Магнітний двигун криворучка

1. Магнітний двигун складається з корпусу з нефе ромагнітного мате ріалу, механізму, що перетво рює рух і відрізняється тим, що на ньому встановлено додатково два підково подібних магніти з зуб’ями і пазами на полюсах, розміщені з можливістю взаємодії з двома переривниками магнітного потоку, за кріпленими на стояках і ви конаними у вигляді лабіринтів з феромагнітного матеріалу, з'єднаних між собою ізолятором з нефе ромагнітного матеріалу з аналогічними зуб'ями і пазами, причому переривники за допомогою тяг-опор, сидячих на підшипниках кочення з'єднані між собою і з до 33820 Вказане вище значно ускладює констр укцію, підвищує масу дви гуна, знижує коефі цієнт корисної дії його, забруднює навколишнє середовище. В основу даного винахо ду поставлено завдання розробити новий магнітний двигун, в якому введення нових елементів, застосування у якості робочого тіла енергії постійного магніту, дозволить, усунути низку механізмів і систем пристрою, знизити енергозатрати на подолання сил тертя, виключити наявність відпрацьованих га зів і за рахунок цього зменшити масу двигуна, підвищи ти його коефі цієнт корисної дії (ККД), спростити конструкцію, практично усунути шкідливий вплив на довкілля. Для вирішення поставленого завдання пропонується магнітний двигун, що має корпус з неферомагнітного мате ріалу, механізм, що перетво рює рух і відрізняється тим, що на ньому додатково вста влено два підково подібних магніти з зуб'ями і пазами на полюсах, розміщених з можливістю взаємодії з' двома переривниками магнітного потоку, закріпленими на стояках і виконаними у вигляді лабіринтів з феромагнітного мате ріалу з аналогічними зуб'ями і пазами, причому переривники за допомогою тяг-опор, сидячих на підши пниках кочення, шарнірно з'єднані між собою і з додатково вста новленим осердям керованого соленоїда, розташова ного на стояку, а меха нізм, перетво рюючий рух, ви конаний у вигляди храпового колеса, нерухо мо сидячого на вихі дному ва лу і взаємодіючого з підпружиненими зубчастими рейками, розташованими на внутрішній поверхні вилки золотника з феромагнітного матеріалу, вставленого у пазах сто яків, при цьому золотник має пружини і додатково введені зубчасті рейки, вставленими на вилці золотника і сектора, розташо ваним на вихі дному валу, ви водячими його з магнітно-нейтрального стану, крім того зуб'я рейок спряжувані за профі лем із зуб'ями храпового колеса і профіль зубів зачеплення рейок храпового колеса - несиметричний трикутний. В основу роботи запропонованого магнітного двигуна покладений інший принцип у порівнянні з традиційним двигуном внутрішнього згоряння. Магнітний двигун у якості робочого ті ла використовує енергію постійного магніту/ і конструктивно виконаний таким чином, що робочий орган його - золотник - являє собою початок механічного руху. Знахо дячись між полюсами двох магнітів, він почергово притягується до них і отри маний ним зворотно-поступальний рух че рез вилочний пристрій він перетворює у безперервне обертання вихі дного валу. Безперервний зворотно-поступальний рух золотника становиться можливим завдяки тому, що між магнітом і притягнутим ним золотником утворюється пові тряний зазор, величина якого така, що золотник звільняється від сил тяжіння цим магнітом і отримує можливість бути притягнутим іншим магнітом. Процес продовжується безперервно, при цьому енергозатрати на утво рення повітряного зазору менші у порівнянні з роботою, яку виконує золотник при своєму рухо ві. Ма гнітний двигун, що пропонується, є однотактним, тому що кожне переміщен ня золотника в один бік є робочим ходом. Момент контакту золотника з магнітом адекватний вибуху робочої суміші у тра диційному двигуні внутрішнього згоряння, при цьому є можливість з пульту управління робити цей контакт з випередженням або запізненням. У магнітному дви гуні, що пропонується, немає циліндрів, поршнів, шатунів, колінчастого та розподільного валів. У ньому засто совано вилочний пристрій для перетворення зворотно-поступального руху у безперервне обертання вихідного валу. Потужність двигуна залежить від властивостей, розмірів, фо рми і кількості магнітів. Суть ви нахо ду пояснюється кресленням, де на - фіг. 1 показано загальний вигляд магнітного двигуна в момент завершеного робочого ходу вверх; - фіг. 2 на ведена схе ма взаємного розташування золотника і переривника магнітного потоку на початку робочого хо ду для р уху вниз; - фіг. З наведена схема взаємного розташування золотника і переривника магнітного потоку наприкінці робочого хо ду вниз; - фіг. 4 на ведена схе ма взаємного розташування золотника і переривника магнітного потоку на початку робочого хо ду вверх; - фіг. 5,6 показано графік залежності сил, ді ючих на золотник і лабіринти, при замкнутому магнітному ланцюгу «а»; - фіг. 7, 8 показано графік залежності сил, діючих на золотник і лабіринти, при замкнутому магнітному ланцюгу «б»; - фіг. 9 показана робота перетворювача видів руху при переміщенні золотника вверх; - фіг. 10 показана робота перетворювача видів руху при переміщенні золотника вниз; - фіг. 11 показано варіант перетво рення видів руху. Ма гнітний двигун складається з таких деталей і вузлів: корпус 1, що має контур у відпові дності з габаритом вста новлених на ньому деталей і отвори та прорізи для монтування магнітів, сто яків, опор вихі дного валу, елементів зміни оборотів валу та інше; два постійних підковоподібних магніти 2 і 3, на торцях яких виконані зуби і пази; два переривники магнітного пото ку 4 і 5 (на фіг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,8 переривники затушовані), які опираються на стояки 6, шарнірне з'єднані між собою коромислом 7 і крім того, з'єднані з осердям соленоїда 8, який автоматично управляється з пульту 9, при цьому переривники складаються з деталей: тяг-опор 10, лабіринтів 11, з'єднаних між собою ізолятором 12, і мають зуб'я і пази аналогічні зуб'ям і пазам постійних магнітів; золотник 13, рух якого направляється і обмежується пазами у стояку 6, має вилку-основу для деталей перетво рення видів руху: дво х з убчастих рейок 14, пружин 15 (див. фіг.9,10), храпового колеса 16, зуб'я якого спряжені за профі лем з зуб'ями рейок 14, нерухомо сидячого на вихі дному валу 17 з махо виком і перемикачем швидкості обертання (на кресленні не показані), запобіжника рейок 18, підшипники кочення 19, на які опираються переривники 4 і 5; пружин 20, закріплених на стояках 6. Деталі: золотник 13 і лабіринти 11 виконані з фе ромагнітного матеріалу; деталі: корпус 1, тяги-опори 10, ізолятор 12 і стояки бз нефе ромагнітного. 2 33820 Робота магнітного двигуна грунтується на використанні енергії постійного магніту для безперервного обертання валу. Почергово притягуючись різнойменними полюсами двох постійних магнітів 2 і З (фіг.1), золотник 13 здійснює зворотно-поступальний рух і через зубчасті рейки 14 і храпове колесо 16, яке нерухомо закріплене на вихідному валу 17, приводить цей вал у безперервний рух. Зворотно-поступальний рух золотника становиться можливим завдяки тому, що лабіринти 11, переривника 4, який зворотно-поступально переміща ється соленоїдом 8, утворюють різні позиції. В першій позиції (фіг.1) зуб'я лабіринтів переривника 4 і магніту 2 суміщені верши нами, золотник 13, який не зазнає впливу магніту 3, разом з лабіринтами 4 притягнутий до полюсів магніту 2, утво рений магнітний ланцюг "а", зроблений робочий хід,і вал 17 прокручений. В другій позиції (фіг.2) відбувається підготовка до наступного робочого хо ду: переміще ні соленоїдом 8 переривники 4 і 5 ство рили положення, при якому зуб'я лабіринтів переривника 4 суміще ні з пазами полюсів магніту 2, магнітний ланцюг "а" розімкнуто, притягання золотника магнітом 2 відсутнє, а верши ни зубів лабіринтів переривника 5 суміще ні з вершинами зубів магніту 3, при цьому через повітряний зазор між золотником 13 і переривником 5 магніт 3 також не впливає на золотник і він знаходиться в магнітно-нейтральному стані. Таким чином проведена підготовка системи до наступного робочого хо ду. На позиції (фіг. З) під дією пружини 20 золотник вводиться у зону притягання магніту 3, притягується ним і утво рюється магнітний ланцюг "б", здійснюється черговий робочий хід і вал 17 прокручується. На позиції (фі г.4) відбувається підготовка до чергового робочого хо ду (аналогічно позиції фіг.2), показаному на фіг.1. З викладеного вище, бачимо, що магнітний двигун - однотактний, оскільки кожний хід золотника є робочим. Перетворення видів руху - зво ротно-поступального у обертальний - здійснюється таким чином, що переміще ний пружинами 20 вверх до магніту 2 золотник 13 (фіг.9) через зубчасту рейку 14, розташовану у правій вітці вилки золотника і введену пружиною 15 у зачеплення з зубами храпового колеса 16, обертає його разом з валом 17 проти годинникової стрілки, ліва ж зубчаста рейка в цей час під тиском зубів колеса 16 виведена із зачеплення і, стискуючи пружину 15, заглиблена у корпусі вилки золотника. При рухо ві золотника вниз до магніту 3, функції зубчастих рейок міняються: ліва рейка вхо дить у зачеплення і обертає колесо 16 проти годинникової стрілки. На фіг.11 показаний варіант перетво рення зворотно-поступального руху золотника 13 в безперервне обертання вихі дного ва лу 17, який передбачає інший спосіб початку переміщення золотника від магніту до магніту, ніж виконання цієї функції пружинами 20 (які в цьому варіанті не потрібні). З цією метою додатково до зубів рейок 14 у корпусі вилки золотника 13 нерухомо посаджені дві зубчасті рейки 21 (по одній у кожній вітці вилки), а на вал додатково до храпового колеса нерухомо посаджений зубчастий сектор 22, який при обертанні валу почергово входить в зачеплення з рейками 21 для переміщення золотника у відповідних напрямках: правою рейкою - вверх, лі вою - вниз. Після виведення золотника з магнітно-нейтрального ста ну він почергово притягується магнітами, і вилка через рейки 14 і колесо 16 починає обертати вал. Якщо зуби 21 і сектор 22 виконані в несиметричному три кутному профі лі, то напрямок їх повинен бути протилежним зубам рейки 14 і колеса 16, в інши х випадках профіль зубів рейок і секто ра може бути іншим, наприклад, евольвентним. На цій фігурі сектор 22 зображений на початку його вхо дження в зачеплення з правою рейкою вилки. Тут же штрихпунктирною лінією показано положення сектора на початку входження його в зачеплення з лівою рейкою. Профіль зубів - несиметричний трикутний застосовується в храпових механізмах. В магнітному двигуні діють такі сили: 1. Р - сила магнітного притягання золотника. Вона залежить від властивостей, форми і розмірів магніту, від віддалі "b" до золотника і може бути виражена експериментальне виведеною авторами залежністю Р=b -k, де k - коефі цієнт, залежний від середовища і вла стивостей магніту. Ця сила створює крутний момент на вихі дному ва лу, розкручує махо вик. 2. Р1 - си ла магнітного притягання лабіринту, у порівнянні з Р вона є незначною величиною. П - сила, необхідна для переміщен ня переривників 4 і 5. Вона включає в себе складові сили: ПІ, що виводить із магнітного зачеплення суміщені вершинами зуб'я лабіринтів і магнітів; П2, що виводить зуб'я з пазів і що вводить їх у магнітне зачеплення при суміщенні вершин, ці сили рівні за модулем і протилежні за напрямком; П1+П2=0, вони взаємно урівноважені. ПЗ - аксиально урівноважує зуб'я лабіринтів у момент розриву магнітних ланцюгів. П4 - сила тертя тяг-опор 10 в підши пниках кочення 19, при цьому уступ, виконаний у пазу сто яка 6, обмежує рух золотника 13 і не робить тиску на лабіринти і тяги-опори. П5 - сила тертя в ша рнірах коромисла 7. 3. С - зусилля соленоїда. Складаємо баланс сил: П = П1 + П2 + ПЗ + П4 + П5 = 0.05П1 + П5. У порівнянні з Р - це незначна сила. Сила ПЗ у балансі не бере участі, то му що ви никає і зникає при нерухо мому ста ні переривників. С - зусилля соленоїда, повинно бути не меншим від сили П. Величина сили С несуттєво мала у по рівнянні з Р. Різниця (Р - С) ви користо вується для обертання вихі дного ва лу. На фіг. 5 - 8 показані графіки залежності сил Р і С від віддалі "б" золотника 13 до магнітів при різних положеннях лабіринтів і золотника. Глибина пазів у лабіринтах 11 і магнітах така, що зуб розташований проти паза, знахо диться поза зоною магнітного притягання. Пульт автоматичного управління 9 за допомогою шляхо вих елементів координує роботу золотника, соленоїда і переривників, вибираючи оптимальний режим з випередженням або запізненням моменту початку руху лабіринтів. Пульт має вими 3 33820 кач електроланцюга соленоїда для зупинки двигуна. Джерелом струму для живлення соленоїда служить генератор електричного струму, який приводиться в роботу від ви хідного ва лу, відволікаючи на себе несуттєву частку енергії, вироблюваної двигуном. Запуск магнітного двигуна виконується шляхом зміни положення переривника. Для роботи, магнітного двигуна не потрібно ніяких зовнішніх енергозатрат, оскільки робота, необхідна для переміщення переривників за допомогою соленоїда на другі позиції і забезпечення цим можливості золотнику звільнити ся від притягання одним магнітом і бути притягнутим другим, здійснивши при цьому робочий хід, менша ті єї роботи, яку виконує золотник, переміщуючись до другого магніту. Ма гнітний двигун, що пропонується, не має циліндрів, поршнів, шатунів, колінчасто го і розподільного ва лів, системи живлення і запалювання, не вимагає пального, є однотактним, екологічним, конструктивно простим, технологічним. незалежним від впливу оточуючого середовища. Фіг. 1 Фіг. 2 4 33820 Фіг. 3 Фіг. 4 Фіг 5 Фіг. 6 5 33820 Фіг 7 Фіг. 8 Фіг. 9 Фіг. 10 6 33820 Фіг .11 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 7