Теплодвигатель

 

Изобретение относится к энергетике. Теплодвигатель выполнен в виде барабана с поставленными на валах под углом друг к другу торцевыми стенками и натянутыми между ними элементами, изменяющими длину при изменении температуры, при этом указанные элементы размещены между боковыми стенками двух цилиндров, которые, в свою очередь, имеют окна для подачи и отвода греющей и охлаждающей сред, а щель между цилиндрами разделена перегородками на две продольные секции, сообщающиеся с окнами. 6 з.п.ф-лы, 2 ил.

Теплодвигатель относится к энергетике.

Уровень техники имеет аналоги: а.с. 127409, пат. 2003834, пат. 2099595 и др.

Аналоги содержат корпус и вращающийся барабан с наклонной торцевой стенкой, боковая поверхность которого образована элементами, изменяющими длину при изменении температуры.

Недостатки аналогов в том, что рабочие элементы открытые, это затрудняет подвод к элементам теплового агента (жидкости, газа) и снижает мощность и КПД.

Прототипом является устройство пат. 2099595 с теми же недостатками. В предлагаемом теплодвигателе этих недостатков нет.

Сущность изобретения в том, что элементы расположены и вращаются между стенками двух цилиндров.

Технический результат в том, что тепловой агент протекает узкой струей рядом и между элементами, и отдает им максимально возможное количество теплоты, повышая мощность и КПД.

На фиг. 1 изображен теплодвигатель, элементы которого находятся между стенками двух цилиндров и окнами для подвода и отвода теплового агента на разных цилиндрах; на фиг.2 - с окнами только на наружном цилиндре.

Теплодвигатель имеет корпус 1, барабан с торцевыми стенками 2 и 3, поставленными на валах (полуосях) 4 и 5, под углом друг к другу. Боковая поверхность барабана образована термоэлементами 6, например из титаноникелевого сплава с памятью форм, которые при нагреве сокращаются с большой силой, а при охлаждении расслабляются и могут быть легко растянутыми.

Толстые элементы долго нагреваются и непригодны для теплодвигателя, где мощность пропорциональна скорости нагрева и числу оборотов, поэтому в качестве элементов берется проволока диаметром 0,05...1 мм или лента такой же толщины, трубка или иной профиль со стенкой толщиной 0,05...1 мм.

Натянутые термоэлементы 6 размещены между цилиндром 7 корпуса и цилиндром 8 коллектора. Щель разделена на две секции продольными скользящими по поверхности элементов перегородками 9.

Принцип работы следующий.

Элементы 6 вращающегося барабана проходят по щели, в которую через полую ось 5 и окно 8 подается горячая вода. Нагретые элементы сокращаются, стягивают стенки барабана 2 и 3 и, стремясь переместиться в нижнее положение, поворачивают по часовой стрелке барабан. Горячая вода идет по щели вместе с элементами и передает им теплоту, при этом разгоняется и центробежной силой выбрасывается в окно 10. Пройдя половину пути проволоки попадают в холодную воду второй камеры и расслабляются, затем легко растягиваются между стенками барабана на второй половине пути.

На фиг.1 вода через термоэлементы протекает в одну сторону - по радиусу. Для этого щелевое окно 8 для подачи воды сделано на внутреннем цилиндре, а окно для выхода воды 10 на внешнем цилиндре. Внутренний цилиндр жестко связан с корпусом осью 5. Через эту же ось к окнам внутреннего цилиндра подается и холодная вода.

На фиг.2 внутренний цилиндр сделан вращающимся и для этого закреплен на торцевой стенке барабана, а окна впускные и выпускные сделаны на наружном цилиндре. В этом случае впускные окна 11 сделаны сужающимися в виде конфузоров. При вращении барабана элементы захватывают неподвижную воду, вгоняют ее в щель между цилиндрами, протягивают по кольцевой цели, разгоняют и центробежной силой выбрасывают в выпускное окно 12. Таким образом, термоэлементы также пол-оборота находятся в горячей воде, пол-оборота в холодной.

В обоих вариантах барабан с термоэлементами, вращаясь, является одновременно ротором центробежного насоса, а потому теплодвигатель сам всасывает и прогоняет через себя горячую и холодную воду.

Зазор между элементами берется с учетом объемов воды; элементы же не всегда образуют сплошную боковую стенку барабана, тогда между пакетами элементов ставятся сплошные перегородки, объединенные в сепаратор 13 на вращающемся цилиндре или в виде "беличьего колеса" на барабане с элементами.

Торцевая стенка на оси и сепаратор увлекаются во вращение либо натянутыми элементами фиг.1, либо через гибкую (карданную) передачу 14 фиг.2.

Вариантом термоэлементов являются проволоки, объединенные в форме лент 6, поставленные под углом к радиусу, для лучшего всасывания воды (газа) и теплообмена.

Теплоносителем могут быть жидкости, газы или горючие смеси, сгорающие перед щелью или в щели среди элементов. Охлаждающая среда также может быть жидкостью или газом.

Формула изобретения

1. Теплодвигатель, содержащий корпус и барабан с поставленными на осях (валах) под углом друг к другу торцевыми стенками и натянутыми между ними элементами, изменяющими длину при изменении температуры, отличающийся тем, что элементы размещены между боковыми стенками двух цилиндров, при этом стенки цилиндров имеют окна для подачи и отвода греющей и охлаждающей сред, а щель между цилиндрами разделена перегородками на две продольные секции, сообщающиеся с окнами для греющей и охлаждающей сред соответственно.

2. Теплодвигатель по п.1, отличающийся тем, что элементы имеют диаметр или толщину стенок в пределах 0,05 до 1 мм.

3. Теплодвигатель по п.1, отличающийся тем, что элементы в виде проволок собраны в пакеты в форме лент, расположенных плоскостями под углом к радиусу.

4. Теплодвигатель по п.1, отличающийся тем, что ось торцевой стенки полая, для прохода греющей и охлаждающей сред.

5. Теплодвигатель по п.1, отличающийся тем, что внутренний цилиндр может быть неподвижным (связанным с корпусом) или вращающимся (закрепленным на торцевой стенке барабана).

6. Теплодвигатель по п.1, отличающийся тем, что между элементами, собранными в пакеты, поставлены перегородки, закрепленные на стенке барабана.

7. Теплодвигатель по п.1, отличающийся тем, что в качестве греющей среды может быть использована горючая смесь, сгорающая перед щелью или в щели.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2