Тепловой двигатель

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Г 03 (З 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3868268/25-06 (22) 13.03.85 (46) 15.08.86. Бюл. № 30 (71) Ленинградский ордена Ленина институт инженеров железнодорожного транспорта им. акад. В. Н. Образцова (72) А. Б. Буянов, С. И. Степанов, Т. Б. Буянова и В. К. Кундышев (53) 621.486(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1124125, кл. F 03 G 7/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 688683, кл. F 03 G 7/00, 1979. (54) (57) 1. ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий корпус, размещенную в нем частично заполненную легкокипящей текучей средой рабочую камеру с зонами испарения и конденсации и с эластичными и жесткими стенками, последние расположены напротив друг друга в зонах испарения и конденсации, покрыты с внутренней стороны капиллярно-пористым материалом и соединены между собой гибким транспортным элементом, причем одна жесткая стенка неподвижно соединена со штоком отбора мощности, а другая с корпусом, неподвижно установленный снаружи на корпусе соосно рабочей камере источник охлаждения и источник нагрева, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД он

ÄÄSUÄÄ 1250700 А1 снабжен впускным и выпускным клапанами и установленной в корпусе охватывающей эластичные стенки камерой насоса для нагревающей среды, в капиллярно-пористом материале на каждой жесткой стенке выполнены полости с образованием закрытых резервуаров, гибкий транспортный элемент выполнен в виде некапиллярного трубопровода, посредством которого резервуары противоположных жестких стенок соединены между собой, резервуар, расположенный на стенке, неподвижно соединенной со штоком отбора мо|цности, выполнен в виде обращенного во внутреннее пространство рабочей камеры выступа, преимущественно в форме цилиндра, с возможностью контакта торца последнего при минимальном объеме рабочей камеры с резервуаром противоположной жесткой стенки, расположенной в зоне конденсации.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что трубопровод уложен по спирали с диаметром витка большим, чем диаметр выступа.

3. Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что стенка резервуара, расположенного в зоне конденсации, на участке ее контакта с противоположным резервуаром снабжена эластичным капиллярно-пористым покрытием.

1250700

l5

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к устройствам преобразования низкопотенциальной тепловой энергии в механическую, и может быть использовано для привода механизмов с возвратно-поступательным движением.

Гжелью изобретения является повышение

КПД.

На фиг. 1 представлен предлагаемый тепловой двигатель в осевом разрезе, на котором левая и правая части соответствуют крайним положениям штока отбора мощности; на фиг. 2 уложенный по спирали трубопровод, соединяющий резервуары противоположных жестких стенок рабочей камеры; на фиг. 3 — схема размещения эластичного капиллярно-пористого покрытия на резервуаре, расположенном в зоне конденсации; на фиг. 4 — схема теплового двигагеля с калорифером для охл»ждения нагревающей среды и с пусковым источником нагрева.

Тепловой двигатель содержи г корпус 1 и размещенную в нем частично гацолненную легкокипящей текучей средой рабочую камеру 2 с зонами испарения 3 и конденс»ции 4. Камера 2 имеет эл»стичнук стен ку в виде сильфон» 5 и расположенные друг напротив друга, соответственно в зонах испарения 3 и конденс»ции 4, жесткие стенки 6 и 7, покрыпгые с внутренней стороны капиллярно-пористым материалом 8. Жестк»я стенка 6 неподвижно сосди H» со штоком 9 отбора мощности. а жесткая с.генка 7 -- с корпусом l. Снаружи на корпусе

1 неподвижно установлен соосно сильфону 5 источник 10 охлаждения. В корпусе 1 установлена также охватывающая сильфон 5 камера 11 насоса для нагревакнцей среды с впускным 12 и выпускным 13 клапанами, образующая источник нагрева. В капиллярно-пористом материале 8 на жесткой стенке 6 р»бочей камеры 2 выполнена полость 14 с образванием закрытого резервуара 15. а на жесткой стенке 7 — полость 16 образованием закрытого резервуара 17.

Ре:зервуары 15 и 17 противополо кных жестких стенок 6 и 7 соединены между собой гибким транспортным элементом в виде некапиллярного трубопровода 18. Резервуар 15, расположенный на стенке 6, неподвижно соединенной со штком 9 отбора могцности, выполнен в виде обращенного во внутреннее пространство рабочей камеры 2 выступа

19 в форме цилиндра с возможностью контакта его торца 20 при минимальном объеме рабочей камеры 2 с резервуаром 17 противоположной жесткой стенки 7, расположенной в зоне 4 конденсации. Трубопровод 18 (вариант устройства, представленный на фиг. 2) д.|я уменьшения его деформаций при перемещении жесткой стенки 6 уложен по спирали с диаметром витка большим, цм ди»метр выступа 19. Стенка резервуара 17, pac»oложенного в зоне 4 конденса20

25 зо

55 ции на участке контакта с противоположным резервуаром 15, для улучшения контакта между резервуарами 15 и 17 в случае остаточного усталостного перекоса сильфона

5 может быть снабжен» эластичным капиллярно-пористым покрытием 21 (фиг. 3) . Между штоком 9 отбора мощности и корпусом 1 установлено уплотнение 22. В варианте устройства, представленном на фиг. 4, предлагаемый двигатель оснащен охладителем нагревающей среды в виде соединенного с источником 10 охлаждения калорифера 23 и дополнительным пусковым источником нагрева -- электронагревателем 24.

Тепловой двигатель работает следующим образом.

В начальный момент времени, для которого положение элементов теплового двигателя

»редставлеno на пр»вой половине чертежа (фиг. 11, резервуар 15 входит в соприкосновение с резерву»ром 17. В результате этого конденсат легкокипящей текучей среды за счет капиллярных сил частично переходит из насыщенного им к»пиллярно-пористого материала 8 резервуары 17 в осушенный за предыдущий период капиллярно-пористый материал 8 резервуар» 15. В камере

11 пасоса находится нагревающая среда, теплота которой затрачивается н» испарение легкокипягцей текучей среды из капиллярно-пористого материала 8 резервуара 15 в местах его соприкосновения с нагреваемой жесткой стенкой 6 рабочей камеры 2. Давление паров легкокипящей текучей среды внутри сильфона 5 возрастает, и он растягивается, поднимая шток 9. При этом выпускной клапан 13 открывается, и нагреваю(цая среда вытесняется из двигателя, а резервуары 15 и 17 удаляются друг от друга. Г1о мере увеличения давления внутри сильфона 5 и подьема штока 9 происходит осушение капиллярно-пористо(0 материала 8 стенок резервуара 15 и увеличение перепада давлений снаружи и внутри этого резервуара

15, а при подходе цггока 9 к положению наибольшего выдвижения его стенки резервуара

15 становятся проницаемыми для паров легко кипяшей текучей среды, причем проницаемость становится наибольшей при наибольшем подъеме штока 9, когда жесткая стенка 6 соприкасается с корпусом 1 (левая половина двигателя на фиг. 1). Выпускной клапан 13 закрывается. Пары легкокипящей текучей среды, проникающие внутрь резервуара 15, по гибкому некапиллярному трубопроводу 18 перетекают в резервуар

17, где конденсируются, отдавая свою теплоту источнику 10 охлаждения, а образовавшийся конденсат впитывается капиллярно-пористым материалом 8 резервуара 17.

Давление пара в рабочей камере 2 уменьшается, в результате чего сильфон 5 сжимается, опуск»я шток 9. Под действием разрежения в камере 11 впускной клапан 2 от1250700

77

7Â

>иа 2 фиР.4

Составитель Л. Тугарев

Техред И. Верес Корректор М. Шароши

Тираж 447 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Л. Повхан

Заказ 4387/27 крывается, и нагревающая среда втекает в камеру 1. Однако ее тепло не передается легкокипящей текучей среде, так как резервуар 15 осушен и проницаем для паров этой среды. Процесс сжатия сильфона 5 и соответственно перемещения штока 9 заканчивается при соприкосновании осушенного резервуара 15 с насыщенным конденсатом резервуаром 17 и при перетекании части этого конденсата в капиллярно-пористый материал

8 резервуара 15 под действием капиллярных сил. При дальнейшем испарении конденсата из стенок резервуара 15 увеличивается давление в камерах 2 и 11, в результате чего впускной клапан 12 закрывается.

Далее цикл работы двигателя вновь повторяется. 3а все периоды работы двигателя резервуар 17 является непроницаемым для паров легкокипящей текучей среды, так как он все время насыщен ее конденсатом. Уплотнение 22 исключает подтечку нагревающей среды вдоль штока 9. Запуск двигателя в работу из холодного состояния может быть осуществлен путем первоначального прогрева остывшей нагревающей среды с помощью пускового источника нагрева электронагревателя 24. КПД предлагаемого двигателя повышается по сравнению с известным за счет исключения непроизводительных потерь тепла при переносе части паров легкокипящей текучей среды при ее нагреве в зону 4 конденсации и преждевременном переносе конденсата в зону 3 испарения. При подключении калорифера 23 по схеме, приведенной на фиг. 4, одна и та же среда используется как нагреваю15 щая для зоны 3 испарения и — после охлаждения этой среды в калорифере 23— как охлаждающая среда для зоны 4 конденсации.