Аксиальный центробежный двигатель-насос. Центробежный двигатель

Центробежные двигатели. Энергия центробежных сил инерции

Статья легализует центробежные двигатели, производящие работу за счет центробежной энергии окружающего пространства, закладывает основы для расчета и конструирования подобных двигателей и вносит вклад в теоретическую механику с революционным выходом в практику, а также позволяет покончить с 2-х вековым заблуждением и задержкой в создании двигателей на основе центробежной энергии пространства, а также уточняется применение законов сохранения: энергии, момента количества движения и количества движения (импульса). Прежде я должен ответить на критику моей статьи (Инженер №5, 2005), опубликованную в (Инженер №2, 2006). Практически вся публикация посвящена второстепенному фактору, а именно, энергии от сжимаемости жидкости, хотя я рассматривал несжимаемую и не имеющую вязкости идеальную жидкость, чтобы лучше выявить суть явления. Вот эту суть совершенно не понял наш критик. Собственно по существу моей работы он уделил внимание в нескольких расплывчатых фразах в конце публикации и причем выдал перл, показывающий полную свою безграмотность в механике и гидравлике, утверждая, что несжимаемая жидкость не обладает потенциальной энергией. Как известно, уравнение Бернулли чаще всего пишется именно для идеальной жидкости и первые два члена его выражают удельную потенциальную энергию несжимаемой жидкости: это энергия положения над заданным уровнем и энергия давления жидкости от силы тяжести. У нас также имеется столб жидкости, и благодаря центробежной силе создается давление на стенку сосуда, только не к центру Земли, о от центра вращения. Наш критик этого не знает. В общем это критика на уровне нерадивого школяра, не более. Далее, по существу нашей темы. Во Вселенной основным видом движения является вращение, ибо прямолинейное движение это только частый случай вращения, когда R=∞. Центробежные силы инерции (ЦБСИ) есть неизбежный спутник вращения массы относительно центра вращения. В качестве центра вращения может служить более массивное тело по сравнению с вращающимся рабочим телом. В этом случае вращение этих масс вокруг общего центра масс можно не учитывать и считать, что менее массивное тело вращается относительно неподвижного массивного. Может быть другой случай, когда две равные массы (гантель), вращаются вокруг их общего центра масс. При этом противоположно направленные ЦБСИ уравновешивают друг друга и никакой массы в центре вращения не требуется. Мы этот вариант рассматривать не будем. В настоящее время не редко считается, что ЦБСИ являются одиночной силой не имеющей своего антипода по сравнению, скажем, с электромагнитными (+, -). Однако, в соответствии с 3-им законом Ньютона, все равно необходима противонаправленная центростремительная сила (ЦСС), и в качестве ее могут выступать электромагнитные силы, в виде связующей с центром вращения нити, стержня и др. Однако, у ЦБСИ есть свой истинный антипод. это сила гравитации (тяжести). Силы гравитационного притяжения масс и уравновешивающие их ЦБСИ, сопутствующие вращению этих масс относительно общего центра тяжести, играют определяющую роль во Вселенной, небесной механике. На их взаимодействии действуют звездные системы. Эти силы дополняют друг друга и образуют единое гравиинерционное взаимодействие, одно из 4-х известных во Вселенной. Об этом говорит и факт единого заряда данного взаимодействия, а именно масса тел, ибо гравитационная и инерционная массы равны между собой. Это одна и та же масса. В обычной механике эти силы могут взаимодействовать с силами других взаимодействий, т.к. известные 4 взаимодействия существуют в природе во взаимосвязи между собой, поэтому ученые и пытаются разработать теорию единого поля, пока что не очень успешно. В конечном счете, сколько бы промежуточных звеньев в системе не было, ЦБСИ вращающегося тела все таки в конечном счете взаимодействуют с массой второго тела (центром вращения),замыкаются на нем, на силе гравитации.

Таким образом произошло преобразование вращения в прямолинейное движение, момента количества движения (МКД) в количество движения (КД), один закон сохранения исчез и превратился в другой, действие одного ЗС прекратилось и началось действие другого, т.е. произошла трансформация 2-х законов сохранения. Этот процесс обратимый (рис. 1в): линейное движение может трансформироваться во вращение, если тело приобретет связь с центром вращения, расположенным на большой массе М. Со времен Ньютона на это явление не обращалось внимания, а ЗС считали незыблемым. Говорят, если мы оборвали связь, то уходящее по касательной тело имеет плечо относительно центра вращения, равное радиусу вращение R и МКД сохраняется. С этим нельзя согласиться, ибо вращение прекратилось, ЦБСИ и ЦСС обнулились, тело стало свободным, народилось прямолинейное движение, да и центр вращения (большая масса) может уйти в пространство после момента обрыва связи, остается только виртуальная точка от него и можно вообразить бесконечное число таких виртуальных центров вращения. Если ЦБСИ=ЦСС, то система статична (рис. 1а), тело не перемещается вдоль радиуса. Поскольку ЦБСИ и ЦСС всегда должны быть равны между собой, то недостаток одной из них дополняется до равенства силой инерции, согласно принципу Даламбера. Одна из таких сил будет активной, если она превышает другую. Активная сила работает, ибо она осуществляет движение массы, преодолевая сопротивление другой силы. ЦБСИ, как и любая механическая сила, может вырабатывать кинетическую энергию, если она начнет работать, т.е. перемещать массу в направлении действия этой силы (рис. 2).

Чтобы тело под действием ЦБСИ начало двигаться по стержню от центра вращения, необходимо часть или всю ЦСС заменить на динамическую силу Даламбера (силу инерции), т.е. дать возможность телу набирать скорость и кинетическую энергию вдоль стержня за счет работы ЦБСИ при вращении этого тела. До сих пор считалось, что эта работа осуществлялась за счет работы привода, т.к. ЗСЭ считается незыблемым и методические указания рекомендуют студентам решать аналогичные задачи, исходя из ЗСЭ. Это заблуждение длится уже два века. Легко доказать, что работа привода вращения не превращается (не трансформируется) в работу перемещения тела от центра вращения вдоль радиуса, причем буквально одной фразой, а именно: произведение векторов окружного усилия от крутящего момента привода и перемещения (скорости), вдоль радиуса равно нулю, т.к. угол между ними равен 90?. Поясним проще. Это произведение есть работа (или мощность) по перемещению (скорости) рабочего тела вдоль радиуса, совершаемая приводом. Следовательно, привод не перемещает тело вдоль радиуса, т.к. его работа по радиусу равна нулю. Это действие совершает только ЦБСИ. Таким образом, ЦБСИ являются самостоятельным источником дополнительной к приводу энергии. Сказанное выше можно считать доказательством следующей теоремы об энергии ЦБСИ: энергия ЦБСИ массы вращающегося тела является самостоятельной энергией от действия этих сил и не является следствием преобразования энергии привода вращения тела. Эта теорема исключительно важна для развития перспективнейшего направления энергетики человечества и которое было упущено академической наукой в течение уже двух столетий. ЦБСИ являются неограниченным бестопливным (по сути дармовым) источником самой экологичной энергии, который спасет Землю и цивилизацию от удушья. Дело вовсе не в том, что работа ЦБСИ создает дополнительную энергию к энергии привода вращения, а в том, что для возбуждения ЦБСИ не требуется никакой затраты энергии. Достаточно раскрутить тело, сообщив ему кинетическую энергию вращения (окружную), ЦБСИ возникают в виде бесплатного приложения к этому вращению, и работа этой ЦБСИ уже производит бесплатную энергию как обычная сила механики. При первом впечатлении кажется, что налицо имеется нарушение ЗСЭ, т.е. «вечный двигатель». Однако это совсем не так. Еще Е. Мах, затем А. Эйнштейн утверждали, что силы инерции есть реакция массы Вселенной на ускорение тела. Наличие сил инерции говорит о том, что рассматриваемая система является открытой, не замкнутой, а формулировка ЗСЭ относится к замкнутой системе и силы инерции в механике до сих пор считают внутренними силами. В действительности ЦБСИ это внешняя сила системы или устройства. Сомневающимся все же может показаться, что энергия привода вращения преобразуется в центробежную энергию из-за возникающих сил Кориолиса при движении рабочего тела вдоль радиуса от центра вращения. Действительно, тело движется по радиусу и от привода вращения забирается энергия для преодоления сил Кориолиса, но дело в том, что эта энергия тратится только на увеличение окружной кинетической энергии тела

а - гидростатическое давление от ЦБСИ (потенциальная удельная энергия жидкости). В сечении II-II потенциальная энергия жидкости трансформировалась в кинетическую энергию струи после открытия задвижки. Эта энергия суммируется с энергией от скоростного напора жидкости ( ) и представляет дополнительную кинетическую энергию в результате работы ЦБСИ. Стоит только привести массу во вращение, как пространство (ГИ-поле) без энергетических затрат одаривает ее потенциальной энергией в виде бесплатного приложения, поэтому «вечным двигателем» тут и не пахнет. Вращающийся по инерции груз (без привода) под действием ЦБСИ будет перемещаться по стержню с увеличением радиуса вращения R при постоянной окружной скорости V (из-за действия ЗСЭ), при этом число оборотов будет падать, т.к. при R, n

0, V=const, поэтому и ЦБСИ

0, т.е. вращение превращается в прямолинейное движение. Таким образом, при вращении массы по инерции, количество энергии, получаемой от ГИ-поля является ограниченным в принципе. Чтобы количество выделяемой от ЦБСИ энергии со временем не уменьшалось, необходимо чтобы провод вращения поддерживал n=const. В этом случае от привода будет забираться энергия на увеличение окружной скорости V массы из-за увеличивающегося R вращения. Итак, выше мы установили, что пространство выделяет кинетическую энергию телу за счет работы ЦБСИ при движении тела от центра вращения. Это лишь одна сторона явления: не может быть так, чтобы пространство только выделяло ЦБ-энергию, но не поглощало бы ее. И это действительно происходит. Пусть работает ЦСС, преодолевая сопротивление ЦБСИ, путем перемещения вращающейся массы с окружной скоростью V к центру вращения. В этом случае, из-за уменьшения радиуса вращения R и неизменной окружной скорости V, угловая скорость вращения ? увеличивается, а значит, увеличивается и ЦБСИ. Таки образом работа ЦСС, преодолевая действие ЦБСИ, закачивается в пространство, увеличивая его потенциал, т.е. ЦБСИ. Эту закаченную энергию при желании можно извлечь, если заставить работать ЦБСИ, при этом угловая скорость будет падать в связи с увеличением радиуса вращения тела. Однако эту энергию можно и потерять, если оборвать связь (обнулить ЦСС). Тогда тело улетит по касательной с той же скоростью V, а ЦБСИ исчезнет, поглотится в пространстве вместе с закаченной энергией. Я полагаю, что она при этом превратилась в излучение торсионного поля. При наличии привода вращения с n=const энергия перемещения тела к центру вращения поглощается приводом в режиме рекуперации, ЦБСИ при этом уменьшается из-за уменьшения R, т.к.

Если же тело движется под действием ЦБСИ от центра вращения, то ЦБСИ (т.е. пространство) выделяет ЦБ-энергию. При этом ЦБСИ возрастает из-за увеличения R при n=const, и от привода забирается энергия на увеличение V, т.е. окружной кинетической энергии тела. Два века это создавало иллюзию, что на перемещение тела вдоль радиуса под действием ЦБСИ тратится энергия привода вращения, тогда как она тратится только на окружную кинетическую энергию тела, потому что в механике, согласно приведенной теореме, не существует теоретического механизма передачи энергии привода вращения на радиальное перемещение тела (технический аналог такого механизма – винтовая передача). Перемещение тела осуществляет ЦБСИ, энергетически не зависимая от энергии привода вращения. Когда работают ЦБСИ, силы Кориолиса отбирают энергию от привода вращения, увеличиваю V, и, наоборот, когда работают ЦСС, за счет сил Кориолиса окружная кинетическая энергия вращения возвращается приводу из-за уменьшения V при n=const. В итоге ЦБСИ можно создавать и увеличивать двумя способами: а) раскручивая массу приводом, энергия которого трансформируется в кинетическую энергию вращения без затрат на создание ЦБСИ; б) перемещением вращающейся массы к центру вращения, преодолевая сопротивление возрастающей ЦБСИ из-за увеличения угловой скорости, когда энергия перемещения тратится исключительно только на увеличение ЦБСИ, т.е. закачивается в пространство (при отсутствии привода вращения). Система с ЦБСИ не замкнутая и применять к ней ЗСЭ надо с осторожностью. Когда работают ЦБСИ, ЗСЭ в прежнем понимании неприменим, т.к. прирост энергии от действия ЦБСИ обеспечивает пространство, а не привод. Энергия выделяется пространством, когда движение тела совпадает с направлением ЦБСИ (от центра) и, наоборот, пространство поглощает энергию, когда движение тела противоположно (к центру). Поэтому ЦБСИ является внешней силой, а не внутренней, как до сих пор считается в механике. ЦБСИ есть проявление потенциальной энергии пространства, поэтому раскрученное тело уже обладает энергией большей, чем было затрачено приводом на его раскрутку. Это очень большая энергия, т.к. ЦБСИ ограничиваются только прочностью материала. Как же извлекать эту энергию для практических целей? Энергия ЦБСИ выделяется только при движении тела по радиусу от центра вращения, а т.к. реально радиус ЦБ-двигателя (генератора энергии) конечен, то энергию необходимо получать в циклическом процессе. Рабочее тело после выделения энергии должно возвращаться к оси вращения, замыкая рабочий цикл. Если рабочее тело будет периодически перемещаться вдоль радиуса от центра и к центру вращения, энергия будет выделяться и поглощаться пространством и выигрыша мы не получим, аналогично перемещению массы вверх-вниз в поле земного притяжения. Избыточную энергию мы получим, если выполним важнейшее условие: надо чтобы в циклическом процессе выделение энергии преобладало над ее поглощением. Этого можно добиться, если возврат рабочего тела с периферии к центру вращения осуществлять вне поля действия ЦБСИ любым способом, т.е. надо на возврате выключить или ослабить поле ЦБСИ, тогда работа ЦБСИ будет поступать на выход двигателя. Таким образом энергию можно извлекать только в неоднородном поле сил, в однородном поле получить избыточную энергию невозможно. На раскрутку рабочего тела и возникновение ЦБСИ требуется привод вращения, затраты энергии которого после совершения работы ЦБСИ можно рекуперировать т.е. снова возвратить приводу вращения, кроме потерь на тепло. Положительный баланс энергии в ЦБ-двигателе можно получить следующими способами: 1. преобразованием на периферии вращения рабочего тела в прямолинейное движение по касательной, т.е. обрыв связи, обнуление ЦСС; 2. замедлением вращения тела на траектории его возврата к центру вращения, т.к. при V

0, ЦБСИ также

0; 3. совместное использование обоих способов. Рабочим телом в ЦБ-двигателях может быть твердое тело, жидкость или газ. Вектор движения рабочего тела в ЦБ-двигателях необходимо еще и разворачивать в требуемом направлении. Проще это выполнить, если рабочим телом является жидкость или газ. В качестве примера рассмотрим одну разновидность двигателя с жидкостью в виде рабочего тела. ЦБ-ротор насоса засасывает, раскручивает и под действием ЦБСИ подает жидкость на периферию насоса, где через реактивные сопла раскрученная жидкость под гидростатическим давлением от ЦБСИ выбрасывается по касательной к ротору в сторону противоположную вращению, создавая реактивную силу для вращения ротора. На роторе происходит рекуперация энергии вращающейся жидкости и выделение дополнительной энергии от действия ЦБСИ. Реактивные сопла преобразуют гидростатическое давление ЦБСИ жидкости в кинетическую энергию струи и реактивную силу на соплах, а также разворачивают вектор ЦБСИ по касательной к ротору. Разворот вектора ЦБСИ по касательной обнуляет ЦБСИ на возврате жидкости к центру вращения и таким образом выполняется условие для положительного баланса выделяемой пространством бесплатной энергии. Выброшенная соплами жидкость теряет скорость, нагреваясь и стекая в картер двигателя, поступает к центру вращения ротора на вход ЦБ-насоса, замыкая рабочий цикл. Как видим двигатель прост по устройству и работает так. Стартер раскручивает ротор до оборотов начала самовращения, при которых вырабатываемая энергия от реактивных сил сравняется с энергией потерь (на тепло). Далее двигатель начинает вырабатывать избыточную мощность, набирая обороты из-за действия положительной обратной связи: небольшое случайное увеличение оборотов ротора увеличивает расход жидкости и ЦБСИ, (причем в квадратичной зависимости от оборотов), а значит и перепад давления на соплах, что увеличивает реактивные силы на роторе, которые в свою очередь увеличивают обороты ротора еще более и двигатель идет в разнос. Поэтому для двигателя необходим регулятор оборотов (регулятор расхода жидкости). В этом ЦБ-двигателе получается механическая энергия вращения, например для электрогенератора, и тепло в виде горячей жидкости. Впервые подобная установка была создана профессором Шаубергером (Австрия) и служила для обогрева и электроснабжения его дома. Практическим доказательством справедливости вышеизложенного являются и «летающие тарелки» Шаубергера, построенные в конце войны в Германии, которые не потребляли горючего и в которых рабочем телом в ЦБ-приводе служил вихрь воздуха с водой, видимо для увеличения массы рабочего тела. В 70-х годах в США механик по обслуживанию асфальтовых насосов Клемм заметил, что некоторые из них после выключения электроэнергии продолжали вращение. На этом факте им был построен ЦБ-двигатель мощностью 350 л.с. при весе 80 кг, который 9 суток беспрерывно крутился на стенде фирмы «Бендикс», работники которой считали, что источником энергии двигателя служила атомная энергия. Теперь мы видим как далеко от истины они были. Вскоре Клемм был убит, а материалы по двигателю были уничтожены или засекречены. Проводятся опыты и в наше время. Перспективы применения ЦБ-двигателей поражают воображение. ЦБ-двигатели являются неограниченным бестопливным источником самой экологичной энергии, который спасет Землю и цивилизацию от удушья, ЦБ-двигатель идеален для автомобилей и других видов транспорта. Самолеты без горючего могут крутиться сутками вокруг шарика. ЦБ-двигатели можно использовать стационарно и в передвижном варианте для силовых установок, вырабатывающих механическую, электрическую и тепловую энергии. Их можно использовать в качестве самодействующих насосов, не потребляющих обычной энергии. Вихревые «летающие тарелки» заменят вертолеты. Теплогенераторы решат проблемы ЖКХ, исключат дорогие теплосети, энергия станет топливонезависимой. Удивительно, как же получилось, что в течение 2-х веков ученые прошли мимо такого мощного и, можно считать, идеального источника дармовой энергии и, несмотря на уже накопленный опыт энтузиастов в этом вопросе, официальная наука не реагирует до сих пор? Причин здесь много:

1. Слепая и примитивная вера в ЗСЭ, в частности, что энергия в механической системе обеспечивается приводом, а от сил инерции избыточной энергии получить невозможно. 2. Считалось, что ЦБСИ являются внутренними силами и система с ЦБСИ – замкнутая, а поэтому к ней применимо определение ЗСЭ. 3. Не было четкого понятия, что ЦБСИ только сопутствуют вращению массы и возникают без затрат энергии привода, в виде бесплатного приложения. 4. Не считалось, что ЦБСИ, как любая другая сила, может производить энергию при движении массы совершенно независимо от других сил и привода, т.е. это обычная механическая сила. 5. При поверхностном анализе казалось, что, при движении массы от центра вращения под действием ЦБСИ, энергия привода затрачивается как бы на увеличение ЦБСИ, хотя в действительности энергия привода тратилась только на увеличение окружной кинетической энергии (увеличение V). 6. Считается, что после корифеев развивать их работы нам грешным-дело неблагодарное, ибо они все сливки уже сняли и славы на этом поприще не заработаешь. 7. Несовершенная организация науки. 8. Отрицательное отношение у сильных мира сего к революционному преобразования существующей энергетики: пока не сожгут все запасы топлива, будут активно препятствовать новому. Поэтому здесь нужна политическая воля государства и ООН, как при освоении атомной энергии. ЦБ-двигатели не нарушают ЗСЭ, поэтому не являются «вечными», и поэтому подлежат беспрепятственному патентованию. Не патентование таких двигателей является преступлением перед человечеством, тем более, что такие двигатели могли появиться еще во времена Ньютона. Группа в АН по борьбе с антинаукой подлежит немедленному расформированию, ибо она есть официозная лысенковщина. По сути своей она является форпостом международной термоядерной мафии, которая не дает развиваться альтернативной энергетике, более дешевой и экологичной. 50 лет нам обещают море энергии, а воз и ныне там, пожирая средства, отпускаемые на науку. Жизнь сама отсеет ошибочные теории. Судьями должно быть все научное сообщество и практика. Передний край науки должен быть очищен от запретов престарелых академиков со взглядами начала прошлого века.

Автор: Пузанов Борис Иванович. Адрес: 670009, г. Улан-Удэ, ул. Гастелло 4-50. Образование: высшее, инженер-механик. Место работы: г. Улан-Удэ, ОАО Улан-Удэнский авиационный завод. Должность: инженер-конструктор.

chaos314.narod.ru

Центробежный усилитель мощности двигателя

Изобретение относится к механике и может быть использовано в энергетике и применено с двигателями и механизмами различных мощностей. Технический результат состоит в повышении мощности. Центробежный усилитель мощности двигателя может крепиться на свободные концы двусторонних валов двигателей, на выходные валы редукторов и коробок передач, на транспортные колеса и вращающиеся валы. Он может быть изготовлен как отдельная машина в отдельном корпусе с собственным вращающимся валом с широким диапазоном мощностей и скоростей вращения. В центробежном усилителе мощности применены две пружины кручения и четыре центробежных груза. Пружины кручения витками расположены на втулках, которые расположены на валу двигателя. Один конец пружин кручения закреплен на вертикальной диагонали ромба, а на их вторые концы подвешены Z-образные фигуры, на которых подвешены на стропах центробежные грузы. Развиваемая мощность в эксперименте составила 61 Вт, а его коэффициент усиления составил 6,8. 1 ил.

Область техники, к которой относится изобретение.

Центробежный усилитель мощности двигателя относится к области энергетики. Центробежный усилитель мощности двигателя может крепиться на свободные концы двусторонних валов двигателей, выходные валы редукторов, коробок передач, транспортные колеса, вращающиеся валы. Он может изготовляться как отдельный механизм с собственным вращающимся валом с широким диапазоном мощностей и скоростей вращения. Центробежный усилитель мощности найдет применение к различным мощностям двигателей и механизмов.

Сущность изобретения.

Целью изобретения является увеличение мощности двигателя за счет центробежной силы вращающихся центробежных грузов.

Центробежный усилитель мощности двигателя, показанный на чертеже, состоит из усеченного ромба 1. В центре ромба сделано отверстие. На вертикальной диагонали ромба, на одинаковом расстоянии от центра, сделаны два отверстия по диаметру пружинной проволоки. В эти отверстия вставляются свободные концы винтовых пружин кручения 2 и 3. На этих концах пружин сделана резьба под круглые гайки 4 и 5. Вторая сторона свободных концов пружин 2 и 3 имеет по два смежных угла по 73°. На концах этой стороны пружин сделана резьба под гайки 6 и 7, в которых сделаны отверстия под винты 8 и 9. Раствор сторон пружин кручения составляет 70°. Угол наклона пружинной проволоки, где крепятся концы проволоки гайками 4 и 5, к вертикальной диагонали ромба составляет 15°. Стороны витков пружин кручения, где крепятся гайки 4 и 5, изогнуты на определенном расстоянии перпендикулярно плоскости витков. Проведем сборку центробежного усилителя мощности на свободный конец двустороннего вала электродвигателя. На вал электродвигателя 10 надеваем для нагрузки стальной круг, затем зажимную шайбу с наружным диаметром, большим наружного диаметра витков пружин 2 и 3, затем втулку 11, на нее надеваем винтовую пружину кручения 3, затем надеваем на вал электродвигателя ромб 1, конец пружины 3 вставляем в отверстие ромба и крепим гайкой 4. Затем надеваем вторую втулку 11, на нее вторую винтовую пружину кручения 2, ее конец вставляем в отверстие ромба и крепим круглой гайкой 5. Снова надеваем на вал электродвигателя вторую зажимную шайбу с наружным диаметром, большим наружного диаметра витков пружины 2, и закручиваем зажимную гайку. Витки пружин 2 и 3 находятся на втулках 11 и имеют свободный шарнирный ход. Ромб зажимается гайкой на валу электродвигателя через две втулки 11 и две зажимные шайбы. Сползание пружин 2 и 3 с втулок 11 ограничивают зажимные шайбы. На изогнутую сторону пружин 2 и 3 надеваем рычаги 12 и 13. Наклон этих рычагов к стороне пружин составляет 53°. В этих рычагах проделаны отверстия, одним отверстием рычаги надеваются на пружины 2 и 3, во вторые отверстия вставляем алюминиевые трубки 14 и 15. На вторые концы алюминиевых трубок вставляем рычаги 16 и 17, на которые вешаются центробежные грузы 18 и 19 при помощи стропов 20 и 21. В алюминиевых трубках 14 и 15 с торца проделаны вертикальные пазы и проделаны горизонтальные отверстия под винты 22 и 23. При помощи винтов 22 и 23 на алюминиевых трубках крепим детали 24 и 25 и стропы 26 и 27, на стропы вешаем центробежные грузы 28 и 29. На свободный конец пружины 2 накручиваем гайку 6 и при помощи винта 8 крепим деталь 24, гибкую связь 30 и гибкую связь 31. Гибкая связь 30 пропущена через отверстие ромба 1, гибкая связь 31 пропущена через отверстие детали 12.

Угол наклона гибкой связи 30 к горизонтальной диагонали ромба составляет 127°. В детали 24 проделан продольный открытый паз. Деталь 24 удерживает Z-образную фигуру с центробежными грузами в плоскости вращения. Гибкая связь 31 предотвращает сползание Z-образной фигуры по пружинной проволоке 2. На свободный конец пружины 3 накручиваем гайку 7 и при помощи винта 9 крепим деталь 25, гибкую связь 32 и гибкую связь 33. Гибкая связь 33 имеет угол наклона к диагонали 127°. Гибкая связь 33 пропущена через отверстие ромба 1, а гибкая связь 32 - через отверстие детали 13. В детали 25 проделан открытый паз. Назначение детали 25, гибких связей 32 и 33 аналогично назначению деталей 24, 31, 30.

Принцип работы.

При вращении центробежного усилителя мощности по часовой стрелке (см.чертеж) центробежные грузы 19 и 28 слева от вертикальной диагонали ромба, 18 и 29 справа от вертикальной диагонали ромба при помощи центробежных сил вытягивают стропы, раскручивают пружины 2 и 3 и при этом создают пару сил в отверстиях крепления гибких связей 30 и 33 и пару сил в местах крепления пружин круглыми гайками. Эти две пары сил создают суммарный вращающий момент, и он направлен в сторону вращения двигателя по часовой стрелке. Суммарный вращающий момент создает дополнительную мощность двигателю.

Расчет центробежного усилителя мощности двигателя.

Расчет усилителя проведем по экспериментальным данным. При эксперименте использовался электродвигатель мощностью 250 Вт, напряжением -220 В, 1500 оборотов в минуту.

Для подсчета мощности применялся амперметр переменного тока на 3 А. На вал электродвигателя насажена нагрузка.

Расчет центробежных сил проведем для центробежных грузов 19 и 28. Для центробежных грузов 18 и 23 силы будут аналогичны.

При вращении электродвигателя на центробежных грузах образуется сила

Fц=m·ω2·r,

m - масса центробежного груза, кг;

ω - угловая скорость вращения вала электродвигателя;

r - расстояние от оси вращения до центробежного груза, м;

P=5 г=0,005 кг;

для центробежного груза 19

r=90 мм=0,009 м

для центробежного груза 28

r=70 мм=0,007 м

центробежная сила для груза 19

Fц=m·ω2·r=0,0005·1502·0,09=1 кг

центробежная сила для груза 28

Fц=m·ω2·r=0,0005·1502·0,07=0,78 кг

1. Определим ток, затраченный на вращение центробежного усилителя и нагрузки. Центробежные грузы закреплены на вертикальной диагонали ромба:

грузы 28 и 29 на расстоянии	70 мм
грузы 18 и 19 на расстоянии	90 мм

I1=1,7 A

2. Определим ток, затраченный на вращение нагрузки при снятом с вала электродвигателя центробежного усилителя

I2=1,65 A

3. Определим ток, затраченный на вращение центробежного усилителя

I3=I1-I2=1,7-1,65=0,05 А

4. Определим мощность, затраченную на вращение центробежного усилителя

P1=I3·U·cosf=0,05·220·0,8=9 Вт

5. Определим ток, затраченный на вращение нагрузки и центробежного усилителя при действии центробежных сил

I4=1,3 A

6. Определим ток компенсации при действии центробежных сил

I5=I1-I4=1,7-1,3=0,4 А

7. Определим мощность, развиваемую центробежным усилителем

p2=I5·U·cosf=0,4·220·0,8=70,4 Вт

8. Определим полезную мощность, развиваемую центробежным усилителем

p3=p2-p1=70,4-9=61,4 Вт

9. Определим коэффициент усиления центробежного усилителя

Центробежный усилитель мощности двигателя, содержащий усеченный ромб, в центре которого сделано отверстие, на вертикальной диагонали ромба на одинаковом расстоянии от центра сделаны два отверстия по диаметру пружинной проволоки, в эти отверстия вставляются и крепятся гайками свободные концы пружинных проволок, которые изогнуты перпендикулярно плоскости витков винтовых пружин кручения, другие свободные концы пружинной проволоки имеют по два смежных угла по 73°, раствор сторон пружинных проволок на винтовых пружинах кручения составляет 70°, винтовые пружины кручения расположены по разные стороны усеченного ромба, витки винтовых пружин кручения надеты на втулки, которые надеваются на вал двигателя, с обеих сторон втулок расположены зажимные шайбы, которые зажимаются зажимной гайкой, наружный диаметр зажимных шайб больше наружного диаметра витков винтовых пружин кручения, на свободные концы изогнутых сторон пружин кручения надеты рычаги, по концам которых сделаны цилиндрические отверстия, во вторые отверстия рычагов вставляются алюминиевые трубки перпендикулярно рычагам, на вторые концы алюминиевых трубок надеваются рычаги перпендикулярно алюминиевым трубкам, на этих рычагах на стропах вешаются центробежные грузы, одна из сторон алюминиевых трубок выпущена из рычагов и в них сделаны вертикальные пазы, перпендикулярно пазам в трубках проделаны горизонтальные отверстия, в этих отверстиях при помощи винтов крепятся плоские детали и стропы, на которые вешаются центробежные грузы, на свободных концах изогнутой части винтовых пружин кручения расположены гайки, в которых проделаны горизонтальные отверстия, в этих отверстиях при помощи винтов закреплены плоские детали и по две гибкие связи, одни гибкие связи соединены с отверстиями, расположенными на горизонтальной диагонали ромба, эти гибкие связи имеют угол наклона к горизонтальной диагонали ромба 127°, вторые гибкие связи соединены с рычагами ромба, которые расположены на пружинных проволоках, угол наклона этих рычагов к пружинной проволоке составляет 53°, отверстия на горизонтальной диагонали ромба расположены на одинаковом расстоянии от центра.

www.findpatent.ru

Аксиальный центробежный двигатель-насос

Изобретение относится к насосостроению. Двигатель-насос содержит корпус, смонтированный в нем статор (С) электродвигателя и рабочее колесо (РК), являющееся ротором (Р) электродвигателя. Магнитопровод Р выполнен шихтованным из электротехнической стали с короткозамкнутой алюминиевой обмоткой и впрессован в изготовленное из легкого алюминиевого сплава РК. С представляет собой аксиальный магнитопровод с пазами, в которые уложена трехфазная обмотка. Для уменьшения зазора между С и Р по периметру С выполняются кольцевые канавки полукруглого сечения, в которые укладываются диэлектрические тела качения. По периметру РК также выполняются кольцевые канавки полукруглого сечения, посредством которых РК надевается на диэлектрические тела качения с возможностью вращения. За счет полученного таким образом уменьшения зазора, ограниченного только состоянием поверхностей С и Р, уменьшаются магнитное сопротивление и токи, необходимые для создания требуемого магнитного потока. Требуемое сечение проводов обмоток благодаря этому уменьшается, массогабаритные показатели агрегата улучшаются, его стоимость снижается, потери энергии уменьшаются, КПД повышается. Также предотвращается перекос Р относительно С, что повышает надежность работы насосного агрегата в целом. Выполнение тел качения из диэлектрика уменьшает нагрев перекачиваемой жидкости за счет снижения потерь на вихревые токи и магнитный гистерезис в телах качения. 3 ил.

Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано, например, для насосной техники по перекачке жидкостей.

Известен насос аксиальной конструкции для перекачки нефтепродуктов (см. патент №2098667, 1997 г., Бюл. №34, авторы Гайтов Б.Х., Копелевич Л.Е., Письменный В.Я.), содержащий корпус, смонтированные в нем статоры электродвигателя и рабочее колесо насоса, являющееся ротором электродвигателя и выполненное в виде связанных между собой двух роторов-дисков, расположенных между двумя торцовыми поверхностями двух статоров электродвигателя с необходимыми воздушными зазорами, причем один из статоров электродвигателя является отключаемым от сети питания независимо от другого, а насос снабжен установленным в корпусе на подшипниках валом, на котором закреплено рабочее колесо. В современном представлении магнитопроводы статоров и роторов описанного выше насоса являются аксиальными, поскольку магнитные потоки статоров и роторов направлены вдоль их общей оси.

Однако такая конструкция насоса не предусматривает защиту статорной обмотки от вредного механического и химического воздействия перекачиваемой жидкости, что может привести к повреждению изоляции обмотки статора с последующим коротким замыканием обмотки. Существенным недостатком такого насоса является наличие массивных роторов-дисков, изготовленных из конструкционной стали, приводящее к неоправданно большим потерям мощности на вихревые токи в массиве роторов-дисков и магнитный гистерезис, что приводит к сильному нагреву ротора и, следовательно, к большим потерям энергии и существенному снижению КПД насоса. Отсутствие обмоток на роторах-дисках снижает энергетические показатели насоса в целом. Кроме того, стальные массивные роторы-диски обладают большой массой, вследствие чего ухудшают массогабаритные показатели насосного агрегата в целом. Роль обмоток здесь выполняет конструкционная сталь, имеющая большое активное сопротивление. Вал, соединяющий роторы такого насоса, должен иметь достаточно большой диаметр и соответственно большую массу для передачи крутящих и изгибающих моментов, осевых и радиальных усилий, что также приводит к ухудшению массогабаритных показателей насоса.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по физической сущности и достигаемому результату является аксиальный центробежный двигатель-насос (см. патент №2284426 (РФ), 2006 г., Бюл. №27, авторы Гайтов Б.Х., Кашин Я.М и др.), содержащий корпус, смонтированный в нем статор электродвигателя, представляющий собой аксиальный магнитопровод с пазами, в которые уложена трехфазная обмотка, и рабочее колесо насоса, являющееся ротором электродвигателя, причем статор электродвигателя герметично отделен от проточной части мембраной из диэлектрического материала. Магнитопровод ротора выполнен шихтованным из электротехнической стали с короткозамкнутой алюминиевой обмоткой и впрессован в изготовленное из легкого алюминиевого сплава рабочее колесо двигателя-насоса. Полученное таким образом свободно вращающееся рабочее колесо-ротор двигателя-насоса установлено на неподвижно закрепленной в корпусе оси.

Существенным недостатком такого аксиального центробежного двигателя-насоса является наличие большого воздушного зазора между магнитопроводами статора и ротора, приводящее к увеличению магнитного сопротивления, а, следовательно, к увеличению токов, необходимых для создания требуемого магнитного потока (тока намагничивания), то есть к увеличению требуемого сечения проводов обмоток и соответственно к ухудшению массогабаритных показателей аксиального центробежного двигателя-насоса, увеличению его стоимости и увеличению потерь энергии. Недостатком такого аксиального центробежного двигателя-насоса, как и любой аксиальной электрической машины, является также наличие большого осевого (аксиального) электромагнитного усилия, вызванного в результате притяжения ротора и статора. Это усилие ведет к преждевременному выходу из строя подшипниковых узлов, что уменьшает надежность работы двигателя-насоса, а наличие подшипниковых узлов, необходимых в прототипе для обеспечения возможности вращения ротора, усложняет конструкцию двигателя-насоса в целом. Кроме того, перекос ротора относительно статора, вызванный большим осевым (аксиальным) электромагнитным усилием, может привести к заклиниванию ротора, что снижает надежность работы насосного агрегата в целом.

Данное изобретение решает задачу уменьшения зазора между статором и ротором двигателя-насоса, улучшения его массогабаритных показателей, снижения стоимости и потерь энергии, повышения КПД, упрощения конструкции и повышения надежности насосного агрегата в целом.

Для этого по периметру статора двигателя-насоса выполняются кольцевые канавки полукруглого сечения, в которые укладываются диэлектрические тела качения, а по периметру рабочего колеса-ротора двигателя-насоса также выполняются кольцевые канавки полукруглого сечения, посредством которых рабочее колесо-ротор двигателя-насоса устанавливается на диэлектрические тела качения с возможностью вращения.

На фиг.1 изображен общий вид аксиального центробежного двигателя-насоса в разрезе, на фиг.2 - увеличенное изображение кольцевых канавок полукруглого сечения, на фиг.3 - сечения А-А и Б-Б.

Аксиальный центробежный двигатель-насос содержит корпус 1, смонтированный в нем статор 2 электродвигателя, представляющий собой аксиальный шихтованный магнитопровод с пазами, в которые уложена трехфазная обмотка 3, и рабочее колесо-ротор 4, по периметру которого выполнены кольцевые канавки 10 полукруглого сечения (фиг.2). Статор 2 электродвигателя герметично отделен от проточной части 5 насоса тонкой мембраной 6 из диэлектрического материала, а рабочее колесо-ротор 4, выполненное из легкого алюминиевого сплава, имеет шихтованный аксиальный магнитопровод 8, в пазы которого уложена короткозамкнутая обмотка 7. Рабочее колесо-ротор 4 посредством кольцевых канавок 10 установлено с возможностью вращения на диэлектрические тела качения 9, уложенные в кольцевые канавки 11 полукруглого сечения (фиг.2) по периметру статора 2.

Аксиальный центробежный двигатель-насос работает следующим образом. При подключении трехфазной обмотки 3 статора 2 электродвигателя к питающей трехфазной сети создается вращающий электромагнитный момент по общеизвестному принципу работы асинхронного двигателя, приводящий рабочее колесо-ротор 4 во вращение. При вращении рабочего колеса-ротора 4 жидкость в проточной части 5, увлекаемая рабочим колесом-ротором 4, также приходит во вращение. При этом на жидкость в проточной части 5 действуют центробежные силы, перекачивающие жидкость по общеизвестному принципу работы обычных центробежных насосов.

Предлагаемое изобретение, выполняя функцию насоса, как и прототип, в то же время в отличие от него позволяет: уменьшить зазор между статором и ротором двигателя-насоса за счет повышения жесткости конструкции, обусловленной большой опорной поверхностью рабочего колеса-ротора благодаря размещению тел качения по всему периметру статора и рабочего колеса-ротора, ограничив величину зазора только состоянием поверхностей (шероховатость и плоскостность) статора и ротора; улучшить массогабаритные показатели насосного агрегата, снизить его стоимость, упростить конструкцию и повысить надежность насосного агрегата в целом за счет выполнения двигателя-насоса без подшипников и вала (оси), а также снизить потери энергии и соответственно повысить КПД за счет выполнения тел качения из диэлектрика, уменьшая тем самым нагрев перекачиваемой жидкости за счет снижения потерь на вихревые токи и магнитный гистерезис в телах качения.

Аксиальный центробежный двигатель-насос, содержащий корпус, смонтированный в нем статор электродвигателя, представляющий собой аксиальный магнитопровод с пазами, в которые уложена трехфазная обмотка, и рабочее колесо двигателя-насоса, являющееся ротором электродвигателя, а магнитопровод ротора выполнен шихтованным из электротехнической стали с короткозамкнутой алюминиевой обмоткой и впрессован в изготовленное из легкого алюминиевого сплава рабочее колесо двигателя-насоса, отличающийся тем, что по периметру статора двигателя-насоса выполнены кольцевые канавки полукруглого сечения, в которые уложены диэлектрические тела качения, а по периметру рабочего колеса-ротора двигателя-насоса также выполнены кольцевые канавки полукруглого сечения, посредством которых рабочее колесо-ротор двигателя-насоса установлено на диэлектрические тела качения с возможностью вращения.

www.findpatent.ru

центробежный двигатель - это... Что такое центробежный двигатель?

центробежный двигатель adj

artil. Fliehkraftantrieb

Универсальный русско-немецкий словарь. Академик.ру. 2011.

центробежный датчик
центробежный движок

Смотреть что такое "центробежный двигатель" в других словарях:

Центробежный вентилятор — Вентилятор машина для перемещения газа со степенью сжатия менее 1,15 (или разностью давлений на выходе и входе не более 15 кПа). Отдельные приёмы организованной вентиляции закрытых помещений применялись ещё в древности. Вентиляция помещений до… … Википедия
Центробежный регулятор опережения зажигания — Прерыватель распределитель зажигания, в широком серебристом корпусе находится центробежный регулятор. Центробежный регулятор опережения зажигания, механизм, предназначенный для автоматического изменения угла … Википедия
ГАЗ-11 (двигатель) — ГАЗ 11 Производитель: ГАЗ Тип: Бензиновый, карбюраторный Объём: 3480 см3 Конфигурация: рядный, шестицилиндровый … Википедия
Газотурбинный двигатель — (ГТД) тепловой двигатель, в котором газ сжимается и нагревается, а затем энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу газовой турбины. Рабочий процесс ГТД может осуществляться с непрерывным сгоранием… … Большая советская энциклопедия
Паровой двигатель — Паровая машина тепловой двигатель внешнего сгорания, преобразующий энергию нагретого пара в механическую работу возвратно поступательного движения поршня, а затем во вращательное движение вала. В более широком смысле паровая машина любой… … Википедия
RS-24 (ракетный двигатель) — RS 24/SSME (РС 24) Испытания на стенде основного двигателя космического челнока. Тип: ЖРД Топливо: жидк … Википедия
SSME (ракетный двигатель) — RS 24/SSME (РС 24) Испытания на стенде основного двигателя космического челнока. Тип: ЖРД Топливо: жидкий водород Окислитель: жидкий кислород Камер сгорания: 1 … Википедия
Основной двигатель МТКК Спейс шаттл — RS 24/SSME (РС 24) Испытания на стенде основного двигателя космического челнока. Тип: ЖРД Топливо: жидкий водород Окислитель: жидкий кислород Камер сгорания: 1 … Википедия
М-103 (двигатель) — Для этой статьи не заполнен шаблон карточка {{Поршневой авиадвигатель}}. Вы можете помочь проекту, добавив его … Википедия
М-105 (двигатель) — М 105 (ВК 105) … Википедия
М-107 (двигатель) — М 107 (ВК 107) Д … Википедия

universal_ru_de.academic.ru

Аксиальный центробежный двигатель-насос

Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано, например, для насосной техники по перекачке жидкостей. Технически результатом является защита статорной обмотки электродвигателя двигатель-насоса от вредного механического и химического воздействия перекачиваемой жидкости, уменьшение нагрева перекачиваемой жидкости и двигатель-насоса в целом, повышение энергетических показателей, снижение потери энергии, повышение КПД и улучшение массогабаритных показателей насосного агрегата. В аксиальном центробежном двигателе-насосе статор электродвигателя герметично отделен от проточной части двигатель-насоса мембраной, изготовленной из диэлектрического материала. Магнитопровод ротора выполнен шихтованным из электротехнической стали с короткозамкнутой алюминиевой обмоткой и впрессован в изготовленное из легкого алюминиевого сплава рабочее колесо с лопастями. Рабочее колесо-ротор установлено на неподвижно закрепленную в корпусе ось с возможностью свободного вращения. 2 ил.

Известен двигатель-насос (Гайтов Б.Х. Управляемые двигатели-машины. M.: Машиностроение, 1981, 183 с., с.157), содержащий статор электродвигателя, представляющий собой магнитопровод с пазами, в которые уложена первичная обмотка (как правило, трехфазная, хотя в отдельных случаях может быть и однофазная), массивный ротор-рабочее колесо, представляющее собой полый барабан, на внутренней поверхности которого размещены лопаточные венцы осевого насоса.

Однако в таком двигателе-насосе за счет большого активного сопротивления массивного ротора-рабочего колеса имеют место повышенные потери, основная доля которых рассеивается в окружающее пространство в виде тепла. За счет этих потерь перекачиваемая таким насосом жидкость нагревается и теряет вязкость, что в ряде случаев, например при перекачке нефти и нефтепродуктов, является эффективным, но неприемлемо для многих других жидкостей, так как может привести к их недопустимому нагреву и изменению их физических свойств.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по физической сущности и достигаемому результату является насос аксиальной конструкции для перекачки нефтепродуктов (см. патент №2098667, 1997 г., Бюл. №34, авторы Гайтов Б.Х., Копелевич Л.Е., Письменный В.Я.), содержащий корпус, смонтированные в нем статоры электродвигателя и рабочее колесо насоса, являющееся ротором электродвигателя и выполненное в виде связанных между собой двух роторов-дисков, расположенных между двумя торцовыми поверхностями двух статоров электродвигателя с необходимыми воздушными зазорами, причем один из статоров электродвигателя является отключаемым от сети питания независимо от другого, а насос снабжен установленным в корпусе на подшипниках валом, на котором закреплено рабочее колесо. В современном представлении магнитопроводы статоров и роторов описанного выше насоса являются аксиальными, поскольку магнитные потоки статоров и роторов направлены вдоль их общей оси.

Однако такая конструкция насоса не предусматривает защиту статорной обмотки от вредного механического и химического воздействия перекачиваемой жидкости, что может привести к повреждению изоляции обмотки статора с последующим коротким замыканием обмотки. Существенным недостатком такого насоса является наличие массивных роторов-дисков, изготовленных из конструкционной стали, приводящее к неоправданно большим потерям мощности на вихревые токи в массиве роторов-дисков и магнитный гистерезис, что приводит к сильному нагреву ротора и, следовательно, к большим потерям энергии и существенному снижению КПД насоса. Отсутствие обмоток на роторах-дисках снижает энергетические показатели насоса в целом. Кроме того, стальные массивные роторы-диски обладают большой массой, вследствие чего ухудшают массогабаритные показатели насосного агрегата в целом, роль обмоток выполняет конструкционная сталь, имеющая большое активное сопротивление. Вал, соединяющий роторы такого насоса, должен иметь достаточно большой диаметр и, соответственно, большую массу для передачи крутящих и изгибающих моментов, осевых и радиальных усилий, что также приводит к ухудшению массогабаритных показателей насоса.

Данное изобретение решает задачу защиты статорной обмотки электродвигателя насоса от вредного механического и химического воздействия перекачиваемой жидкости, уменьшения нагрева перекачиваемой жидкости и насоса в целом, повышения энергетических показателей, снижения потерь энергии, повышения КПД и улучшения массогабаритных показателей насосного агрегата.

Для этого статор электродвигателя насоса, а по существу, как наиболее удачно названного в монографии Гайтова Б.Х. (Управляемые двигатели-машины. М.: Машиностроение, 1981, 183 с., с.157) - двигатель-насоса, герметично отделяется от проточной части двигатель-насоса мембраной, изготовленной из диэлектрического материала и защищающей обмотку статора от вредного механического и химического воздействия перекачиваемой жидкости. Магнитопровод ротора выполняется шихтованным из электротехнической стали с короткозамкнутой алюминиевой обмоткой и впрессовывается в изготовленное из легкого алюминиевого сплава рабочее колесо двигатель-насоса с лопастями. Полученное таким образом свободно вращающееся рабочее колесо-ротор двигатель-насоса устанавливается на неподвижно закрепленной в корпусе оси (валу, не несущем вращающего момента).

На фиг.1 изображен общий вид аксиального центробежного двигатель-насоса в разрезе, на фиг.2 - сечения А-А и В-В.

Аксиальный центробежный двигатель-насос содержит корпус 1, смонтированный в нем статор 2 электродвигателя, представляющий собой аксиальный шихтованный магнитопровод с пазами, в которые уложена трехфазная обмотка 3, и рабочее колесо-ротор 4. Статор 2 электродвигателя герметично отделен от проточной части 5 насоса тонкой мембраной 6 из диэлектрического материала, а рабочее колесо-ротор 4, выполненное из легкого алюминиевого сплава, имеет шихтованный аксиальный магнитопровод 8, в пазы которого уложена короткозамкнутая обмотка 7. Рабочее колесо-ротор 4 установлено свободно вращающимся на неподвижно закрепленной в корпусе оси 9.

Предлагаемое изобретение, выполняя функцию насоса, как и прототип, в тоже время в отличие от него, позволяет с помощью мембраны из диэлектрического материала защитить статорную обмотку аксиального центробежного двигателя-насоса от вредного воздействия перекачиваемой жидкости, уменьшить нагрев перекачиваемой жидкости за счет снижения потерь на вихревые токи и магнитный гистерезис, повысить энергетические показатели насоса в целом за счет выполнения рабочего-колеса ротора с шихтованным магнитопроводем с обмоткой, снизить потери энергии и повысить КПД за счет уменьшения потерь на магнитный гистерезис. Потери на магнитный гистерезис уменьшаются в предлагаемом изобретении в силу магнитных свойств электротехнической стали, из которой выполнен магнитопровод рабочего колеса-ротора. Уменьшить потери мощности на вихревые токи позволяет выполнение магнитопровода рабочего колеса-ротора шихтованным. Улучшение массогабаритных показателей насоса обеспечивается за счет частичного выполнения рабочего колеса-ротора из легкого алюминиевого сплава и обеспечения передачи вращающего момента за счет электромагнитных сил, что позволяет заменить приводной вал, имеющий большой диаметр и, соответственно, массу, на неподвижно закрепленную ось малого диаметра и малой массы.

Аксиальный центробежный двигатель-насос, содержащий корпус, смонтированный в нем статор электродвигателя, представляющий собой аксиальный магнитопровод с пазами, в которые уложена трехфазная обмотка, и рабочее колесо насоса, являющееся ротором электродвигателя, отличающийся тем, что статор электродвигателя герметично отделен от проточной части мембраной из диэлектрического материала, а магнитопровод ротора выполнен шихтованным из электротехнической стали с короткозамкнутой алюминиевой обмоткой и впрессован в изготовленное из легкого алюминиевого сплава рабочее колесо двигатель-насоса, причем полученное таким образом свободно вращающееся рабочее колесо-ротор двигатель-насоса установлено на неподвижно закрепленной в корпусе оси.

www.findpatent.ru

аксиальный центробежный двигатель-насос - патент РФ 2284426

Рисунки к патенту РФ 2284426

Однако такая конструкция насоса не предусматривает защиту статорной обмотки от вредного механического и химического воздействия перекачиваемой жидкости, что может привести к повреждению изоляции обмотки статора с последующим коротким замыканием обмотки. Существенным недостатком такого насоса является наличие массивных роторов-дисков, изготовленных из конструкционной стали, приводящее к неоправданно большим потерям мощности на вихревые токи в массиве роторов-дисков и магнитный гистерезис, что приводит к сильному нагреву ротора и, следовательно, к большим потерям энергии и существенному снижению КПД насоса. Отсутствие обмоток на роторах-дисках снижает энергетические показатели насоса в целом. Кроме того, стальные массивные роторы-диски обладают большой массой, вследствие чего ухудшают массогабаритные показатели насосного агрегата в целом, роль обмоток выполняет конструкционная сталь, имеющая большое активное сопротивление. Вал, соединяющий роторы такого насоса, должен иметь достаточно большой диаметр и, соответственно, большую массу для передачи крутящих и изгибающих моментов, осевых и радиальных усилий, что также приводит к ухудшению массогабаритных показателей насоса.

На фиг.1 изображен общий вид аксиального центробежного двигатель-насоса в разрезе, на фиг.2 - сечения А-А и В-В.

Аксиальный центробежный двигатель-насос содержит корпус 1, смонтированный в нем статор 2 электродвигателя, представляющий собой аксиальный шихтованный магнитопровод с пазами, в которые уложена трехфазная обмотка 3, и рабочее колесо-ротор 4. Статор 2 электродвигателя герметично отделен от проточной части 5 насоса тонкой мембраной 6 из диэлектрического материала, а рабочее колесо-ротор 4, выполненное из легкого алюминиевого сплава, имеет шихтованный аксиальный магнитопровод 8, в пазы которого уложена короткозамкнутая обмотка 7. Рабочее колесо-ротор 4 установлено свободно вращающимся на неподвижно закрепленной в корпусе оси 9.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Аксиальный центробежный двигатель-насос, содержащий корпус, смонтированный в нем статор электродвигателя, представляющий собой аксиальный магнитопровод с пазами, в которые уложена трехфазная обмотка, и рабочее колесо насоса, являющееся ротором электродвигателя, отличающийся тем, что статор электродвигателя герметично отделен от проточной части мембраной из диэлектрического материала, а магнитопровод ротора выполнен шихтованным из электротехнической стали с короткозамкнутой алюминиевой обмоткой и впрессован в изготовленное из легкого алюминиевого сплава рабочее колесо двигатель-насоса, причем полученное таким образом свободно вращающееся рабочее колесо-ротор двигатель-насоса установлено на неподвижно закрепленной в корпусе оси.

www.freepatent.ru

В.С.Букреев. Центробежные двигатели.

В.С.Букреев

Одним из первых вариантов центробежного двигателя было сегнерово колесо. Но даже если убрать гидродинамическое сопротивление, его КПД=1. Гидродинамическое же сопротивление можно убрать, создав последовательность вихрей Бенара. А это уже полностью меняет ситуацию. Но для того, чтобы понять ситуацию, вначале рассмотрим структуру вихря Бенара и действующие в нём силы.

В вихре Бенара среда по внутреннему потоку (коричневый цвет) поднимается вверх с правым направлением вращения (если смотреть снизу). В вершине вихря среда переходит из внутреннего потока в наружный поток также с правым направлением вращения (если смотреть из центра). По наружному потоку среда опускается вниз всё с тем же правым направлением вращения (если смотреть сверху). И в основании вихря среда переходит из наружного потока во внутренний поток всё с тем же правым направлением вращения (если смотреть с периферии). Но в южном полушарии Земли в вихре Бенара во всех этих ситуациях формируется левое направление вращения. Поэтому дальше будем просто говорить вихрь правого направления вращения и вихрь левого направления вращения.

Таким образом, в вихре Бенара появляется трение скольжения как в осевом, так и в тангенциальном направлении. А для любой силы должна существовать противодействующая сила. А т.к. мы имеем дело с вращением, то работать должен не 3-й закон Ньютона, а правило прецессии. В моей трактовке это правило выглядит следующим образом. Действующей силе противодействует перпендикулярно направленная сила, которая смещена в направлении вращения. В качестве примера можно привести рисунок.

Гидродинамическое сопротивление действует в направлении движения бумажного цилиндра. Противодействующая же сила перпендикулярна действующей и смещена в сторону вращения, в связи с чем бумажный цилиндр и отклоняет свою траекторию в направлении стола.

Применим это правило к потокам вихря Бенара. Т.к. площадь сечения внутреннего потока меньше площади сечения наружного потока, то осевая скорость движения внутреннего потока больше осевой скорости наружного потока. И мы можем сказать, что внутренний поток вращается относительно внешнего потока. При этом появляется трение скольжения в осевом направлении. Силе же трения скольжения противодействует сила, действующая по радиусу. А т.к. внутренний поток вращается относительно внешнего, то противодействующая сила имеет центростремительный характер. Но по наружному потоку среда опускается вниз с меньшей осевой скоростью движения. А закон сохранения момента количества движения требует, чтобы скорость вращения наружного потока была больше скорости вращения внутреннего потока. Т.е. наружный поток вращается относительно внутреннего потока. Появляющаяся при этом сила трения тангенциального направления формирует противодействующую силу радиального направления. А т.к. наружный поток вращается относительно внутреннего, то эта сила имеет центробежный характер. Т.е. вихрь Бенара формирует как центростремительную, так и центробежную силу. И по идее они должны быть равны друг другу. Но осевая скорость внутреннего потока больше осевой скорости наружного потока. И вращающийся внутренний поток проносится относительно вращения внешнего потока. Поэтому эффективная величина скорости вращения внутреннего потока увеличивается. И разница скоростей вращения между потоками уменьшается. Следовательно, уменьшается и величина центробежной силы. Таким образом, в вихре Бенара величина центростремительной силы больше величины центробежной силы. На внутренний поток со всех сторон действует эта разница сил. И по правилу прецессии противодействующая сила направлена в осевом направлении, действуя в направлении движения внутреннего потока (ведь внутренний поток вращается относительно внешнего).

Следовательно, вихрь Бенара уже имеет свойство вечного двигателя. Ведь без взаимодействия с внешней средой вихрь только за счёт своих внутренних свойств порождает силу, действующую в направлении движения внутреннего потока. Причём эта сила имеет вихревой характер, в связи с чем дальше мы будем называть её торсионной силой. Но как же можно создать последовательность вихрей Бенара? Нет ничего проще. Скорость внутреннего потока вихря Бенара больше скорости внешнего его потока. Поэтому надо сформировать соответствующим образом течение. А для этого можно использовать трубу в трубе, уменьшив входное сечение в зазор между трубами (т.е. эжектор своеобразной конструкции).

При этом площадь сечения внутренней трубы 1 равна площади сечения зазора между трубами 1 и 2. Суммарная же площадь отверстий (показанных стрелками) входа в зазор между трубами в 1.618 раз меньше площади его сечения. При этом формироваться будут вихри правого направления вращения. На сайте Заряд.ком пользователь brux использовал эту логику и получил приращение дальности полёта струи по сравнению с гладкой трубой такого же диаметра.

На рисунке чётко видны границы между отдельными вихрями Бенара. Ведь взаимодействие между вершиной заднего вихря и основанием переднего вихря закручивает поток, что мы и видим на рисунке. Эта картина была получена на малом давлении. При увеличении же давления прирост дальности полёта струи резко увеличился (для замера не хватило длины ванны). Но мы с другом (Фаридом Сагдеевым) испытали и другой вариант с таким же результатом.

Т.е. площадь сечения уменьшена в 1,618 раз на входе во внутреннюю трубу (испытания велись на приставке к карбюратору, что в обоих вариантах эжектора уменьшило расход бензина на 20%). Т.е. вихри Бенара создаются и в этом варианте. И на мой взгляд в этом варианте создаются вихри Бенара левого направления вращения.

Но это не единственный способ создания вихрей Бенара. Вихри Бенара создаются и соплами Котоусова.

Об этом свидетельствует увеличение дальности полёта струи, что Котоусов и проверил экспериментально (описание дано на сайте khd2). А т.к. мы живём в галактике с правым направлением вращения, то сопла Котоусова должны формировать вихри правого направления вращения. Стоит отметить, что угол конуса получен с использованием золотого сечения (90 градусов надо разделить на 1.618 в степени n).

Более совершенный вариант предложил Шкандюк Михаил Петрович (будем называть его вводом Петровича).

Результат был отрицательный, в чём повинен и я (принимал активное участие, давая советы). Предложенный мной вариант эжектора (испытанный brux, рисунок выше) создавал вихри правого направления вращения (что видно из рисунка). Спираль же ротора двигателя намотана также с правым направлением вращения. А по стенкам трубок скользит внешний поток вихря Бенара, который только при взгляде сверху имеет правое направление вращения. При взгляде же в направлении движения потока внешний поток вихря Бенара имеет левое направление вращения. Т.е. созданные эжектором вихри Бенара тут же разрушались направлением вращения спиралей ротора. Т.е. этот вариант намотки спиралей ротора требовал создания вихрей Бенара левого направления вращения. А т.к. этого не было сделано, то и был получен отрицательный результат.

Поэтому вихри Бенара можно создать и профилем логарифмической спирали.

Вихри Бенара созданы. Но они создают малую величину КПД, незначительно превышающую 1 (о чём можно судить по рисунку brux). К тому же нам желательно прямолинейное движение преобразовать во вращательное движение. А это позволяют сделать центробежные двигатели. Попытку создания центробежного двигателя сделал тот же brux на сайте Заряд.ком.

Для того чтобы центробежный двигатель работал хоть в рассматриваемом варианте, хоть в плоском варианте логарифмической спирали, направление вращения вихрей Бенара обязано быть обратным направлению намотки спиралей (создание же вихрей любого направления вращения проблемой не является). В этом случае созданные на входе в ротор вихри Бенара будут работать. А т.к. в каждой точке траектории осевое направление движения вихрей изменяется, то формируемая вихрями сила (кстати, также имеющая вихревой, т.е. торсионный характер) будет действовать на стенку спирали, раскручивая ротор. И при достижении определённых оборотов двигатель начнёт вырабатывать дополнительную (халявную) энергию. Стоит отметить, что при работе центробежного двигателя на воде она будет нагреваться. Ведь в трубке Ранка создаётся вихрь Бенара, внешний поток которого уходит в прямом направлении, а внутренний в обратном. Если средой служит воздух, трубка его охлаждает. А когда Потапов загнал в трубку воду, то она стала нагреваться. Т.к. в центробежном двигателе создаются вихри Бенара, то при движении воды по циркулю она также будет нагреваться.

К числу центробежных двигателей в принципе можно отнести и имплозионный двигатель Шаубергера.

На взгляд официозной физики двигатель является полной ахинеей. Ведь струя из «рогов антилопы куду» вылетает в том же направлении, куда крутится и ротор. А куда исчезла столь привычная нам отдача? Тем не менее на рисунке нет никакой ошибки. Ведь вихрь Бенара двигается в том же направлении, в котором он создаёт торсионную силу. А Шаубергеровы рога куду только то и делают, что создают вихри Бенара. Как же они это делают? Нам придётся для этого вспомнить сопла Котоусова. В соплах Котоусова конус (в основе формирования которого используется золотое сечение) формирует вихри Бенара. Если посмотреть на спирали в правой верхней части рисунка, то видно, что они сужаются к концу. Т.е. в выпрямленном виде они вполне возможно имеют конусность на основе золотого сечения (1 : 1.618), так же как и в соплах Котоусова. Но в принципе этого он мог и не делать. Ведь вращение среды он создаёт формой трубки, подобной канавкам в нарезном оружии и спиральной формой трубки. А это равноценно тангенциальному входу в вводе Петровича. Но во вводе Петровича создаётся малое число вихрей. На длине же Шауберговского рога вихрей укладывается больше. А каждый из вихрей формирует торсионную силу. И если в конструкции подобной конструкции brux вихри создают давление на стенку спирали, раскручивая ротор, то у Шаубергера используется винтовая спираль, не позволяющая использовать центробежную силу. Сами же вихри Бенара гидродинамического сопротивления не создают. И создаваемую ими силу вихри при вылете из сопла унесут вместе с собой. И как говорится, грех не использовать того, что природа предоставила в наше распоряжение.

И Шаубергер нашел способ, как заставить эту силу работать. Ведь если вихри разрушить, то эта сила достанется детали разрушающей вихри. Но при этом скорость потока резко уменьшится, что практически уничтожит полученный эффект. Значит скорость потока надо вновь увеличить. А эту цель в полном объёме выполняет следующая деталь.

Сопло Шаубергера имеет сложную конструкцию. На входе в него расположена (назовём её так) двусторонняя косозубая шестерня. Её передняя часть имеет наклон противоположный направлению вращения вихрей Бенара, что и разрушает их. Но для создания новых вихрей Бенара (позволяющих увеличить скорость потока) требуется вращение (что во вводе Петровича создаётся тангенциальным входом). Этой цели служит противоположный наклон задней части шестерни. Вращающийся поток поступает в конус с небольшим углом наклона. Вихри созданы, но их скорость движения маловата. Поэтому Шаубергер расположил второй конус с существенно большим углом наклона. Т.е. передняя часть косозубой шестерни приняла на себя «удар» торсионной силы, созданной вихрями Бенара. А она направлена в сторону выхода из сопла. Поэтому и вылетающий из сопла поток «тянет» за собой и ротор имплозионного двигателя Шаубергера.

В конструкциях же подобных конструкции brux (или в плоском варианте логарифмической спирали) вихри работают только в пределах спирали. И создаваемая ими торсионная сила бесполезно вылетает из спирали. В принципе можно было бы использовать сопло Шаубергера. Но вихри вращают спираль в одну сторону, а сопло Шаубергера ловит силу, действующую в противоположном направлении. Конечно же можно развернуть сопло в противоположную сторону (используя небольшую кривизну, т.к. угол близкий к прямому вихри может уничтожить). Конечно, на этом участке будет теряться часть энергии, которая с лихвой будет компенсироваться энергией улавливаемой соплом Шаубергера. Но возможно будет работать и следующая логика (требует проверки), основанная на логике работы сопла Лаваля.

Хотя я по образованию и ракетчик, но со стендовыми испытаниями я дела не имел. На сайте же Тестатика пользователь denflyer выложил экспериментальную картинку поведения плазмы, вылетающей из сопла Лаваля ракетного двигателя.

И по его утверждению центральная часть в виде импульсов двигается против направления движения потока. Кстати, само сопло Лаваля также не лезет ни в какие физические ворота.

Если мы создадим расширение в трубе, то скорость потока упадёт. А расширение в сопле Лаваля напротив увеличивает скорость потока до сверхзвуковой. Вспомним рассмотренный выше ввод Петровича. На выходе из конуса мы получаем вихри Бенара. Если же вход будет не тангенциальный, а по прямой, то конус будет создавать только вращающийся поток. Вращающийся поток поступает в расширяющийся конус сопла Лаваля. Т.е. после критического сечения мы получаем обратный ввод Петровича ( только вместо тангенциального входа вращение в расходящейся части сопла создано сходящимся конусом). И по идее мы должны также получить вихри Бенара. И действительно на предыдущем рисунке приведена последовательность вихрей (но уже не прямого, а обратного направления движения). Нормальный вихрь Бенара в свободном состоянии требует поступления в него массы через внешний поток в основании вихря. Но в сопле Лаваля расширяющийся конус формирует разрежение, которое неспособно поставлять массу вихрю Бенара. И более того, разрежение напротив требует поступления массы из вихря. Поэтому последовательность вихрей уменьшает свои размеры, что видно на рисунке в виде сужающегося конуса, в центральной части которого видны внутренние потоки последовательности вихрей. И если нормальные вихри Бенара поглощают массу в своём основании, то вихри Бенара в сопле Лаваля напротив отдают свою массу внешнему потоку в своей вершине. А мы знаем, что осевая скорость движения внутреннего потока больше скорости внешнего потока. Поэтому и скорость движения среды на выходе из сопла Лаваля является сверхзвуковой. Т.е. сверхзвуковую скорость создаёт не само расширение, а формируемые после критического сечения сопла Лаваля вихри Бенара. А т.к. среда внутреннего потока вращается, то это вращение передаётся наружу. И на стенке сопла Лаваля мы имеем увеличение гидродинамического сопротивления за счёт вращающегося потока. При этом в сопле Лаваля вихри Бенара неспособны создавать торсионную силу. Ведь вихри отдают вовне свою массу, поэтому центробежная сила больше центростремительной силы (и торсионной силы не формируется). Поэтому играет роль только взаимодействие вращающегося потока со стенками сопла (поэтому и нежелателен отрыв потока от стенок).

В спиралях же ротора центробежного двигателя мы уже создали вращение последовательностью вихрей Бенара. И мы можем использовать только половинку сопла Лаваля после критического сечения.

Возникает та же ситуация, которая наблюдалась в полноценном сопле Лаваля. Т.е. вихри Бенара также отдают свою массу внешнему потоку. И также масса отдаётся через вершину вихря. Но внешние потоки в половинке, и в полноценном потоке Лаваля двигаются в противоположных направлениях. Поэтому в одном случае (полноценного сопла Лаваля) тяга будет иметь нормальное направление. А во втором случае (в половинке сопла) тяга будет иметь противоположное направление (т.е. в направлении движения потока). Поэтому на мой взгляд вместо сопла Шаубергера можно использовать половинку сопла Лаваля, получив тот же результат. Ведь в половинке сопла Лаваля поток не тормозится, а напротив ускоряется. И половинка сопла Лаваля, также как и сопло Шаубергера, позволит утилизировать создаваемую вихрями Бенара торсионную силу.

Но и во вводе Петровича, и в сопле Лаваля среда двигается внутри конуса. А мы ведь можем организовать и движение среды снаружи конуса, намотав на него трубки. Скажем, как это сделал Шаубергер в своём домашнем генераторе.

В генераторе встречается как сходящийся, так и расходящийся конус. Естественно, что вихревое движение можно формировать проще, чем это делал Шаубергер. Уже сходящийся конус сопла Котоусова создаёт вихри Бенара внутри конуса. Вероятно, и в трубках, намотанных на сходящийся конус с углом Котоусова, также будут формироваться вихри Бенара, причём, как и в сопле Котоусова, правого направления вращения. Но трубки мы можем намотать и на расходящийся конус с углом Котоусова. И в отличие от сопла Лаваля в трубках будет отсутствовать разрежение, поэтому существованию вихрей в трубках ничего не угрожает. Но в спиралях на сходящемся конусе и на расходящемся конусе не могут формироваться одинаковые вихри Бенара. Т.е. в спиралях, намотанных на расходящийся конус с углом Котоусова, формироваться будут вихри Бенара левого направления вращения. Естественно, что в спиралях на расходящемся конусе с любым углом существовать могут только вихри левого направления вращения. Ведь при движении вихря по спирали со стенкой спирали встречается его вершина. И направление вращения в вершине должно совпадать с направлением намотки спирали. В противном случае вихри будут разрушены, что и произошло в спиралях ротора brux. Это свойство (несовпадения направления вращения вихрей и направления спиралей) использовано для разрушения вихрей и в сопле Шаубергера. Кстати, на мой взгляд домашний генератор Шаубергера неработоспособен. Вихри, созданные сходящейся спиралью, будут уничтожены в расходящейся спирали.

♦

khd2.narod.ru