Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_1953
.pdf
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB206185A
[]
Усовершенствования, касающиеся двигателей внутреннего сгорания. М.Инст. Профессор инженерного
факультета Ливерпульского университета, проживающий по адресу: Хоуп-стрит, 63, Ливерпуль, графство
Ланкастер, британский подданный, настоящим заявляет, что данное изобретение имеет следующую природу:
данное изобретение относится к усовершенствованным средствам измельчения и распыления жидкого
топлива в цилиндры двигателей внутреннего сгорания; к усовершенствованным средствам
самовоспламенения такого топлива в двигателях внутреннего сгорания без необходимости использования
высокой степени сжатия; и к усовершенствованным средствам, позволяющим запускать такие двигатели. Для
измельчения и распыления масла я использую пар вместо сжатого воздуха, причем этот пар генерируется под
необходимым давлением. Предпочтительно я использую два комплекта парогенерирующих трубок или
змеевиков, которые могут быть соединены с одним и тем же паровым и водяным барабаном. Одно из этих
устройств получает тепло от масляной горелки, что позволяет генерировать пар перед запуском двигателя.
Другие трубки или катушку нагреваются выхлопными газами двигателя. Когда двигатель работает и
температура отработавших газов достаточно высока для выработки всего необходимого количества пара,
внешнюю топку можно погасить. При работе двигателя под малыми нагрузками необходимо обеспечивать
тепло с помощью вспомогательной печи. Парогенераторные трубки предпочтительно имеют форму
змеевиков, последовательные витки которых расположены на очень малых расстояниях друг от друга, так что
средняя гидравлическая глубина потоков газов, проходящих между ними, невелика, что позволяет
генерировать необходимое количество пара с минимальной площадью нагреваемой поверхности. Выхлопные
трубы предпочтительно соединяются последовательно таким образом, чтобы вода из подающего насоса
сначала проходила через внешний змеевик, затем через змеевик в выхлопной трубе и оттуда в резервуар для
воды. Эта бочка или бутылка предпочтительно изготовлена из цельной тянутой стали и закреплена
вертикальной осью.
Предпочтительно, чтобы оси катушек также были вертикальными. Вода, подаваемая к питательному насосу,
забирается из выходного патрубка системы охлаждения цилиндра, так что вода, подаваемая в
парогенераторные змеевики, должна иметь достаточно высокую температуру, чтобы предотвратить
конденсацию водяного пара на их наружных поверхностях. «С целью обеспечения этого я устанавливаю
термостат для регулирования температуры воды, выходящей из рубашки цилиндра». Вместо или в
дополнение к уже описанным парогенерирующим змеевикам, я могу разместить один или несколько
змеевиков внутри цилиндра двигателя, и эти змеевики могут быть соединены последовательно с ранее
описанными змеевиками. Паровой и водяной барабан снабжен манометром (описанным в описании
параллельной заявки на патент № 22113 от 1923 года, поданной мной) для индикации уровня воды в
барабане. «Тепловой аккумулятор», создаваемый водой в барабане, предотвращает резкие колебания
давления пара. Скорость подачи воды из подающего насоса может регулироваться вручную или
автоматически, либо может автоматически подаваться сигнал, когда уровень воды в барабане поднимается
выше или опускается ниже заданных пределов.
Автоматическая подача сигнала или автоматическое регулирование скорости работы питательного насоса,
подающего воду в котел, может осуществляться электрическим способом, при этом ртутный столбик замыкает
и размыкает электрические контакты, когда уровень воды в барабане превышает заданные пределы.
Давление пара в барабане изменяется или поддерживается постоянным путем циркуляции большего или
меньшего количества отработанных газов через парогенераторный змеевик. Пар, выходящий из барабана,
может быть перегрет путем пропускания через змеевик, нагреваемый отработавшими газами. При
использовании пара для измельчения и распыления длина игольчатого клапана увеличивается из-за
температуры пара, поэтому, если регулировать высоту подъема этого клапана в холодном состоянии, то при
нагревании она будет отличаться, и высота подъема будет изменяться в зависимости от температуры пара.
Для преодоления этой трудности я изготавливаю игольчатый клапан и его шпиндель из стали, коэффициент
теплового расширения которой равен нулю или пренебрежимо мал. (Для достижения желаемого результата
используется сталь, содержащая около 36% никеля).
Корпус игольчатого клапана также может быть изготовлен из этой стали. Предусмотрены средства для отвода
сконденсированного пара из клапанной камеры перед запуском двигателя, при этом эта камера изолирована
от охлаждаемых поверхностей. Я также использую описанную выше сталь для осей выпускных и других
клапанов, чтобы зазор между этими клапанами и их рычагами или кулачками можно было свести к нулю или
почти к нулю. Это имеет огромное значение для снижения уровня шума, а также по другим причинам, в
высокоскоростных двигателях, таких как двигатели самолетов и автомобилей. Для уменьшения степени
сжатия, необходимой для самовоспламенения, я, как описано в моей параллельной заявке № 22112 от 192.3,
повторно нагреваю масло до такой температуры, чтобы оно самопроизвольно воспламенялось при
впрыскивании в воздух, сжатый в любой желаемой степени. В процессе нагревания масло не имеет
свободной поверхности и находится под таким высоким давлением, что фракционная перегонка невозможна.
Таким образом мне удалось добиться самовоспламенения тяжелого масла и смолы с коэффициентом
объемного сжатия семь к одному и даже ниже.
Для обеспечения вышеуказанных условий масло предварительно нагревают в трубе малого диаметра,
предпочтительно в виде змеевика, при этом тепло получают от пара высокого давления или от выхлопных
газов. Объем нагревательной трубки или змеевика, или, при добавлении внешней трубки или змеевика
последовательно или параллельно этому змеевику, спроектирован таким образом, чтобы благодаря
сжимаемости масла несколько зарядов могли входить в змеевик или выходить из него, не оказывая
существенного влияния на давление масла внутри змеевика. Этот тип аккумулятора имеет множество
преимуществ перед аккумуляторами, которые основаны на изменении формы или растяжении сосуда. Чтобы
двигатель мог быстро запускаться «в холодном состоянии», когда степень сжатия мала, я предварительно
подогреваю воздух, поступающий в цилиндр двигателя во время запуска, до тех пор, пока двигатель не
прогреется. Предварительный нагрев воздуха может быть осуществлен путем его прохождения между
витками змеевика, содержащего пар или через который проходит пар. Последовательные витки этой катушки
лишь слегка соприкасаются друг с другом, так что воздух, обтекая в радиальном направлении витки,
разделяется на тонкие слои.
Конец этой катушки, не прикрепленный к всасывающему патрубку двигателя, закрывается соответствующей
пробкой или клапаном, когда воздух необходимо нагреть, но после запуска двигателя этот конец открывается,
так что воздух свободно поступает в двигатель. Такая конструкция также может использоваться для
обеспечения работы двигателя при малых нагрузках на смолистом масле. В другом варианте конструкции
горячие продукты сгорания, образующиеся либо от лампы, либо от вспомогательного двигателя,
смешиваются с воздухом, поступающим в цилиндр двигателя, и двигатель одновременно способен работать с
самовоспламенением, причем с дополнительным преимуществом в этом случае начальные взрывы
модифицируются за счет смешивания продуктов сгорания с воздухом. В некоторых случаях при запуске я
предварительно прогреваю воздух с помощью электрического нагревателя. В морских целях питательная
вода для парогенератора получается путем дистилляции морской воды с использованием части пара из
котла. Указанный выше указатель уровня воды сконструирован таким образом, что ни горячая вода, ни пар не
соприкасаются с его стеклом. Соединение указателя уровня с паровым пространством осуществляется через
трубу и камеру большого сечения, причем эта камера может располагаться на любом уровне выше уровня
воды в барабане котла и на любом расстоянии от него.
Соединение с водяным пространством котла осуществляется посредством аналогичной комбинации, при этом
камера в данном случае находится ниже уровня воды в барабане и на любом расстоянии от него. Эти две
камеры соединены соответствующими трубами и фитингами с двумя концами смотрового стекла, внутри
которого находится тяжелая жидкость, такая как ртуть или четыреххлористый углерод. Тяжелая жидкость
частично заполняет смотровое стекло, полностью заполняет трубку, соединяющую его с нижней камерой, и
почти полностью заполняет эту камеру. Верхняя часть смотрового стекла, трубка, соединяющая верхний
конец смотрового стекла с верхней камерой, и верхняя камера заполнены водой до точки соединения этой
камеры с трубкой, ведущей в паровое пространство. Размеры камер относительно друг друга зависят от
плотности тяжелой жидкости. В некоторых случаях две камеры соединены между собой с помощью трубы
короткого замыкания. Когда .углерод окрашен красителем, растворимым в вода. Усовершенствования,
касающиеся двигателей внутреннего сгорания.
Я, сотрудник Ливерпульского университета, расположенного по адресу: Хоуп-стрит, 63, Ливерпуль, графство
Ланкастер, британское подданство, настоящим заявляю, что характер данного изобретения и способ его
осуществления будут подробно описаны и установлены в следующем документе: Данное изобретение
относится к усовершенствованным средствам для измельчения и распыления жидкого топлива в цилиндры
двигателей внутреннего сгорания; для осуществления самовоспламенения масляного топлива без
необходимости использования высокой степени сжатия; и для предварительного нагрева воздуха,
позволяющего запустить такие двигатели. Для впрыскивания и распыления масла я использую известным
способом пар вместо сжатого воздуха, при этом пар генерируется под необходимым давлением.
Предпочтительно я использую два комплекта парогенераторных трубок или змеевиков, соединенных
последовательно друг с другом и с паровым и водяным барабаном. Одно из этих устройств получает тепло от
масляной горелки или другого внешнего источника тепла, что позволяет генерировать пар до запуска
двигателя.
Другие трубки или катушку нагреваются выхлопными газами двигателя. Когда двигатель работает и
температура отработавших газов достаточно высока для выработки всего необходимого количества пара,
внешнюю топку можно погасить. В других случаях внешняя печь может использоваться постоянно, либо
самостоятельно, либо для дополнительного нагрева, обеспечиваемого отработанными газами. При работе
двигателя под малыми нагрузками необходимо обеспечивать подачу тепла с помощью вспомогательной печи.
Парогенераторные трубки предпочтительно имеют форму змеевиков, последовательные витки которых
расположены на очень малом расстоянии друг от друга, так что средняя гидравлическая глубина потоков
газов, проходящих между ними, мала, что позволяет генерировать необходимое количество пара с
минимальной площадью нагревательной поверхности. Внешний змеевик и змеевик в выхлопной трубе
соединены последовательно, так что вода из подающего насоса сначала проходит через внешний змеевик,
затем через змеевик в выхлопной трубе и оттуда в паровой и водяной барабан.
Эта бочка или бутылка предпочтительно изготовлена из цельной тянутой стали и закреплена вертикальной
осью. Предпочтительно, чтобы оси катушек также были вертикальными. Вода, подаваемая к питательному
насосу, отбирается из выходного патрубка системы охлаждения цилиндра, так что вода, подаваемая в
парогенераторные змеевики, должна иметь достаточно высокую температуру, чтобы предотвратить
конденсацию водяного пара в продуктах сгорания на их наружных поверхностях. С целью обеспечения этого я
устанавливаю термостат для регулирования температуры воды, выходящей из рубашки цилиндра. В
дополнение к уже описанным парогенерирующим змеевикам, я могу разместить внутри цилиндра двигателя
один или несколько змеевиков, которые соединены с ранее описанными змеевиками и расположены внутри
компрессионного пространства цилиндра таким образом, чтобы защитить его поверхности от пламени.
Паровой и водяной барабан снабжен манометром, изготовленным в соответствии с описанием в Полном
техническом задании к одновременной заявке на патент № 22113 от 1923 года, для индикации уровня воды в
барабане.
«Теплоаккумулирующее действие» воды в барабане предотвращает резкие колебания давления пара.
Скорость подачи воды из подающего насоса может регулироваться вручную или автоматически, либо может
автоматически подаваться сигнал, когда уровень воды в барабане поднимается выше или опускается ниже
заданных пределов. Автоматическая подача сигнала или автоматическое управление скоростью работы
подающего насоса может осуществляться электрическим способом, при этом ртутный столбик замыкает и
размыкает электрические контакты, когда уровень воды в барабане превышает заданные пределы. Давление
пара в барабане изменяется или поддерживается постоянным путем пропускания большего или меньшего
количества отработанных газов через парогенераторный змеевик. Пар, выходящий из барабана, может быть
перегрет путем пропускания через змеевик, нагреваемый отработавшими газами. При использовании пара
для измельчения и распыления длина обычного игольчатого клапана увеличивается за счет расширения из-за
температуры пара, так что если регулировать подъем этого клапана в холодном состоянии, то его подъем
будет другим в горячем состоянии, и подъем будет изменяться в зависимости от температуры пара. 1. Эту
трудность удалось преодолеть, используя для штока игольчатого клапана сталь с нулевым или пренебрежимо
малым коэффициентом теплового расширения.
(Для достижения желаемого результата используется сталь, содержащая около 36% никеля). Корпус
игольчатого клапана также может быть изготовлен из этой стали. Предусмотрены средства для отвода
сконденсированного пара из клапанной камеры перед запуском двигателя, при этом эта камера изолирована
от охлаждаемых поверхностей. Также желательно использовать эту сталь для изготовления валов выпускных
и других клапанов, чтобы свести к нулю или почти к нулю зазор между этими клапанами и их рычагами или
кулачками управления. Это имеет огромное значение для снижения уровня шума, а также по другим
причинам, в высокоскоростных двигателях, таких как двигатели самолетов и автомобилей. Для уменьшения
степени сжатия, необходимой для самовоспламенения, я (как описано в моей параллельной заявке № 22112
от 1923 г.) предусматриваю предварительный нагрев масла до такой температуры, чтобы оно
самопроизвольно воспламенялось при впрыскивании в воздух, сжатый в любой желаемой степени. В
процессе нагревания масло нагревается без свободной поверхности и под таким высоким давлением, что
фракционная перегонка невозможна.
Таким образом мне удалось добиться самовоспламенения тяжелого и смолистого масла с коэффициентом
объемного сжатия семь к одному и даже ниже, когда масло предварительно нагревалось до температуры чуть
ниже 300°C. Для обеспечения вышеуказанных условий масло предварительно нагревается в трубе малого
диаметра, предпочтительно в виде змеевика, а тепло поступает от пара высокого давления или от выхлопных
газов. Внутренний объем нагревательной трубки или змеевика с добавлением внешней трубки или змеевика
последовательно или параллельно этому змеевику спроектирован таким образом, чтобы благодаря
сжимаемости масла несколько зарядов могли входить или перемещаться внутри змеевика, не оказывая
существенного влияния на давление масла внутри змеевика. Этот тип аккумулятора имеет множество
преимуществ перед аккумуляторами, которые основаны на изменении формы или растяжении сосуда. Чтобы
обеспечить быстрый запуск двигателя в холодном состоянии при низкой степени сжатия, я предварительно
подогреваю воздух, поступающий в цилиндр двигателя во время запуска, до тех пор, пока двигатель не
прогреется.
Предварительный нагрев воздуха может быть осуществлен путем его прохождения между витками змеевика,
через который проходит пар. Последовательные витки этой катушки почти соприкасаются друг с другом, так
что воздух, обтекая в радиальном направлении эти витки, разделяется на тонкие слои. Конец этой катушки, не
прикрепленный к всасывающему патрубку двигателя, закрывается соответствующей пробкой или клапаном,
когда необходимо нагреть воздух, но после запуска двигателя этот конец открывается, так что воздух
свободно поступает в двигатель. Такая конструкция также может использоваться для обеспечения работы
двигателя при малых нагрузках на смолистом масле. В другом варианте конструкции горячие продукты
сгорания, образующиеся либо от лампы, либо от вспомогательного двигателя, смешиваются с воздухом,
поступающим в цилиндр двигателя, и двигатель одновременно способен работать с самовоспламенением,
причем с дополнительным преимуществом в этом случае начальные взрывы модифицируются за счет
смешивания продуктов сгорания с воздухом. В некоторых случаях при запуске двигателя я предварительно
прогреваю воздух с помощью электрического нагревательного прибора.
В морских целях питательная вода для парогенератора получается путем дистилляции. пар из котла.
Указанный выше указатель уровня воды сконструирован таким образом, что ни горячая вода, ни пар не
соприкасаются со стеклом указателя. Соединение с паровым пространством осуществляется через трубу и
камеру большого сечения, причем эта камера может располагаться на любом уровне выше уровня воды в
барабане котла и на любом расстоянии от этого барабана. Соединение с водяным пространством котла
осуществляется посредством аналогичной комбинации, при этом камера в данном случае находится ниже
уровня воды в барабане и на любом расстоянии от него. Эти две камеры соединены соответствующими
трубами и фитингами с двумя концами смотрового стекла, внутри которого находится тяжелая жидкость, такая
как ртуть или четыреххлористый углерод. Тяжелая жидкость частично заполняет смотровое стекло,
полностью заполняет трубку, соединяющую его с нижней камерой, и почти полностью заполняет эту камеру.
Верхняя часть смотрового стекла, труба, соединяющая верхний конец смотрового стекла с верхней камерой, и
сама верхняя камера заполнены водой до точки соединения этой камеры с трубой, ведущей в паровое
пространство барабана котла.
Высота двух камер относительно друг друга и относительно измерительного стекла зависит от относительной
плотности двух жидкостей. В некоторых случаях две камеры соединены друг с другом посредством трубы
короткого замыкания. Когда четыреххлористый углерод находится в жидком состоянии, он окрашивается
красителем, который растворим в четыреххлористом углероде, но нерастворим в воде. На прилагаемых
чертежах, которые в некоторых случаях носят лишь схематический характер, фиг. 1 представляет собой
общую схему, иллюстрирующую основные части изобретения; фиг.
1
А представляет собой фрагментарное изображение модификации. На рис. 2 и 3 показано продолжение
парогенераторных змеевиков, расположенных внутри цилиндра двигателя. На рис. 4 представлен поперечный
разрез корпуса топливного клапана, на котором показаны сам топливный клапан и другие его части.
выхлопная труба и обводной канал для отработавших газов, направление потока которых регулируется
заслонкой А5. Внутри расширенной части а4 выхлопной трубы находится змеевик B для предварительного
подогрева мазута, который подается к нему от мазутного насоса по трубе b и выводится из него через трубу
bl. Регулирует поток отработавших газов к нагревательному змеевику B. Парогенераторный змеевик C
нагревается отработавшими газами двигателя и может дополнительно нагреваться масляной горелкой E,
которая также может использоваться для подачи тепла, необходимого для генерации пара, требуемого при
запуске двигателя, в том числе и при работе двигателя под малой нагрузкой. E — это наружный котел с
корпусом e и масляной горелкой e. F — это насос подачи воды.
Горячая вода течет по трубе f от рубашки цилиндра двигателя к насосу F, а оттуда по трубе el — к внешнему
котлу E. Оттуда пар или смесь пара и воды течет по трубе d к воздухонагревателю D, а затем по трубе C к
змеевику C в выхлопной трубе. Отсюда тепло по трубе g поступает в теплоаккумулятор G, куда оно подается
по трубе, показанной пунктирными линиями, которая проходит почти до дна этого резервуара. Пар из
теплоаккумулятора G поступает по трубе g в корпус топливного клапана J. Воздух поступает в двигатель по
трубе a6; d — отверстия для подачи воздуха в предпусковой подогреватель D, который нагревается при
прохождении поперечно между витками трубы D; d — клапан для замыкания потока воздуха внутри
предпускового подогревателя, а d4 — альтернативное положение этого клапана. Трубы a7 и a8
предназначены для подачи охлаждающей воды в рубашку цилиндра и от нее, а M — это термостат,
установленный на выходе циркуляционной воды.
На фиг. 2 и 3 показаны продолжения C; C змеевиков парогенератора C, расположенных внутри цилиндра
двигателя таким образом, чтобы защитить стенки камеры сжатия от горячих газов, a — поршень двигателя. c4
— труба, соединяющая C с C или C, а c5 — труба, соединяющая эти змеевики с теплоаккумулятором G.
Схема отображения уровня воды в теплоаккумуляторе G показана на фиг. 1, где H — смотровое стекло, h —
труба, соединяющая его верхнюю часть с паровым пространством в G, h — резервуар для воды, имеющий
большой диаметр относительно диаметра h. Нижний конец смотрового стекла соединен с водным
пространством G трубой h, проходящей через резервуар h4, который почти полностью заполнен жидкостью,
более плотной, чем жидкость в h4. Эта более плотная жидкость проникает в смотровое стекло и, судя по
положению ее поверхности там, указывает уровень воды в G. h5 — это манометр, а h6 — продувочная труба.
Обводная труба, если она установлена, располагается, как показано пунктирными линиями на h7.
На рис. 4 показан один из вариантов топливного клапана j и шпинделя .19, изготовленных из стали с нулевым
коэффициентом теплового расширения. J — это корпус топливного клапана, в который пар поступает через
ответвление .12, а масло — через ответвление .1; .14 — это входное отверстие для масла; .15 — сальниковое
уплотнение для штока клапана j9; J8 — это направляющая втулка для клапана. Измельчитель показан на рис.
К. На фиг. 1А показана схема упомянутой модификации, в которой для запуска двигателя из холодного
состояния нагретые продукты сгорания смешиваются с воздухом, поступающим в цилиндр двигателя; на этой
фиг. a6 — это воздухозаборная труба, показанная на фиг. 1, которая вместо клапана d4 снабжена трубой a9,
на нижнем конце которой установлена горелка D, а10 образует дымоход. Нагретый горелкой D воздух и часть
продуктов сгорания проходят по трубе a6 в двигатель. Как уже говорилось, данное устройство имеет
дополнительное преимущество в том, что начальные взрывы модифицируются за счет смешивания продуктов
сгорания с воздухом.
Мне известно о предложении впрыскивать и распылять масло в цилиндры дизельных двигателей с помощью
пара, генерируемого под соответствующим давлением в змеевике котла. Подробно описав и определив
природу моего изобретения и способ его осуществления, я заявляю, что то, что я...
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_206186.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=206186&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB206186A
[]
Усовершенствования в электронных часах. Я, Чарльз Эдмо Д. Принс, подданный Великобритании,
проживающий в поместье Стаббингс, Берчеттс-Грин, Беркшир, настоящим заявляю, что данное изобретение
имеет следующую природу: данное изобретение относится к часам с электрическим приводом, и его целью
является создание часов, в которых колебания маятника будут практически полностью свободными, а работа,
которую должен совершать маятник, будет симметричной и очень малой. Согласно данному изобретению, я
предлагаю поляризационную реверсивную задержку в цепях, которые устроены таким образом, что
замыкаются маятником и размыкаются реле. Предпочтительно реле состоит из поворотного стержня или
якоря из мягкого железа, несущего обмотку, один конец которого расположен между полюсами постоянного
магнита, а на другом конце, предпочтительно на конце гибкого рычага, обеспечивающего более длительное
удержание контакта при движении якоря, расположен контакт, предназначенный для попеременного контакта
с двумя неподвижными контактами. Каждый из этих неподвижных контактов соединен последовательно с
батареей или другим источником тока, электромагнитным устройством, таким как обмотка соленоида, и
легким пружинным контактом, расположенным рядом с маятником.
Предположим, что контакт, установленный на якоре реле, касается одного из двух неподвижных контактов
справа. Затем, когда маятник во время своего колебания вправо касается правого пружинного контакта, он
замыкает цепь через обмотку якоря реле и через правый соленоид, который, таким образом, притягивает
сердечник, расположенный на стержне маятника, передавая маятнику поддерживающий импульс. Однако ток,
протекающий через обмотку якоря реле, заставляет якорь вращаться вокруг своей оси до тех пор, пока его
пружинный контакт не разомкнет цепь и не упрется в левый неподвижный контакт, тем самым подготавливая
другую цепь. Затем маятник качается влево до тех пор, пока контакт, находящийся на нем, не замкнет другую
цепь, после чего, как и прежде, через левый соленоид протекает кратковременный ток, который притягивает
сердечник стержня маятника, и, будучи теперь расположенным в обратном направлении через обмотку якоря,
заставляет последний качаться обратно и так далее.
Кратковременный ток, протекающий через обмотку якоря, может быть использован для приведения в
действие одного или нескольких пошаговых часовых механизмов любым известным в данной области
способом. Вместо использования двух источников тока для осуществления реверсирования через обмотку
якоря, можно использовать один источник, при этом якорь может иметь два контакта, соединенных таким
образом, чтобы обеспечить необходимое реверсирование. В качестве альтернативы, поддерживающий
импульс, вместо того чтобы передаваться маятнику при каждом колебании, может подаваться одним
соленоидом при каждом втором колебании или через ступенчатый механизм с любыми желаемыми
интервалами. Поскольку данное изобретение позволяет легко обеспечить значительную свободу в положении
деталей в вертикальном направлении, его особенностью является возможность точной регулировки маятника
с верхнего конца без необходимости его фиксации, путем перемещения части его длины через неподвижную
точку подвеса; например, путем подвешивания стержня на тонкой металлической полоске, проходящей через
узкое отверстие в раме, и путем натяжения этой полоски вверх или путем ее перемещения вниз с помощью
винта и гайки.
Будет видно, что при такой конструкции механическая работа, совершаемая маятником, чрезвычайно мала и
идеально симметрична; что маятник только замыкает, но никогда не размыкает цепи, так что нет тенденции к
искрению и заеданию; что импульс, передаваемый маятнику, может быть симметричным, а его длительность
зависит только от задержки реле; что амплитуда колебаний маятника может быть очень мала, что
способствует точности; и что конструкция проста и очень мало зависит от механического совершенства.
Особенностью данного изобретения является то, что часы можно легко установить, даже на расстоянии, на
точное время, заданное сигналом времени, следующим образом: если часы спешат, цепь якоря может быть
разорвана или шаговый механизм закорочен, так что маятник будет колебаться в холостом ходу, не приводя в
действие шаговый механизм, пока его не отпустят. Если же часы идут медленно, их можно «завести»,
соединив контакт на стержне маятника и два контакта пружины. В этом случае реле будет быстро и
автоматически вибрировать и приводить в действие пошаговый механизм до тех пор, пока его не отпустят.
Усовершенствования в электронных часах. Я, Чарльз Эдмонд Принс, подданный Великобритании,
проживающий в поместье Стаббингс, Берчеттс-Грин, Беркшир, настоящим заявляю о природе данного
изобретения и о способе его осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в следующем
заявлении: Данное изобретение относится к часам с электрическим приводом, и основная идея изобретения
заключается в механическом отделении маятника или элемента, отражающего время, от часового механизма
или индикаторного механизма, так что первый вибрирует практически свободно, при этом работа, которую он
должен совершать, не только очень мала, но предпочтительно имеет одинаковую величину при каждом
колебании элемента, отражающего время. Таким образом, на точность хода колебательного элемента
часового механизма никак не влияет неточность его конструкции или регулировки, поскольку он может быть
сравнительно простым и недорогим, не влияя при этом на точность показаний.
«Механизм индикации времени может быть любого подходящего известного типа, пошаговые движения
которого осуществляются или контролируются работой электромагнитного устройства, включенного в цепь,
управляемую колебаниями маятника, и кратковременно замыкающегося при каждом колебании за счет
замыкания светочувствительного контакта, и автоматически размыкающегося вспомогательным устройством,
таким как электромагнитный автоматический выключатель, до размыкания контакта маятника». Схема цепи
устроена таким образом, что при каждом колебании маятника по цепи проходит переходный ток,
активирующий реле или электромагнит, который управляет или приводит в действие индикаторный механизм,
а также по катушке или катушкам включения автоматического выключателя, который затем размыкает цепь и
осуществляет другие соединения, так что при возобновлении тока при следующем колебании маятника этот
ток проходит по катушке или катушкам включения автоматического выключателя в обратном направлении.
Импульс, необходимый для поддержания амплитуды колебаний маятника, может быть получен из переходных
токов в цепи управления маятником, например, с помощью соленоида или электромагнита, через который
проходят такие токи, оказывающие притяжение на мягкий железный стержень, жестко соединенный с
маятником; или эти токи могут использоваться попеременно для питания и высвобождения гравитационного
или пружинного устройства, через которое импульс периодически подается на маятник; или могут быть
использованы любые другие подходящие средства для автоматического поддержания колебаний маятника, и
такие средства могут также управляться токами в цепи, периодически создаваемой контактом или контактами
на любой подходящей подвижной части механизма индикации времени или управляемой ими. На
прилагаемых чертежах: фиг. 1 — схематическое изображение электрических часов с электроприводом,
иллюстрирующее один из вариантов реализации изобретения на практике; фиг. 1а — деталь, показывающая
предпочтительный способ подвески маятника; фиг. 2 — схема электрических цепей; фиг. 3 — деталь,
иллюстрирующая один из вариантов пружинного контакта; и фиг. 4 — альтернативное расположение
автоматического выключателя.
Обращаясь сначала к рис. 2, маятник или элемент синхронизации 1, который шарнирно закреплен в точке 2,
несет пару легких контактных пружин 3, 4, расположенных с одной или обеих сторон маятника, которые
взаимодействуют с неподвижными контактами. постоянно соединены выводами 5 и 6 с двумя неподвижными
контактами 7 и 8 соответственно подвижного элемента 9 реверсора электромагнитной цепи. Контакт 7
является элементом пары контактов 7, 7, взаимодействующих с пружинным контактом 10 подвижного
элемента, а контакт 8 является одним из пары 8 и 8, взаимодействующих с другим пружинным контактом 11
подвижного элемента. Контакты 7 и 8 соединены выводами 12 и 12 соответственно, при этом вывод 12
соединен с одним полюсом контакта 13, другой полюс которого соединен выводами 14, 14 с маятником через
его подвеску в точке 2. Провода 14, 14 включают электромагнитное устройство, обозначенное катушкой 15,
которое предназначено для управления устройством индикации времени, обозначенным катушкой 16.
Подвижный элемент 9, включающий в себя катушку питания и сердечник из мягкого железа, колеблется вокруг
центральной оси под воздействием постоянного магнита 9 в соответствии с направлением тока в катушке
питания, так что в одном положении неподвижный контакт 7 электрически соединен через изогнутый
пружинный контакт 10, катушку 9 и изогнутый пружинный контакт 11 с неподвижным контактом 8.
Предположим, что автоматическое выключатель и маятник 1 качаются влево. Тогда при замыкании контактов
3 и 3 устанавливается цепь от батареи 13 через провода 12, 12, 11, контакты 8, 11, катушку 9, контакты 10, 7,
провод 5, контакты 3, 3, провод 14, электромагнит 15, провод 14 обратно к батарее 13. Полярность
подвижного элемента 9, когда ток протекает в этом направлении через его катушку питания, организована
таким образом, что подвижный элемент вращается вокруг своей оси под воздействием постоянного магнита,
прижимая контакты 10 и 11 к неподвижным контактам 7 и 8 соответственно. При перемещении в это новое
положение цепь размыкается, а длительность зацепления контактов 3 и 3 устанавливается таким образом,
чтобы цепь размыкалась в контактах 7, 10 раньше, чем в контактах 3, 3 при колебании маятника 1 в обратном
направлении. При колебании маятника слева направо устанавливается контакт между контактами 4, 4,
замыкая цепь от батареи 13 через выводы 12, 12, контакты 7 и 10, катушку 9, контакты 11, 8, вывод 6, контакты
4, 4, вывод 14, электромагнитную катушку 15, вывод 14 обратно к батарее.
Поскольку таким образом установленный ток снова меняет полярность подвижного элемента 9, последний
снова поворачивается вокруг своей оси в другое рабочее положение. Таким образом, при каждом колебании
маятника через устройство 15 протекает кратковременный ток, и следует отметить, что цепь, по которой
протекает этот ток, разрывается не в контактах маятника 3 и 4, а в контактах автоматического выключателя 10
и 11. Каждый кратковременный ток активирует устройство 15, которое, будучи активированным,
предназначено для приведения в действие часового механизма 16 или, альтернативно, для обеспечения
работы этого механизма, имеющего любой подходящий известный пошаговый характер. На рисунке показан
соленоид 17, через который протекает переходный ток, возникающий в цепи при зацеплении контактов 4, 4, и
жестко прикрепленный к маятнику 1 рычаг 17 из магнитного материала или частично магнитного материала,
соответствующим образом расположенный относительно соленоида 17 таким образом, чтобы он попадал в
его зону влияния во время части колебания вправо и, таким образом, получал импульс, поддерживающий
амплитуду колебания маятника.
Для предотвращения увеличения амплитуды колебаний, вызванного действием катушки 17, могут быть
использованы любые подходящие магнитные средства, например, путем использования магнитного
материала только на внешнем конце стержня 171 или путем изменения поперечного сечения или магнитной
проницаемости стержня таким образом, чтобы, как только маятник отклонится наружу на необходимую
величину, сила притяжения, создаваемая катушкой 17, изменит направление. Катушка 17 может быть
сконструирована таким образом, чтобы передавать поддерживающий импульс в момент максимальной
скорости маятника, то есть когда маятник достигает максимальной скорости, или же она может быть
сконструирована таким образом, чтобы передавать импульс после прохождения этого положения, в этом
случае требуется несколько большая энергия, но такое расположение катушки автоматически компенсирует
уменьшение или увеличение амплитуды колебаний. Схематическое изображение расположения,
представленное на рис. 2, более подробно показано на рис. 1, где соответствующие части обозначены теми
же порядковыми номерами. Как показано на этом рисунке, маятник 1 подвешен с помощью стальной или
другой подходящей упругой ленты 18, жестко закрепленной зажимом 19, между губками которого лента 18
проходит к регулировочному штифту 20, к которому прикреплен конец ленты и который может подниматься
или опускаться в направляющей 21, установленной на кронштейне 22, посредством гайки 23 на резьбовом
верхнем конце штифта 20; зажим 19 освобождается для осуществления такой регулировки.
Вместо того чтобы контакты маятника 3, 4 были гибкими, а контакты неподвижные 3, 4 — жесткими,
расположение можно изменить, и в этом случае податливые неподвижные контакты могут иметь форму,
показанную на рис. 3. Как показано на рисунке, металлическая трубка 24, закрытая на внешнем конце,
подходит Клеммная колодка 26 надлежащим образом подключена к цепи. Внутри трубки 24 находится
проволочная пружина 27 в форме шпильки, внешний свободный конец которой обнажается после того, как
часть трубки 24 отрезана, как показано на рисунке 24, в то время как внутренний неподвижный конец жестко
соединен с металлической трубкой 24. Определенный диапазон регулировки возможен путем вращения
трубок 24 на их гнездах, или же контакты 3, 4, будь то жесткие или податливые, могут быть установлены, как
показано на рис. 1, на кривошипах 28, опирающихся на штифты 29, соответствующим образом соединенные с
цепью и регулируемые с помощью рукояток 30; для фиксации контактов после регулировки предусмотрены
подходящие средства, такие как зажимы для штифтов и пазов 31. В схеме, показанной на фиг. 1 и 2,
подвижный элемент 9 автоматического выключателя неполяризован, а неподвижный элемент 9 поляризован.
В модификации, показанной на рис. 4, подвижный элемент 9 поляризуется с помощью постоянного магнита 9,
в то время как неподвижный элемент 9, состоящий из подковообразного электромагнита с питающей катушкой
на каждом звене и сердечником из мягкого железа, неполяризован, а схема модифицирована таким образом,
что полярность подковообразного магнита изменяется током, проходящим через одну из питательных катушек
при одном колебании маятника и через другую питающую катушку при обратном колебании. В дальнейшей
модификации, показанной на рис. 5, подвижный элемент 9 поляризуется с помощью постоянного магнита 9 и
имеет рычаг с гибким контактным элементом 10, который качается между двумя неподвижными контактами
10, 10, соединенными соответственно с катушками питания на двух элементах сердечника из мягкого железа
9. В любом положении покоя гибкий контакт 10 зафиксирован в той степени, которая необходима для
обеспечения соответствующей длительности быстротечного импульсного тока. Точность хода часов удобно
регулируется с помощью описанной выше регулировки маятника, а погрешность также может быть удобно
скорректирована, например, при получении корректного сигнала времени от любого источника.
Таким образом, если тактовый сигнал слишком быстрый, индикаторный механизм 16 может быть временно
отключен путем закорачивания провода 32, показанного пунктирной и штриховой линией на рис. 2, который
подключается к клеммам регистрирующего механизма, как того требует устройство, с помощью
переключателя, например, кнопочного переключателя, обозначенного на рис. 33. «1. Когда эта цепь
замыкается, механизм записи останавливается, а при отпускании кнопки, когда время, зафиксированное
часами, совпадает с правильным временем, механизм записи возобновляет работу». Аналогичным образом,
соединив контакты 3, 4 с подвесом маятника, как показано пунктирными и штриховыми линиями 34, 35 на фиг.
2, причем это соединение может быть осуществлено с помощью кнопочного выключателя 36, показанного на
фиг. 1, автоматический выключатель 9 будет срабатывать быстро и, таким образом, быстро перемещать
стрелки механизма записи времени для исправления ошибки медленно работающих часов; кнопочный
выключатель будет отпущен, когда механизм записи снова покажет истинное время.
Следует отметить, что длительность переходного тока, приводящего в действие регистрирующий механизм,
зависит лишь от постоянной времени автоматического выключателя 9, если длительность контакта
маятниковых контактов 3, 3 и 4, 4 не меньше временной задержки автоматического выключателя.
Следовательно, часы будут работать безупречно с довольно малой амплитудой колебаний и, таким образом,
с исключительно малым сопротивлением воздуха и круговой погрешностью. Кроме того, поддерживающий
импульс, приложенный к маятнику, имеет тенденцию к самокоррекции при изменении ЭДС батареи. Контакты
автоматического выключателя не размыкаются мгновенно при прохождении через них тока, поскольку они
гибкие, поэтому, если ЭДС батареи уменьшится, а вместе с ней и ток питания выключателя и
поддерживающего соленоида 17, более слабый ток будет поддерживаться в течение более длительного
периода, стремясь тем самым обеспечить постоянный поддерживающий импульс маятника. Помимо
преодоления сопротивления воздуха, работа, совершаемая маятником, ограничивается изгибом или сжатием
легких пружин 3 и 4 при каждом колебании маятника; эта работа запасается в пружинах в виде потенциальной
энергии, которая возвращается маятнику при его обратном движении, и даже если работа, связанная со
сжатием этих пружин, не является идеально постоянной, например, вследствие изменения упругости
Такие изменения на них не повлияют. Поскольку эти маятниковые контакты срабатывают только при
замыкании цепи и никогда не размыкают её, и, кроме того, поскольку они имеют природу трущихся контактов,
на этих контактах не возникает искрения, а также нет склонности к их загрязнению или слипанию.
Чрезвычайно малая потеря на трение в этих трущихся контактах эквивалентна лишь незначительному
увеличению сопротивления воздуха маятника, но, в отличие от сопротивления воздуха, она не зависит от
таких переменных, как барометрическое давление, и, будучи постоянной, не влияет на точность хода, а лишь
в незначительной степени влияет на количество энергии, необходимой для поддержания колебаний маятника.
Этот поддерживающий импульс должен быть очень малым, и, как указывалось ранее, его можно сделать
достаточно постоянным, даже когда часы работают от сравнительно переменного источника электроэнергии,
например, от цепи электрического освещения, используя переходные токи для последовательного включения
и выключения гравитационного или пружинного устройства, передающего поддерживающий импульс
маятнику.
Легко понять, что изобретение может быть применено либо к автономным электрическим часам, либо к одним
или нескольким часам, которые могут управляться дистанционно с помощью маятника и устройства
автоматического отключения, описанного выше и размещенного в положении, свободном от помех, либо с
помощью главных часов, работающих в соответствии с настоящим изобретением. Таким образом, например,
вместо часового механизма 16 может быть использовано реле, управляющее локальной цепью, с помощью
которой можно управлять башенными или другими часами, или несколькими такими часами любого размера.
Один или несколько вспомогательных часов могут приводиться в действие от описанного аппарата путем
размещения на выводе 5 (рис. 2) пары контактов, которые обычно замкнуты, но размыкаются раз в минуту на
очень короткий промежуток времени, например, две или три секунды, с помощью кулачка на секундной оси
часового механизма 16; при этом разрыв, сделанный таким образом на выводе 5, замыкается
электромагнитным устройством, благодаря чему индикаторный механизм вспомогательных часов
срабатывает каждую минуту в определенный момент, определяемый действием элемента, отсчитывающего
время.
Если необходимо управлять системой часов таким образом, то электромагнитное устройство, приводимое в
действие раз в минуту, будет представлять собой реле с медленным срабатыванием для включения цепи
Соседние файлы в папке патенты