Тепловой двигатель

 

Двигатель предназначен для преобразования тепловой энергии в механическую энергию вращения и может быть использован в качестве привода различных механизмов. Двигатель содержит систему элементов, консольно закрепленных на горизонтальной оси с возможностью вращения в перпендикулярной оси плоскости и смещенных друг относительно друга в окружном направлении, а также источник нагрева и систему охлаждения. Каждый из консольных элементов выполнен в виде биметаллической винтовой пружины, на свободном конце которой закреплена дебалансная масса, удаленная от продольной оси пружины с помощью стержня, характеризующего своим поворотом вокруг данной оси при рабочем перепаде температур на угол 180^o. Двигатель имеет простую конструкцию, что позволяет повысить надежность и стабильность работы. 1 ил.

Изобретение относится к средствам преобразования тепловой энергии в механическую энергию вращения и может быть использовано в качестве привода различных устройств и механизмов.

Известны тепловые двигатели, включающие ротор в виде полого цилиндра из термомагнитного материала, установленного на горизонтальной оси с возможностью вращения, постоянный магнит, источник нагрева и систему охлаждения ротора /см. а.с. СССР 1176104, кл. F 03 G 7/02, 1985 г.; А.с. СССР 848737, кл. F 03 G 7/02, 1981 г.; а.с. СССР 1134774, кл. F 03 G 7/00, 1985 г./.

Недостатками известных устройств являются значительная сложность конструкции, низкая надежность и стабильность, что объясняется применением материалов с особыми физическими свойствами - специальных термомагнитных сплавов с зависимостью магнитных параметров от температуры, наличием сложной схемы управления и регулирования.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является тепловой двигатель, содержащий гибкий обод, обернутый вокруг роликов, установленный на горизонтальной оси с возможностью вращения в перпендикулярной оси плоскости с помощью консольно закрепленных на оси и смещенных друг относительно друга в окружном направлении спиц, выполненных из материала с температурной памятью формы, а также источник нагрева и систему охлаждения /см. а.с. СССР 840453, кл. F 03 G 7/06, 1981 г./, и принятый за прототип.

Недостатками устройства-прототипа являются значительная сложность конструкции, ее низкая надежность и стабильность вследствие необходимости применения материалов с особыми физическими свойствами - специальных монокристаллов с температурной памятью формы, а также наличия гибких упругих элементов, введенных в силовой контакт с рабочими элементами.

Сущность изобретения заключается в создании теплового двигателя, использующего для формирования вращающего момента и поддержания непрерывного вращения ротора энергию гравитационного поля Земли, проявляющуюся через действие неуравновешенных сил тяжести, возникающих при внешних тепловых воздействиях.

Технический результат - упрощение конструкции, повышение ее надежности и стабильности.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном тепловом двигателе, содержащем систему элементов, консольно закрепленных на горизонтальной оси с возможностью вращения в перпендикулярной оси плоскости и смещенных друг относительно друга в окружном направлении, а также источник нагрева и систему охлаждения, особенность заключается в том, что каждый из консольных элементов выполнен в виде биметаллической винтовой пружины, на свободном конце которой закреплена дебалансная масса, удаленная от продольной оси пружины с помощью стержня, характеризующегося своим поворотом вокруг данной оси при рабочем перепаде температур на угол 180^o.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично изображен предлагаемый тепловой двигатель, общий вид.

Тепловой двигатель содержит горизонтальную ось 1, установленную в опорах вращения /на чертеже не показаны/, систему консольно закрепленных на оси 1 элементов, размещенных в перпендикулярной оси 1 вертикальной плоскости и смещенных друг относительно друга в окружном направлении. При этом каждый из консольных элементов выполнен в виде биметаллической винтовой пружины 2, на свободном конце которой закреплена дебалансная масса 3, удаленная от продольной оси пружины 2 с помощью стержня 4, характеризующегося своим поворотом вокруг данной оси при рабочем перепаде температур на угол 180^o. Вверху над пружинами 2 установлен источник нагрева 5 с питанием 6, а нижняя часть пружин 2 помещена в систему охлаждения в виде резервуара 7 с жидкостью 8. В качестве резервуара 7 с жидкостью 8 может быть использован любой водоем, а в качестве источника нагрева 5 - энергия солнечных лучей, при этом все устройство может быть установлено на поплавках с частичным погружением нижних пружин 2 в жидкость.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

В положении устройства, показанном на чертеже, биметаллические пружины 2, обозначенные через а,в,с,е,с' находятся в зоне действия источника нагрева 5, при этом их свободные концы закручены, стержень 4 с грузом 3, прикрепленный к свободному концу пружины а повернут вправо, соответственно развернуты и стержни 4 на пружинах в,с,е,с'. Пружины 2, обозначенные через а',в',е', размещенные в охлаждающей жидкости 8, раскручиваются, при этом стержни 4, закрепленные на их концах, разворачиваются на 180+^o и занимают положение, показанное на чертеже. Как видно из чертежа, при указанном расположении дебалансных масс 3 общий центр масс системы смещен вправо относительно центральной вертикальной оси, то есть искусственно полученная неуравновешенность заставляет систему пружин 2 вместе с осью 1 вращаться по часовой стрелке. Действительно, на линии пружин аа' обе массы 3 смещены вправо от центральной вертикальной оси, на линии вв' масса 3 на пружине в удалена от вертикальной оси дальше, чем на пружине в,^' то же самое на линии пружин ее', массы 3 на пружинах cc' не участвуют в создании вращающего момента. При повороте системы по часовой стрелке пружина в' выходит из жидкости 8 и переходит в положение с, стержень 4 на ней сразу же закручивается на 180^o, пружина с наоборот погружается в жидкость 8 и переходит в положение е' когда стержень наоборот раскручивается на 180^o.

Таким образом, в устройстве непрерывно происходит преобразование тепловой энергии в механическую энергию вращения. При этом устройство отличается предельной простотой, надежностью и стабильностью функционирования всех элементов. Здесь в принципе можно обойтись без источника 5 нагрева и осуществлять нагрев только за счет температуры окружающей среды, а охлаждение - в естественном водоеме при погружении нижней части устройства.

Формула изобретения

Тепловой двигатель, содержащий систему элементов, консольно закрепленных на горизонтальной оси с возможностью вращения в перпендикулярной оси плоскости и смещенных друг относительно друга в окружном направлении, а также источник нагрева и систему охлаждения, отличающийся тем, что каждый из консольных элементов выполнен в виде биметаллической винтовой пружины, на свободном конце которой закреплена дебалансная масса, удаленная от продольной оси пружины с помощью стержня, характеризующего своим поворотом вокруг данной оси при рабочем перепаде температур на угол 180^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1