ДВИГАТЕЛЬ НА ЖИДКОСТИ

Предлагаемая полезная модель относится к машинам, преобразующим энергию жидкости в механическую работу вращающегося вала, а именно к двигателям на жидкости.
Так как конструкции объемных гидромоторов подобны конструкциям соответствующих объемных насосов, наиболее близким (прототипом) к заявляемому двигателю является техническое решение по авторскому свидетельству на изобретение №1739714 «Ротор вертикального трубчатого насоса «ЮВЕНАЛ», предназначенное для перекачивания жидкостей (МПК: F04D 1/14, 27.08.1996). Данный ротор вертикального трубчатого насоса, содержащий соединенные между собой и имеющие заборные и отводящие отверстия полые цилиндр и конус, в последнем из которых установлена диаметральная перегородка, отличается тем, что, с целью повышения всасывающей способности, перегородка выполнена S-образной, конус установлен в нижней части ротора и обращен вершиной вниз, а заборные отверстия расположены на конической поверхности за перегородкой по направлению вращения.
Недостатки устройства-прототипа следующие. Вращаемый вместе с полым цилиндром полый конус с перегородкой и заборными отверстиями, погружаемый в жидкость, служит повышению всасывающей способности устройства; в то же время сама всасывающая способность устройства обусловлена и обеспечивается энергией, затрачиваемой на вращение полого цилиндра (трубы) как физического тела. Очевидно, что по мере заполнения трубы засасываемой жидкостью масса вращаемой трубы возрастает, и энергия, необходимая для вращения трубы с жидкостью, возрастает относительно энергии, необходимой для вращения пустой трубы.
Решаемая предлагаемой полезной моделью задача - создание эффективного двигателя на жидкости за счет обеспечиваемого предлагаемым устройством технического результата, который заключается в минимизации энергии, необходимой для вращения трубы - вала. При этом указанная минимизация энергии, необходимой для вращения трубы - вала, тем существеннее, чем больше масса жидкости, подаваемой в устройство.
Поставленная задача решается тем, что предлагаемый двигатель на жидкости, содержащий соединенные между собой и имеющие заборные и отводящие отверстия полые вал и рабочий орган, в последнем из которых установлена диаметральная перегородка, отличается тем, что вал установлен горизонтально, рабочий орган представляет собой рабочее колесо, установленное на валу, указанная перегородка рабочего колеса выполнена глухой, внутри вала установлены два канала, концы которых соединены с одной стороны с заборными отверстиями в стенке вала, а с другой стороны - с полостями половин колеса, отводящие отверстия колеса выполнены в каждой половине колеса на его образующей в виде клапанов с форсункой, каждая половина колеса оснащена отверстиями для отвода воздуха. Глухая диаметральная перегородка рабочего колеса может быть выполнена S-образной. Устройство может быть выполнено с возможностью подачи жидкости, выбрасываемой клапанами с форсункой, в заборные отверстия в стенке вала.
Предлагаемый двигатель схематически иллюстрируется фигурами 1, 2, где фиг. 1 - общая схема двигателя, фиг. 2 - рабочее колесо в разрезе. Здесь:
1 - полый вал (в любых устройствах от станков до энергогенерирующих станций)
2 - рабочее колесо с глухой S-образной диаметральной перегородкой 7
3 - подшипники
4 - клапаны с форсункой
5 - каналы в полом вале 1
6 - отверстия для отвода воздуха
7 - глухая S-образная диаметральная перегородка рабочего колеса 2.
Полый вал 1, вращающийся на подшипниках 3, установлен горизонтально; имеет заборные отверстия для подачи жидкости. Рабочее колесо 2 с глухой S-образной диаметральной перегородкой 7 установлено на валу 1. Ось вращения вала 1 и рабочего колеса 2 - общая, так как вал 1 вращается заодно с рабочим колесом 2. Внутри вала 1 установлены два канала 5, концы которых соединены с одной стороны с заборными отверстиями, выполненными в стенке вала 1 для забора жидкости, а с другой стороны - с полостями половин рабочего колеса 2, сформированных глухой перегородкой 7; один канал 5 предназначен для подачи забираемой жидкости в одну половину колеса 2, второй канал 5 предназначен для подачи забираемой жидкости в другую половину колеса 2. Отводящие отверстия рабочего колеса 2 выполнены в каждой половине рабочего колеса 2 оснащена отверстиями 6 для отвода воздуха. Устройство может быть выполнено с возможностью подачи жидкости, выбрасываемой из рабочего колеса 2 клапанами 4 с форсунками, в заборные отверстия в стенке вала 1, для последующей подачи жидкости через каналы 5 в соответствующие половины колеса 2.
Двигатель работает следующим образом.
Рабочее колесо 2 вращается, например, на оборотах 10.000 об/мин. Через заборные отверстия, выполненные в стенке полого вала 1 (сальники на фигурах не показаны), закачивается жидкость, например, вода в каналы 5 (по очереди) и далее через канал 5 - в соответствующую половину колеса 2.
Первоначально подача воды осуществляется в ту половину колеса 2, которая расположена выше другой половины колеса 2. По мере заполнения половины колеса 2 жидкостью через отверстие 6 выходит воздух; масса данной половины колеса 2 увеличивается, и под ее воздействием увеличивается энергия вращения вала 1 с колесом 2 (масса жидкости m превращается в энергию F: F=ma), а затраты энергии на вращение вала 1 с колесом 2, соответственно, уменьшаются. При полном заполнении половины колеса 2 жидкостью под ее давлением открывается клапан 4 с форсункой. Выбрасываемая через форсунку жидкость сообщает валу 1 с колесом 2 дополнительное ускорение вращения.
Степень заполнения половины колеса 2 известного объема подаваемой жидкостью и, соответственно, смена подачи жидкости через канал 5 с одной половины колеса 2 на другую половину колеса 2 контролируется и обеспечивается компьютером с соответствующим программным обеспечением.
Более тяжелая - заполняемая жидкостью - «верхняя» половина колеса 2, опускаясь, способствует подъему «нижней» половины колеса 2, придавая колесу 2 ускорение вращения. По мере смены положений «верхней» и «нижней» половин колеса 2 осуществляется смена подачи жидкости через канал 5 с одной половины колеса 2 на другую половину колеса 2.
Устройство может быть выполнено с возможностью подачи жидкости, выбрасываемой из рабочего колеса 2 клапанами 4 с форсунками, в заборные отверстия в стенке вала 1, для последующей подачи жидкости через каналы 5 в соответствующие половины колеса 2.
В предлагаемом двигателе при больших оборотах колесо 2 заполняется массой жидкости с дисбалансом половин колеса 2, обеспечивая дополнительное «раскручивание» вала 1 с колесом 2. При увеличении массы колеса 2 увеличивается мощность вала 1 (до нескольких раз); затраты энергии на вращение вал 1 с колесом 2 при этом уменьшаются.
В целом, чем больше обороты и диаметр (объем) колеса, тем больше энергии производится предлагаемым двигателем. Очевидно, что эффективность двигателя возрастет при изготовлении вала и колеса из легких материалов.
Проведена экспериментальная проверка эффективности предлагаемого двигателя. Колесо с глухой перегородкой, установленное на валу, раскручивалось до 1.500 об/мин в течение 5 мин. Измерялся расход электроэнергии на вращение вала с колесом.
Затем в колесо с глухой перегородкой закачивалась вода. Колесо с глухой перегородкой, заполненное водой, раскручивалось на валу до 1.500 об/мин в течение 5 мин. Расход электроэнергии на вращение вала с колесом, заполненным водой, уменьшался на 2-3%.
Таким образом, решена задача создания эффективного двигателя на жидкости за счет обеспечиваемого предлагаемым устройством технического результата, который заключается в минимизации энергии, необходимой для вращения трубы. При этом указанная минимизация энергии, необходимой для вращения трубы, тем существеннее, чем больше масса жидкости, подаваемой в устройство.
Предлагаемый двигатель устанавливается в любых устройствах (от станков до энергогенерирующих станций), где имеется вращающийся вал, для минимизации энергии (например, электрической, гидравлической), затрачиваемой не вращение данного вала. Соответственно, предлагаемый двигатель дает возможность экономить энергию, затрачиваемую не вращение данного вала (например, электроэнергию, гидравлическую энергию).