Термопривод для велосипеда

 

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к устройствам преобразования тепловой энергии в механическую, и может быть использовано в качестве силового органа, преимущественно в автотранспортных средствах. Термопривод для велосипеда, содержащий штоки, рабочее тело, гидроцилиндры, содержит теплообменники, соединенные с радиаторами, толкатели, соединяющие силовые блоки и шток гидроцилиндра, механическую передачу, соединяющую гидроцилиндры, обратные клапаны, силовые блоки, а также газовые цилиндры со штоками. Силовые блоки могут быть заполнены двухфазным рабочим телом и выполнены в виде Г-образных деталей, установленных с возможностью вращения на ось, которая в свою очередь закреплена на раме велосипеда. Гидроцилиндры могут имеют двухстороннее исполнение. Предлагаемое устройство позволяет использовать автономные источники тепла с небольшим градиентом температуры, относительно окружающей (охлаждающей) среды, для выполнения механической работы, в том числе энергию инфракрасного солнечного излучения, для привода, например, велосипеда. 1 н.п.ф., 2 з.п.ф., 2 фиг.

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к устройствам преобразования тепловой энергии в механическую, и может быть использовано в качестве силового органа, преимущественно в автотранспортных средствах.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является термопривод, содержащий баллон в форме змеевика, заполненный жидкой рабочей средой и через капиллярную трубку соединенный со штоком гидроцилиндра, отличающийся тем, что, с целью снижения инерционности, в качестве рабочей среды использовано масло, содержащее алюминиевую пудру в количестве 2-3%. (патент РФ 2014578, G01К 5/32, дата публикации 15.06.1994, патентообладатель: Байтингер Николай Михайлович)

Недостаток известного технического решения заключается в том, что оно не может выполнять работу по приводу в движение велосипеда.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание термопривода, способного осуществлять функцию силового привода для различных технических устройств, в частности, велосипеда.

Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей.

Технический результат достигается тем, что термопривод для велосипеда, содержащий штоки, рабочее тело, гидроцилиндры, содержит теплообменники, соединенные с радиаторами, толкатели, соединяющие силовые блоки и шток гидроцилиндра, механическую передачу, соединяющую гидроцилиндры, обратные клапаны, силовые блоки, а также газовые цилиндры со штоками. Силовые блоки могут быть заполнены двухфазным рабочим телом и выполнены в виде Г-образных деталей, установленных с возможностью вращения на ось, которая в свою очередь закреплена на раме велосипеда. Гидроцилиндры могут имеют двухстороннее исполнение.

Конструкция заявляемого технического решения показана на чертежах, где:

на фиг.1 изображена схема термопривода для велосипеда;

на фиг.2 показан вариант монтажа термопривода для велосипеда на велосипед.

Заявляемое техническое решение может быть реализовано в конструкции термопривода для велосипеда, включающего теплообменники 1 и 2, радиаторы 3 и 5, гидроцилиндры 4 и 6, обратные клапаны 7, механическую передачу 8, силовые блоки 9, ось 10, толкатели 11, газовые цилиндры со штоками 12, соединенные с педалями 13. На багажнике 14 установлен источник тепла 15.

Силовые блоки 9 заполнены двухфазным рабочим телом.

Термопривод для велосипеда устроен и функционирует следующим образом.

В силовых блоках 9 (на чертеже виден только правый силовой блок 9) установлены теплообменники 1 и 2. Силовые блоки 9 могут быть выполнены в виде Г-образных деталей из стали и пластика. Теплообменники 1 и 2 являются частью двухконтурной гидросистемы и ее замыкающим (объединяющим) звеном.

«Горячий» контур включает в себя радиатор 3 для нагрева теплоносителя и «горячий» гидроцилиндр 4 для подачи теплоносителя.

«Холодный» контур включает в себя радиатор 5 для охлаждения теплоносителя и «холодный» гидроцилиндр 6 для подачи охлажденного теплоносителя.

Гидроцилиндры 4 и 6 - имеют двухстороннее исполнение.

Гидроцилиндры 4 и 6 и радиаторы 3 и 5 соответствующего контура конструктивно объединены для создания единого (общего) температурного режима.

Логическая система из восьми обратных клапанов 7 служит для управления очередностью подачи теплоносителя из двухконтурной гидросистемы в теплообменники 1 и 2. Механическая передача 8, которая может быть выполнена в виде коромысла или реечной передачи, передает усилие толкателей F1 и F2 и синхронизирует работу гидроцилиндров 4 и 6.

Работа термопривода для велосипеда происходит следующим образом. Включается источник тепла 15 и производит разогрев теплоносителя в радиаторе 3 и гидроцилиндре 4, так как они конструктивно объединены для создания общего температурного режима.

В тоже время охлаждающий радиатор 5 и цилиндр 6 нагреты до температуры окружающей среды.

По достижении необходимого градиента температур в «холодном» и «горячем» контуре производится запуск термопривода для велосипеда путем прокачки гидроцилиндров 4 и 6.

В момент прокачки, теплоноситель из «горячего» контура через систему обратных клапанов попадает в теплообменник 1, а из «холодного» контура - в теплообменник 2. Образовавшийся градиент температур создает перепад давления двухфазного рабочего тела в полостях газовых цилиндров со штоками 12 (левый газовый цилиндр со штоком 12 не виден). За счет разности давлений на штоке левого газового цилиндра возникает усилие педалирования Fmax.

Силовые блоки 9 - левый и правый (не виден на чертеже), объединенные с газовыми цилиндрами со штоками 12, монтируется подвижно на оси 10, закрепленной к раме велосипеда, а штоки газовых цилиндров со штоками 12 через подшипники соединены с осями педалей 13, таким образом, что векторы сил силовых блоков 9 (Fmax и Fmin) и велосипедиста (Рmах и Pmin) близки к 90°.

Гидросистема, размещенная на багажнике 14 состоит из охлаждающего радиатора 5 и гидроцилиндра 6; нагревающего радиатора 3 и гидроцилиндра 4, которые объединены механической передачей 8 для передачи усилия и синхронизации работы гидроцилиндров 4 и 6. Силовые блоки 9 соединены с гидроцилиндрами 4 и 6 толкателями 11 (левый толкатель на чертеже не показан). Источник тепла 15 закреплен на багажнике 14 велосипеда. Источником тепла 15 может служить, например, компактная газовая горелка или солнечный коллектор площадью примерно в 1 м2, выполненный в виде тента над велосипедистом.

При этом, для положения педалей в позиции I характерно:

MPmin - минимальный крутящий момент, создаваемый усилием Pmin велосипедиста.

MFmax - максимальный крутящий момент, создаваемый силой Fmax штока 12.

Для положения педалей в позиции II характерно:

MPmax - максимальный крутящий момент, создаваемый усилием Ртах велосипедиста.

MFmin - минимальный крутящий момент, создаваемый силой Fmin штока 12.

Таким образом происходит взаимное дополнение сил в момент прохождения мертвых точек.

Когда в правом газовом цилиндре со штоком 12 давление рабочего тела меньше, чем в левом газовом цилиндре - происходит его сжатие с последующей конденсацией в жидкую фазу (из-за давления, оказываемого со стороны левого газового цилиндра со штоком 12 через шатуны велосипеда). Тепло, возникающее при сжатии рабочего тела, отводится посредством теплоносителя из теплообменника 2 в радиатор 5 для охлаждения теплоносителя.

В момент прохождения мертвых точек, в теплообменниках 1 и 2, происходит смена теплоносителей (из «холодного» и «горячего» контуров), обеспеченная срабатыванием системы обратных клапанов 7, вследствие смены давления в двухконтурной гидросистеме. Смена давлений происходит в результате изменения направления движения штоков (на чертеже не обозначены) гидроцилиндров 4 и 6, за счет смены сил с F1 на противоположную F2 от толкателей 11: левый толкатель 11 (не виден на чертеже) отходит, а правый 11 - подходит и толкает шток гидроцилиндра 6 с силой F2.

Привод толкателей 11, в момент прохождения мертвых точек, производится велосипедистом при помощи педалей 13. Когда педали 13, относительно велосипедиста, занимают мертвые точки - позиция I на фиг.2, усилие правого газового цилиндра со штоком 12 будет максимальным, обеспечивая, тем самым, постоянный крутящий момент.

Таким образом происходит периодическая работа термопривода велосипеда, для прекращения работы которого, велосипедисту достаточно остановить движение педалей 13 на линии мертвых точек газовых цилиндров со штоками 12 позиция II на фиг.2, остановив, тем самым, работу гидросистемы.

Предлагаемое устройство позволяет использовать автономные источники тепла с небольшим градиентом температуры, относительно окружающей (охлаждающей) среды, для выполнения механической работы, в том числе энергию инфракрасного солнечного излучения, для привода например, велосипеда.

1. Термопривод для велосипеда, содержащий штоки, рабочее тело, гидроцилиндры отличающийся тем, что содержит теплообменники, соединенные с радиаторами, толкатели, соединяющие силовые блоки и шток гидроцилиндра, механическую передачу, соединяющую гидроцилиндры, обратные клапаны, силовые блоки, а также газовые цилиндры со штоками.

2. Термопривод для велосипеда по п.1, отличающийся тем, что силовые блоки заполнены двухфазным рабочим телом и выполнены в виде Г-образных деталей, установленных с возможностью вращения на ось, которая, в свою очередь, закреплена на раме велосипеда.

3. Термопривод для велосипеда по п.1, отличающийся тем, что гидроцилиндры имеют двухстороннее исполнение.



 

Наверх