Пневмонасос. Форсирование стирлинга (изобретение)

"Меня просят доступно объяснить" - описание процессов

Меня просят доступно объяснить, как работает нами придуманный генератор рабочего тела. Понимаю их сомнения - если подобная схема до сих пор используется для питания парового котла водой. Поэтому прежде чем начать рассказывать, чтобы поняли все надо напомнить, как получается пар в паровом котле потому, что наш генератор рабочего тела работает также. Правда, есть одно отличие, в качестве рабочего тела в генераторе используется атмосферный воздух, а не вода как обычно. Почему именно воздух приведу пример – Воздух, прежде всего самый доступный природный материал, воздух можно использовать для горения топлива, физические свойства хорошие. Смотрите, прежде чем получить пар в котле воду надо готовить, нагреть, а затем подать в котел.
Сам процесс получения пара в котле долгий, дорогой и опасный. А в нашу барокамеру воздух можно подать прямо из атмосферы. При нагреве воздуха моментально увеличивается давление в барокамере. Полученное рабочее тело в барокамере тут же можно использовать для работы механизма. В совокупности весь процесс получения рабочего тела в барокамере мгновенный, дешевый, безопасный и экологически чистый. Ведь физические свойства газа давно используются для работы двигателя Стирлинг. Такой двигатель считают лучшим. Наш вариант генератора искали всем миром потому, что оно сулило многое. Проблема была бы решена, если бы знали как подать атмосферный воздух в барокамеру. А способ нагнетания компрессором воздуха в барокамеру не давал желаемого результата. До сих пор в голову никому не приходило, что воздух в барокамеру можно подавать двумя способами. Ведь давно в барокамере использовали шлюзовую камеру. Через шлюзовую камеру в барокамеру, находящуюся под давлением, можно подавать что угодно: газ, жидкость, твердые вещества. Шлюзовая камера есть на подводной лодке, на космическом корабле, даже в быту его называют тамбур. Как пользоваться шлюзовой камерой думаю не надо рассказывать, а вот в описание работы нашей пневмосистемы нет напоминаний о шлюзовой камере. Что делать, если такие правила при оформлении заявки на изобретение. Шлюзовую камеру назвали насосом. В каждом насосе по две шлюзовые камеры. Если внимательно посмотрите нашу пневмосистему, то увидите что цилиндр насоса это и есть шлюзовая камера. Роль крышки шлюзовой камеры выполняют клапана, а через золотник уравновешивается давление в шлюзовой камере с давлением в барокамере поочередно и поочередно снимается давление в шлюзовой камере в атмосферу через турбокомпрессор (который в схеме не указывается). Поршень в шлюзовой камере служит для принудительного перемещения атмосферного воздуха через клапан в барокамеру для нагрева. Для перемещения воздуха достаточно небольшого усилия, поэтому поршневая система должна быть как можно легче. На схеме процесс перемещения воздуха из атмосферы в барокамеру выглядит как работа поршневого насоса высокого давления. А результат работы более эффективный потому, что поршневая система начинает работать с двойным - тройным усилием. Приведу пример: Представьте – в насосе шток, соединяющий все поршня, судном, а поршня парусом. Теперь поршневая система в насосе выглядит как парусник, с тремя парусами который так легко носится туда – сюда. Первое усилие у рабочего насоса это сам пневмопривод. Второе усилие, когда рабочее тело поступает из барокамеры в шлюзовую камеру. А третье усилие, когда атмосферный воздух нагнетается в шлюзовую камеру турбокомпрессором, отсутствующим на схеме. Насос главного двигателя работает также, но на практике его называют пневмотаранное устройство.  Для сравнения приведу пример: воду в паровой котел тоже можно подавать двумя способами, а на практике применяется только один способ, второй же способ это сообщающиеся сосуды. Нами предложенная пневмосистема, может работать в замкнутом режиме с упругим газом. Внутри барокамеры может гореть любой вид топлива, а продукт сгорания топлива можно использовать для работы механизма. Вот вам три варианта работы нашего генератора рабочего тела.

История изобретения

В наше время всех просят экономить энергию, для этого предлагают энергосберегающие технологии и устройства. У нас есть дешевое техническое решение для экономии энергии по-крупному или энергию получать даром у природы. Приведу пример. Раньше паровоз вывели из эксплуатации из-за низкого кпд парового котла. Но паровая машина до сих пор является лучшим изобретением для транспорта. Смотрите, все виды транспорта на земле сейчас не могут работать без парового котла потому, что в котле получают специальное топливо для работы двигателя. А двс по всем показателям хуже, чем паровая машина. Логично было бы, если в первую очередь улучшили кпд парового котла. В 1968-ом году предложил техническое решения для безопасной эксплуатации парового котла, которое еще и повышало кпд. Это понял позже, тогда хотел лишь облегчить труд кочегара – отца. Сама идея выглядит так – знаете автопоилку для птиц, то есть перевернутая бутылка с водой над тарелкой. Вот почти такой вариант подачи воды в паровой котел предложил. Устанавливаем бак с водой над паровым котлом, а вода (кипяток) самотеком вытекает в котел и держит заданный уровень воды в котле. Это своего рода дешевый, безотказный автомат. Бак дешевле, чем специальный насос высокого давления, а ресурс работы без ограничения. В 1972-ом году проходил трудовую практику на пароходе. Тогда и появилось желание сделать идеальный рабочий котел, в котором можно было бы превратить продукт сгорания любого вида топлива в рабочее тело. К этому времени знал много способов, известных науке, для повышения эффективности использования топлива в работе двигателя, а так же разные системы которые используются в работе двигателя и двигатели разной конструкции. Учитывая все это, представил себе: если у дизеля двс камеру сгорания в цилиндре сделать как отдельное устройство в виде рабочего котла внутреннего сгорания. Этим способом мы вернули бы силовой установке классическую схему паросиловой установки, проверенную в работе временем. А рабочий котел получился бы компактным, дешевым, экологически чистым с высоким кпд. Но для этого надо было решить одну проблему, как подать воздух в область горения топлива внутри котла, а компрессор для такого вида работы нельзя было использовать. Помог случай. На службе, на тренировке водолазов в барокамере меня осенило, что воздух в котел не надо нагнетать, а надо перемещать через шлюзовую камеру. Теперь смоделировать подходящую пневмосистему, не составило труда. Преподаватель марийского технического вуза Сальников Владимир Константинович помог оформить заявку на изобретение. Получил патент на пневмосистему для рабочего котла. Надо заметить – в силовой установке рабочий котел является основополагающим узлом как генератор – аккумулятор рабочего тела. От продолжительности ее работы определяется качество всей установки. Теперь для работы нашего котла не угрожает энергетический голод. Если  в те далекие времена котлы могли работать на всех видах топлива, то для нашего достаточно иметь атмосферный воздух и тепловую энергию Солнца, а это есть относительно бесконечный расходный материал. Планета Земля от Солнца за три недели получают столько тепловой энергии, если сжечь разом все виды углеводородного топлива на Земле. Поэтому все живое на земле сохранилось благодаря энергии солнца. Живые существа можно представить как чудо технических творений созданных природой. Мы – люди «разумные» существа лезем со своими умностями против вселенского разума. И в конце концов планета найдет способ как избавится от нас – паразитов, если мы сами себя раньше не уничтожим. Пора нам всем начать жить в гармонии с природой. Может быть, точка невозврата еще не пройдена. В нашей барокамере чисто по-природному варианту даром всегда можно получить рабочее тело (ветер) для работы пневмомашины. А барокамеру со всеми вспомогательными механизмами полностью можно изготовить из стекла, керамики, полимера итд. Использовать можно на всех видах транспорта в любой среде. Барокамера запускается в работу с одной искры и будет готова к работе через 2 минуты в любой мороз. Так уж повелось, что изобретатели России не нужны. В лучшем случае внедрят в производство иностранную технологию. Хотя казалось бы может сделать любой токарь. Хотел сам начать собирать двигатель. Купил токарный станок, но не повезло – стал инвалидом. История России повторяется: И. И. Ползунов придумал паровую машину, а начали производить в Англии. Нашу барокамеру, думаю, тоже начнут производить где-то заграницей, вот только когда? Так много мыслей в голове – хоть рисуй как Да Винчи. Люди обленились, им подавай готовое. А промышленность наша на нашем двигателе заработать не может, уж слишком дешевый получается.

Заявка 2005139965/06, 20.12.2005 Дата публикации 27.06.2007 Опубликовано 10.11.2007 Бюл. № 31.

Описание изобретения - пневмонасоса

F04B 9/12 (7)
ПНЕВМОНАСОС
Изобретение относится к области вспомогательного оборудования для паросиловых установок и может быть также использовано в насосостроении.
Известны пневмонасосы (см. патент РФ №208880 ) содержащие размещенные в корпусе две камеры с установленными в них и соединенными общим штоком двумя поршнями, разделяющими камеры на рабочую и приводную части.
Недостатком их является то, что при относительно невысоких температурах рабочего тела их работа является малоэффективной.
Известен также пневмонасос ( см. А.С. СССР №1753026 ), содержащий корпус с приводным пневмоцилиндром двустороннего действия, включающим поршень и две приводные камеры, подключенные к золотнику для попеременного соединения каждое из них с источником рабочего тела и с выходом отработанного рабочего тела.
Недостатком известного пневмонасоса является то, что при низких температурах его работа также малоэффективна.
Технической задачей, на достижение которой направлено изобретение является повышение КПД паросиловой установки в целом и обеспечение ее устойчивой работы при относительно низких температурах рабочего тела и при невысоком давлении.
Поставленная задача решается за счет того, что пневмонасос выполнен из двух частей: рабочего насоса и насоса главного двигателя. К известной совокупности существенных признаков, включающей приводной пневмоцилиндр двустороннего действия, соединенный пневмопроводами с золотником добавлен насос главного двигателя, а приводной пневмоцилиндр выполняет функции дополнительного золотника, управляющего основным золотником. Полученная таким образом новая совокупность признаков отвечает критерию «новизна».
Предложенная новая совокупность признаков позволяет использовать рабочий насос в качестве пускового устройства, используя при этом рабочее тело с относительно низкой температурой и с относительно низким давлением, а после того, как рабочий насос выходит на рабочий режим, в работу включается насос главного двигателя, осуществляющий основную работу. Кроме того, пневмолинии соединяют приводной пневмоцилиндр с золотником таким образом, что приводной пневмоцилиндр кроме своих основных функций выполняет еще и функцию дополнительного золотника, управляя при этом работой основного золотника. Обнаруженные таким образом новые свойства новой совокупности признаков, а именно:
-разделение работы пневмонасоса на два режима : пусковой и основную работу; -выполнение приводным пневмоцилиндром функций дополнительного золотника; -возможность реализации пневмонасоса из полимерных материалов
доказывают в силу своей неизвестности у аналогичных устройств соответствие критерию «изобретательский уровень»
На чертеже приведена схема предложенного пневмонасоса.
В целом пневмонасос состоит из двух частей: рабочего насоса, необходимого для запуска или вывода на рабочий режим второй части - насоса главного двигателя.
Рабочий насос состоит из корпуса 1 с приводным пневмоцилиндром 2 двустороннего действия, включающим поршень 3 выполненный в виде цилиндрического золотника и два рабочих цилиндра 4 и 5, которые при помощи приводных пневмолиний 6 и 7 подключены к приводному пневмоцилиндру 2 и к золотнику 8, необходимому для переключния хода поршня 3 посредством пневмолиний 9 и 10. Клапаны 11,12,13, и 14 образуют клапанный узел, переключающий поток газа от линии всасывания в рабочие цилиндры 4 и 5 и из рабочих цилиндров 4 и 5 в линию нагнетания. Рабочие поршни 15 и 16 находятся в рабочих цилиндрах 4 и 5 и соединены штоками 17 и 18 с поршнем 3. Золотник 8 содержит цилиндрический корпус 19. два поршня 20 и 21, соединенные между собою штоком 22 и другим штоком 23 с приводным поршнем 24 приводной камеры 25 золотника 8. Отводящая пневмолиния 26 выводит отработанное рабочее тело через турбокомпрессор в атмосферу.
Насос главного двигателя пневмолиниями 27 и 28 через вентили 29 и 30 соединен с пневмолиниями 6 и 7 соответственно и содержит корпус 31 с клапанным узлом, цилиндра 32 и состоящим из клапанов всасывания 33, 34 и клапанов нагнетания 35, 36. Цилиндр 32 разделен на две аналогичных камеры 37 и 38 с поршнями 39 и 40, соединенными между собою штоком 41. Клапанный узел соединен с линиями всасывания и нагнетания. Через пневмолинию 42 рабочее тело поступает в устройство.
Работает пневмонасос следующим образом. При запуске рабочего насоса вентили 29 и 30 должны быть закрыты. Пусть в исходном положении поршни 20, 21 и 24, а также поршни 15, 3 и 6 находятся в крайнем правом положении. При подаче иод давлением рабочее тело через пневмопроводы 42 и 7 уравновешивает давление в рабочем цилиндре 5 и подается в приводной пневмоцилиндр 2. Под давлением поршень 16 начнет перемещаться влево, перемещая связанные с ним поршни 3 и 15. При крайнем левом (см. чертеж) положении поршней 15, 3, и 16 образуется соединение через пневмопровод 10 приводного пневмоцилиндра 2 с приводной камерой 25 золотника 8, благодаря чему поршень 24 начнет перемещаться влево, переключая тем самым поток рабочего тела от рабочего цилиндра 5 к другом) рабочему цилиндру 4 по пневмопроводу 6. Возврат в исходное (крайнее правое положение поршней 15, 3 и 16) происходит в результате подачи рабочего тела по пневмопроводу 6 в рабочий цилиндр 4, где давление уравновешивается и поршень 15 начнет перемещаться вправо. Жесткое соединение поршней 15, 3 и 16 обеспечит аналогичное перемещение поршня 16 вправо, вытесняя при этом отработанное рабочее тело через пневмопроводы 7 и 26 и далее через турбокомпрессор в атмосферу. В крайне правом положении поршня 3 открывается пневмопровод 9 и рабочее тело поступает в приводную камеру 25 золотника 8, за счет чего поршень 24 начнет движение вправо до упора и в крайнем правом положении перекроет пневмопровод 10, вытеснив при этом отработанный газ через выход 26 и турбокомпрессор в атмосферу. Таким образом полный цикл насоса двойного действия завершен и все элементы после возвращения в исходное состояние готовы к последующим циклам.
После выхода на рабочий режим, причем этот выход может осуществляться даже при незначительном перепаде давления рабочего тела и отработанного рабочего тела, открывают вентили 29 и 30 и далее синхронно с работой рабочего насоса начинает работать насос главного двигателя, который и выполняет основную нагрузку.
Формула изобретения.
Пневмонасос для паросиловой установки, содержащий рабочий насос, состоящий из приводного пневмоцилиндра двустороннего действия, включающего поршень и две приводные камеры при помощи приводных пневмолиний подключенные к золотнику для попеременного соединения каждой из них с источником рабочего тела и с выходом отработанного рабочего тела, а также два оппюзитно расположенных рабочих цилиндра, имеющих поршни, связанные при помощи штока с поршнем приводного пневмоцилиндра, снабженные клапанным узлом, отличающийся    тем, что в него включен насос главного двигателя, содержащий разделенный на две аналогичных камеры цилиндр с двумя поршнями, соединенными между собою штоком, а также клапанный узел, аналогичный клапанному узлу рабочего насоса и подключенный пневмолиниями через вентили к соответствующим пневмолиниям рабочего насоса, причем пневмолиний. соединяющие золотник с приводным пневмоцилиндром расположены таким образом, что последний выполняет функции дополнительного золотника, управляющего золотником для шлюзования и переключения направления хода приводного поршня золотника.