Соленоидный двухтактный двигатель
Двигатель, состоящий из соленоида, установленного в нижней части качающейся планки, рабочий цикл которого осуществляется за два такта движения сердечника соленоида, нижний торец которого жестко соединен с шатуном, а верхний с направляющим штоком, который двигаясь между обжимными направляющими роликами, в верхнем плече качающейся планки, обеспечивает качание самой планки и движение сердечника соленоида без трения о стенки катушки при подаче в катушку соленоида импульса постоянного тока малой длительности. Момент подачи очередного импульса задается оптронным датчиком. Двигатель прост по устройству, не загрязняет окружающую среду, может найти применение в автомобилестроении и в приборах, работающих в агрессивных средах.
Полезная модель относится к двигателям, в которых один оборот коленчатого вала совершается за два такта движения рабочего органа.
Известен двигатель внутреннего сгорания, в котором рабочий цикл осуществляется за два хода поршня (2 такта), при этом совершается 1 оборот коленчатого вала (см Политехнический Словарь. М., «Советская энциклопедия» 1989 г. стр.143, схема работы стр.141),содержащий кривошипную камеру (корпус), кривошип, шатун-прототип. К недостаткам двухтактного двигателя внутреннего сгорания следует отнести сложность конструкции, недостаточную надежность из-за термических нагрузок, применение легкого жидкого и газовое топлива, токсичные продукты сгорания которого загрязняют окружающую среду.
Цель полезной модели: упрощение конструкции, использование электричества вместо жидкого топлива, повышение надежности.
Поставленная цель достигается тем, что весь рабочий цикл осуществляется в соленоиде, жестко закрепленном в нижнем плече двухплечной маятниковой планки, которая колеблется на оси в подшипнике вертикальной стойки, закрепленной на корпусе, при этом ось выполнена совместно с фланцем, с помощью которого крепится в центре тяжести двухплечной маятниковой планки. Внутри катушки соленоида под действием импульса постоянного тока малой длительности возникает однородное магнитное поле параллельное оси соленоида, которое воздействует на сердечник соленоида цилиндрической формы из электротехнической стали, установленный в катушке с зазором относительно внутренних стенок катушки. Нижний торец сердечника жестко соединен с шатуном, который сочленен с кривошипом, а верхний - с направляющим штоком цилиндрической формы, скользящим между обжимными роликами, установленными в верхнем плече двухплечной маятниковой планки, что обеспечивает ее колебания и перемещение сердечника внутри соленоида без трения, при этом шатун и направляющий шток выполнены из немагнитного материала (бронзы, латуни, нержавеющей стали). В верхней части планки на определенном расстоянии устанавливается и закрепляется оптронный датчик, фиксирующий верхнюю мертвую точку (вмт) рабочего цикла. Сигнал датчика определяет момент подачи очередного импульса постоянного тока малой длительности в катушку соленоида, когда
верхний конец направляющего штока перекрывает световой поток светодиода оптронного датчика. Альтернативно датчик может быть установлен на корпусе, а на маховике - флажок, перекрывающий световой поток (на чертеже не показано), что дает возможность регулировать момент подачи очередного импульса тока в катушку соленоида при работающем двигателе. Цепи питания катушки соленоида и оптронного датчика выводятся на уровне центра тяжести качающейся двухплечной маятниковой планки или с помощью щеток.
На Фиг.1 показано полусхематическое изображение соленоидного двухтактного двигателя, который состоит из: корпуса - 1, на котором закреплена Г-образная стойка - 2, в подшипнике которой вставлена ось (см. на чертеже Фиг - 2), установленная в центре тяжести качающейся двухплечной маятниковой планки - 3, кривошипа - 4, шатуна - 5, сердечника соленоида - 6, катушки соленоида - 7 с обмоткой из изолированного медного провода - 8, соленоид жестко закреплен в нижнем плече качающейся двухплечной маятниковой планки - 3, в верхнем плече которой симметрично на определенном расстоянии на подшипниках закреплены направляющие обжимные ролики - 9, охватывающие направляющий шток - 10, оптронный датчик вмт - 11, закрепляемый на верхнем конце качающейся маятниковой планки, сигнал которого определяет момент подачи очередного импульса постоянного тока малой длительности в обмотку соленоида, световой поток которого в вмт перекрывается верхним концом направляющего штока - 10, а нижний конец направляющего штока жестко соединен с торцом верхней части сердечника соленоида - 6, нижний торец которого жестко соединен с шатуном - 5 из нержавеющей стали, который сочленен с кривошипом - 4, при этом направляющий шток - 10, двигаясь между обжимными роликами - 9, обеспечивает перемещение сердечника внутри катушки соленоида - 6 без трения, качание самой маятниковой планки - 3 с соленоидом и фиксацию момента вмт в процессе рабочего цикла.
На рис. Фиг.2 показано полусхематическое изображение соленоидного двухтактного двигателя, вид сбоку, где ось - 12 в подшипнике вертикальной стойки - 2 с фланцем, с помощью которого она крепится в центре тяжести двухплечной маятниковой планки - 3, и установленная в подшипнике вертикальной Г-образной стойки - 2, закрепленной на корпусе.
Работа соленоидного двухтактного двигателя.
Исходное положение: сердечник соленоида - 6 вблизи вмт (верхней мертвой точки), при подаче в обмотку соленоида - 8 импульса постоянного тока малой длительности возникающее в нем электромагнитное поле втягивает сердечник, который при достижении нижней мертвой точки, нмт, будет намагничен (например, конец соединенный с шатуном - N и, следовательно, конец соединенный с штоком - S), по спаду запускающего импульса сердечник в обратном направлении втягивается магнитным полем, создаваемым э.д.с самоиндукции катушки, а также из-за инерции кривошипа в соленоид, в сторону вмт, при этом шток - 10, двигаясь между обжимными роликами - 9, смещает маятниковую планку с соленоидом на определенный угол в первом такте влево, а во втором - вправо, величина данного угла определяется конструктивными размерами деталей двигателя. В момент достижения сердечником соленоида (вмт) луч светодиода оптронного датчика перекрывается верхним концом штока - 10 и сигнал датчика дает разрешение на подачу очередного импульса постоянного тока малой длительности в катушку соленоида. При этом ось кривошипа (коленчатый вал с маховиком - 14 см. фиг. - 2) совершает один оборот за два такта, а при подаче серии таких импульсов тока в катушку соленоида, ось кривошипа вращается со скоростью, зависящей от частоты следования импульсов постоянного тока малой длительности, например, от аккумуляторной батареи или батареи конденсаторов, предварительно заряженных до определенного напряжения.
1. Двухтактный двигатель, в котором один оборот коленчатого вала совершается за два такта движения рабочего органа, содержащий корпус, кривошип, шатун, отличающийся тем, что рабочий цикл совершается в соленоиде при подаче в катушку соленоида импульсов постоянного тока малой длительности.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит двухплечную маятниковую планку, которая совершает колебания на оси, проходящей через ее центр тяжести и закрепленную в подшипнике, установленном в стойке на корпусе.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что соленоид жестко закреплен в нижнем плече качающейся двухплечной маятниковой планки.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в верхнем плече качающейся двухплечной маятниковой планки установлены на подшипниках обжимные направляющие ролики.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на конце верхнего плеча качающейся двухплечной маятниковой планки установлен оптронный датчик верхней мертвой точки рабочего цикла.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сердечник соленоида изготовлен с зазором относительно внутренних стенок катушки из намагничиваемого материала, например электротехнической стали, нижний торец сердечника жестко скреплен с шатуном из немагнитного материала, например из нержавеющей стали, а верхний - с направляющим штоком цилиндрической формы из немагнитного материала, например нержавеющей стали, который проходит между обжимными направляющими роликами.
