Способ преобразования энергии центробежных сил инерции

(51) 16 33/00 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ вращательных колебаний дебалансов,установленных на подвижных осях на платформе,которая вращается вокруг общей оси и передает крутящий момент энергетическому или силовому устройству вращательные колебания дебалансов осуществляются симметрично относительно касательных линий к траектории вращения платформы вокруг общего центра вращательные колебания дебалансов осуществляются с амплитудой,обеспечивающей однозначные крутящие моменты от сил инерции дебалансы располагаются на платформе попарно симметрично относительно общей оси операция вращательных колебаний дебалансов осуществляется асинхронно операция вращательных колебаний дебалансов осуществляется при помощи механических и/или пневматических и/или гидравлических и/или электромагнитных механизмов.(76) Лысенко Виктор Степанович Пралиев Серик Жайлауович(54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ СИЛ ИНЕРЦИИ(57) Изобретение относится к области привода машин и может быть использовано в машиностроении и энергетике, в частности для привода технологических и энергетических машин. Сущность изобретения заключается в следующем способ преобразования энергии центробежных сил инерции, основанный на операции вращения дебалансов,дополнен операцией изменения направления вращения путем создания Изобретение относится к области привода машин и может быть использовано в машиностроении и энергетике, в частности, для привода технологических и энергетических машин. Известны способы для преобразования энергии центробежных сил инерции вращающихся эксцентрических масс (дебалансов) в вибрацию и устройства для вибрационного воздействия на разнообразные материалы, которые состоят в основном из привода, вращающихся дебалансов которые могут устанавливаться на вал привода или изготавливаются в виде отдельного механизма и вибрационных платформ,разнообразной конструкции (Вибрации в технике. Справочник, т. 4. под ред. Э.Э. Лавепдела, М., 1981). Известен также способ работы силового привода вращения, основанный на вращении установленных на платформе дебалансов, которые за счет сил инерции создают вращательные колебания па платформе. Эти колебания посредством обгонных муфт передаются в виде вращательного движения генератору тока (Линевич Э.И. Применение центробежной силы в качестве источника мощности. /// Патентная заявка РФ. Способ работы силового привода вращения и электростанция для его осуществления 20081 05388, 20.08.2009. Международная патентная заявка./2008/000631, 02.10.2008). Недостатком этого способа является низкая эффективность преобразования энергии центробежных сил инерции из-за того, что во вращение преобразуется полупериод колебаний и происходят потери мощности из-за наличия свободного хода обгонной муфты. Наиболее близким аналогом, то есть прототипом,является способ преобразования энергии центробежных сил инерции ( .. , 124/2003, 16-19) путем создания центробежных сил инерции эксцентрических масс (дебалансов) установленных в платформе (водиле) на сателлитах, которые вращают платформу, обкатывая центральное колесо,на котором создаются крутильные колебания. Недостатком аналога является также низкая эффективность преобразования энергии, так как энергия одного полупериода колебаний центрального колеса расходуется на преодоление отрицательного момента центробежных сил инерции вращающихся дебалансов. Задача изобретения - повышение эффективности преобразования энергии центробежных сил инерции, упрощение конструкции реализующих его устройств и расширение технологических возможностей. Поставленная задача достигается тем, что способ преобразования энергии центробежных сил инерции, основанный на операции вращения дебалансов,дополнен операцией изменения направления вращения путем создания вращательных колебаний дебалансов,установленных на подвижных осях на платформе,которая вращается вокруг общей оси и передает 2 крутящий момент энергетическому или силовому устройству вращательные колебания дебалансов осуществляются симметрично относительно касательных линий к траектории вращения платформы вокруг общего центра вращательные колебания дебалансов осуществляются с амплитудой,обеспечивающей однозначные крутящие моменты от сил инерции дебалансы располагаются на платформе попарно симметрично относительно общей оси операция вращательных колебаний дебалансов осуществляется асинхронно операция вращательных колебаний дебалансов осуществляется при помощи механических и/или пневматических и/или гидравлических пили электромагнитных механизмов. Благодаря тому, что способ преобразования энергии центробежных сил инерции основан на операции создания вращательных колебаний дебалансов,при котором возникают однонаправленные импульсные сила инерции,создающие крутящий момент на ведомом звене,достигается повышение эффективности преобразования энергии центробежных сил инерции непосредственно во вращательное движение для привода энергетического или силового устройства. Кроме того, предлагаемый способ позволяет преобразовывать во вращательное движение энергию не только вращательных приводов, но и энергию вибрации оборудования и транспортных средств, которая для привода машин практически не используется. Кроме того, предлагаемый способ не требует жесткой синхронизации колебаний дебалансов, что значительно упрощает конструкцию реализующих его устройств. На фиг.1 изображена принципиальная расчетная схема устройства для реализации способа на фиг.2 принципиальная схема устройства с несколькими дебалансами. Принципиальная расчетная схема устройства для реализации способа представлена на фиг.1 . Устройство состоит из ведомой платформы 1 длинойвращающегося на вертикальной оси О в горизонтальной плоскости, на котором шарнирно в точке А установлен дебаланс 2 с эксцентрическим грузом 3 массой , центр масс С небаланса находится на расстоянииот центра шарнира А. Дебаланс 2 совершает вращательные В известных аналогах и прототипе для обеспечения максимальной мощности требуется жесткая синхронизация вращения дебалансов. Это связано с необходимостью обеспечения точности изготовления и использованием дополнительных механизмов, обеспечивающих синхронизацию, что приводит к усложнению и удорожанию устройств. Предлагаемый способ позволяет значительно упростить конструкцию реализующих его устройств и, соответственно, снизить затраты на их изготовление. Способ осуществляется следующим образом. На дебалансах 2 (фиг.2) при помощи механических, пневматических, гидравлических,электромагнитных или иных известных механизмов создаются вращательные знакопеременные колебания относительно осей А,жестко соединенных с платформой 1 и шарнирно с дебалансами 2. При этом возникающие силы инерции создают на платформе 1 крутящий момент,который посредством кинематических связей передается потребителю(генератор тока,теплогенератор, компрессор, насос и другие). Вращательные колебания дебалансов 2 осуществляют симметрично относительно касательных линий к траектории вращения платформы 1 вокруг общего центра А, то есть обеспечивается совпадение максимальных значений силы инерции ин и плеча . Вращательные колебания дебалансов 2 осуществляют с амплитудным углом поворота не более 180. Колебания в этом диапазоне обеспечивают однозначные крутящие моменты от сил инерции. Дебалансы 2 располагают на платформе 1 попарно симметрично относительно оси вращения О. Для пар дебаластов 2 (фиг.2) с осями вращательных колебаний в точках А 1-А 5, А 2-А 6, А 3 А 7, А 4-А 8, геометрические размеры звеньев и их массы для снижения осевых нагрузок на подшипниковые опоры необходимо выбирать одинаковыми. Операцию вращательных колебаний на каждом дебалансе 2 осуществляют асинхронно для обеспечения преодоления так называемых мертвых точек. Практическое применение устройств,реализующих предлагаемый способ, очень широкое. Они могут применяться для преобразования вращательного движения и колебаний возобновляемых источников энергии (энергия рек и водосбросов,ветра,приливов и отливов,гидротурбины,ветродвигатели,вибрации транспортных средств и другие) как передаточные механизмы между гидротурбинами,ветродвигателями, колебательными системами и генераторами тока,теплогенераторами,компрессорами, насосами и многими другими механизмами. Колебания с угловой скоростью , которая зависит от частоты колебаний дебаланса и угла поворотав соответствии с кинематической схемой привода. При вращении дебаланса 2 из одного крайнего положения в другое и наоборот угловая скорость будет менять направление,но возникающая импульсная сила инерции ин будет всегда направлена радиально от центра вращения дебаланса 2, принимая нулевые значения в крайних точках. Значение мгновенной силы инерции можно определить по известной зависимости ин 2. Так как, все оси вращения расположены вертикально, то влияние сила тяжести исключается,а силы, создающие колебания дебаланса 2, будут затрачиваться только на преодоление сил сопротивления среды и трения в шарнире А. При этом, под действием импульсной силы инерции ин будет создаваться соответствующий, направленный всегда в одну сторону, крутящий момент относительно центра О вращения платформы 1, в частности, против часовой стрелки на фиг.1. Мгновенная величина этого момента определяется произведением модуля силы инерции на плечо( ) и запишется в следующем виде Мин 2 . При этом величина импульсного крутящего момента будет меняться в зависимости от угла поворота дебаланса 2 от нулевого значения в крайних точка до максимума при 0 Ммакс 2. Следовательно,мощность создаваемая импульсными силами инерции на платформе 1 будет равнаМ 1,где- коэффициент потерь в подшипниках оси О, а 1, - угловая скорость вращения платформы 1. Если дебалансов 2 в механизме (фиг.2) будет несколько, и они будут одинаковыми по всем параметрам, то мгновенную мощность с учетом зависимости крутящего момента можно записать в виде 2 1, ,где- число дебалансов 2. Реальная мощность механизмов реализующих предлагаемый способ будет определяться интегральной суммой мгновенных мощностей от импульсных сил инерции всех дебалансов. Причем нулевые значения этих сил компенсируются инерционной массой платформы 1 или асинхронными колебаниями дебалансов 2. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ преобразования энергии центробежных сил инерции, основанный на операции вращения дебалансов, отличающийся тем, что он дополнен операцией изменения направления вращения путем создания вращательных колебаний дебалансов,установленных на подвижных осях на платформе,которая вращается вокруг обшей оси и передает крутящий момент энергетическому или силовому устройству. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вращательные колебания дебалансов осуществляют симметрично относительно касательных линий к траектории вращения платформы вокруг общего центра. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вращательные колебания дебалансов осуществляют с амплитудой, обеспечивающей однозначные крутящие моменты от сил инерции. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дебалансы располагают на платформе попарно и симметрично относительно общей оси. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что операцию вращательных колебаний дебалансов осуществляют асинхронно. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что операцию вращательных колебаний дебалансов осуществляют при помощи механических и/или пневматических, и/или гидравлических, и/или электромагнитных механизмов.