергии газа содержит герметичный цилиндрический корпус с газовым краном, через его центральную ось проходит вал, на котором жестко закреплен неподвижный блок, в его желобе закреплен трос, соединяющий блок с поршнем, установленным в гильзе, закрепленной жестко в корпусе, причем центральная ось гильзы расположена перпендикулярно и эксцентрично относительно центральной оси корпуса.
На фиг. 1 приведена принципиальная схема преобразователя энергии газа.
Преобразователь энергии газа состоит из герметичного цилиндрического корпуса 1, через его центральную ось проходит вал 2, на котором жестко закреплен неподвижный блок 3, в его желобе закреплен трос 4, соединяющий блок 3 с поршнем 5, установленным в гильзе 6, закрепленной жестко в корпусе 1, причем центральная ось гильзы 6 расположена перпендикулярно и эксцентрично относительно центральной оси корпуса 1. Для подачи газа применяется газовый кран 7.
Устройство функционирует следующим образом.
Предварительно в герметичный корпус 1 накачивается под давлением газ, используя газовый кран 7, расположенный на герметичном корпусе 1. В процессе накачки давление газа распределяется равномерно по внутренней поверхности корпуса 1 и поршня 5, поршень 5 начинает передвигаться поступательно по гильзе 6 и тянет трос 4, обеспечивая вращение блока 3 и вала 2. Таким образом, происходит преобразование энергии сжатого газа во вращательное движение вала 2.
Отличительной особенностью предлагаемой конструкции и принципа ее работы является то, что сила действия газа направлена в противоположную сторону поршня, нежели в двигателях внутреннего сгорания, а также имеется герметичный корпус, в котором расположен этот газ, и он в процессе выполнения работы не вырывается в окружающую среду.
На фиг. 2 приведена схема для расчета крутящего момента преобразователя энергии газа.
Крутящий момент согласно расчетной схемы (см. фиг. 2) будет определяться по выражению
где М - крутящий момент, Н/м; F - сила, Н; R - радиус шкива, м.
Сила F, образованная при перемещении поршня под действием сжатого газа рассчитывается по следующему выражению
где р - давление газов, Па; D - диаметр поршня, м.
Тогда выражение (1) перепишется
Таким образом, чтобы получить максимальный момент в разрабатываемом устройстве необходимо увеличить следующие параметры: радиус шкива, диаметр поршня или давление газов. Полезная модель может быть применена в устройствах, использующих энергию поступательного движения поршня, и для аналогичных поршневых систем, преобразующих ее во вращательное движение - механическую работу.