Способ преобразования тепловой энергии в механическую и устройство для его осуществления

 

1. Способ преобразования тепловой энергии в механическую путем попеременS . 13 П него нагрева и охлаждения камер, заполненных термочувствительным рабочим телом, расположенных на периферии полого ротора , заполненного жидкостью, перераспределения массы жидкости в роторе при изменении объема камер с созданием весового дебаланса с попеременным перемещением камер с созданием весового -дебаланса с попеременным перемещением камер в зоны их нагрева и охлаждения, отличающийся тем, что, с целью расщирения области применения , при расщирении камер примыкающую к ним жидкость выталкивают в нагнетательную полость, а при сжатии камер .в освобождающийся объем засасывают жидкость из всасывающей полости. СП ГчЭ to f2 11

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК за F 03 G 7/06

Ф ц " ц

Ц@ 111,Д :;: .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CO

CO

>РАЙ

К)

К) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3373833/24-06 (22) 21. 12.81 (46) 30.06.84. Бюл. № 24 (72) Э. П. Коваленко (53) 621.486 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 850895, кл. F 03 В 7/00, 1980.

2. Патент США № 4121420, кл. 60-531, опублик. 1978.

1 (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В МЕХАНИЧЕСКУЮ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ преобразова ния тепловой энергии в механическую путем поперемен-.,.SU„„1100422 А ного нагрева и охлаждения камер, заполненных термочувствительным рабочим телом, расположенных на периферии полого ротора, заполненного жидкостью, перераспределения массы жидкости в роторе при изменении объема камер с созданием весового дебаланса с попеременным перемещением камер с созданием весового дебаланса с попеременным перемещением камер в зоны их нагрева и охлаждения, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, при расширении камер примыкающую к ним жидкость выталкивают в нагнетательную полость, а при сжатии камер .в освобождающийся объем засасывают жидкость из всасывающей полости.

1100422

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, вращающий момент дебаланса регулируют поворотом вокруг оси ротора теплоизоляционной стенки, отделяющей зону нагрева камер от зоны их охлаждения.

3. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее ротор, заполненный жидкостью, и расположенные по периферии ротора камеры, заполненные термочувствительным рабочим телом, отделенные от жидкости гибкой перегородкой и проходящие через зоны нагрева и охлаждения, отличающееся тем, что оно снабжено всасывающей и нагнетательной полостями, отделенными друг от друга дополнительно установленной на роторе герметичной перегородкой, ротор снабжен радиальными пере1

Изобретение относится к машиностроению, а именно к способам и устройствам для преобразования тепловой энергии в механическую при малой разности температур в средах или между средами. 5

Известен способ преобразования энергии путем перераспределения массы жидкости в роторе при изменении объема камер с созданием весового дебаланса, выталкивания примыкающей к камерам жидкости в нагнетательную полость при их расширении и всасывания при сжатии камер в освобождающийся объем жидкости из всасывающей полости, а также устройство для осуществления этого способа, содержащее ротор, заполненный жидкостью, и снабжен- 1s ный радиальными перегородками, разделяющими его полость на герметичные отсеки, и расположенные по периферии ротора камеры, отделенные от жидкости гибкой перегородкой и установленные с возможностью периодического попеременного перемещения 0 в зойы высокого и низкого давления; всасывающую и нагнетательную полости, отделенные друг от друга установленной на роторе герметичной перегородкой, причем каждый из отсеков от смежной камеры ее 5 гибкой перегородкой и снабжен клапанами, соединяющими отсек с нагнетательной и всасывающей полостями (1).

В известном устройстве потенциальная энергия давления жидкости преобразуется в потенциальную энергию другой жидкости 30 или газа и получается механическая энергия вращения, однако не преобразуется тепловая энергия в механическую.

Наиболее близким к изобретению является способ преобразования тепловой энергии в механическую путем попеременного З5 городками, разделяющими его полость на герметичные отсеки, каждый из которых отделен от смежной камеры ее гибкой перегородкой и снабжен клапанами, соединяющими отсек с нагнетательной и всасывающей полостями.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что гибкая перегородка и отсеки выполнены нетеплопроводными.

5. Устройство по пп. 3 и 4, отличающееся тем, что оно снабжено теплоизоляционной стенкой, отделяющей зону нагрева камер от зоны их охлаждения, шарнирно прикрепленной к ротору и примыкающей к его наружной поверхности, выполненной цилиндрической.

2 нагрева и охлаждения камер, заполненных термочувствительным рабочим телом, расположенных на периферии полого ротора, заполненного жидкостью, перераспределения массы жидкости в роторе при изменении объема камер с созданием весового дебаланса с попеременным перемещением камер в зоны их нагрева и охлаждения, а также устройство для осуществления способа, содержащее ротор, заполненный жидкостью, и расположенные по периферии ротора камеры, заполненные термочувствительным рабочим телом, отделенные от жидкости гибкой перегородкой и проходящие через зоны нагрева и охлаждения (2).

Недостатком данного технического решения является его узкая область применения, обусловленная невозможностью получения на выходе потенциальной энергии давления жидкости кроме энергии вращения ротора.

Цель изобретения — расширение области при ме нен и я.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу преобразования тепловой энергии в механическую путем попеременного нагрева и охлаждения камер, заполненных термочувствительным рабочим телом, расположенных на периферии полого ротора, заполненного жидкостью, перераспре1 деления массы жидкости в роторе при изменении объема камер с созданием весового дебаланса с попеременным перемещением камер примыкающую к ним жидкость выталкивают в нагнетательную полость, а при сжатии камер в освобождающийся объем засасывают жидкость из всасывающей полости.

1100422

25

Вращающий момент дебаланса регулируют поворотом вокруг оси ротора теплоизоляционной стенки, отделяющей зону нагрева камер от зоны их охлаждения.

Устройство для осуществления способа, содержащее ротор, заполненный жидкостью„ и расположенные по периферии ротора камеры, заполненные термочувствительным рабочим телом, отделенные от жидкости гибкой перегородкой и проходящие .через зоны нагрева и охлаждения, снабжено всасывающей и нагнетательной полостями, отделенными друг от друга дополнительно установленной на роторе герметичной перегородкой, ротор снабжен радиальными перегородками, разделяющими его полость на герметичные отсеки, каждый из которых отделен от смежной камеры ее гибкой перегородкой и снабжен клапанами, .соединяющими отсек с нагнетательной и всасывающей полостями.

Гибкая перегородка и отсеки выполнены нете пл оп роводны ми.

Кроме того, устройство снабжено теплоизоляционной стенкой, отделяющей зону нагрева камер от зоны их охлаждения, шарнирно прикрепленной к ротору и примыкающей к его наружной поверхности, выполненной цилиндрической.

Это обеспечивает прямое преобразование тепловой энергии в потенциальную энергию жидкости при относительно небольших перепадах температур в жидких или газообразных средах или между ними.

На фиг. 1 представлено устройство для реализ ации способа, продольный разрез; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1.

Устройство содержит ротор 1, заполненный жидкостью 2, и расположенные по периферии ротора 1 герметичные камеры 3, заполненные в качестве термочувствительного рабочего тела раствором газа, например, водным раствором аммиака. Камеры 3 проходят через зону 4 нагрева и зону 5 охлаждения, выполненные в виде теплообменни крв.

Стенки 6 камер, обращенные к зонам 4 и 5, нагрева и охлаждения, выполнены из материала с большой теплопроводностью.

Устройство снабжено всасывающей полостью 7 и нагнетательной полостью 8, отделенными друг от друга установленной на роторе 1 герметичной перегородкой 9. Ротор

1 снабжен радиальными перегородками 10, разделяющими его полость на герме гичные отсеки 11 с жесткими стенками 12. Каждая камера 3 отделена от жидкости 2, заполняющей отсеки 11, гибкой перегородкой 13.

Каждый отсек 11 снабжен всасывающим клапаном 14, через который отсек 11 соединяется с всасывающей полостью 7, а также нагнетательным клапаном 15, через который отсек 11 соединяется с нагнетательной полостью 8. Отсеки 11 и гибкие перегородки 13 выполнены нетеплопроводными . Между боковыми стенками камер 3 и отсеков 11 ус4 тановлены теплоизоляционные прокладки 16.

К ротору 1 шарнирно прикреплена теплоизоляционная стенка 17, отделяющая зону 4 нагрева камер от зоны 5 их охлаждения, примыкающая с минимальным зазором к

5 наружной поверхности ротора 1, выполненной цилиндрической.

Устройство работает следующим образом.

Подогретый газ поступает в теплообменник зоны 4 нагрева и подогревает, например, водный раствор аммиака в камерах 3, а более холодный воздух поступает в теплообменник зоны 5 охлаждения и охлаждает расположенные в этой зоне камеры 3, При нагревании в камерах 3 аммиак выделяется из раствора, давление в камерах 3 увеличивается, и они увеличиваются в объеме благодаря.растяжению гибкой перегородки 13, при этом жидкость 2 выталкивается из смежных с нагреваемыми камерами отсеков 11 в нагнетательную полость 8 через клапаны

15. В зоне охлаждения газообразный аммиак в камерах 3 переходит в раствор, в результате чего давление в камерах 3 уменьшается, они сжимаются и жидкость 2 всасывается в освобождающийся объем смежных с охлаждаемыми камерами 3 отсеков ll из всасывающей полости 7. Из-за перераспределения массы жидкости 2 в роторе 1 возникает его весовой дебаланс, и ротор 1 вращается. При вращении ротора 1 в зоны

4 и 5 нагрева и охлаждения попадают новые камеры 3, и процесс повторяется, в результате вращение ротора 1 перекачивание жидкости 2 из всасывающей полости 7 в нагнетательную полость 8 поддерживается непрерывно.

При неподвижном роторе 1 максимальный момент весового дебаланса будет при

З5 вертикальном положении теплоизоляционной стенки 17, такое положение стенки способствует ускорению запуска устройства.

При вращении ротора 1 положение теплоизоляционной стенки 17, соответствующее максимальному моменту весового дебаланса ротора 1, отклоняется от вертикали в сторону против направления его вращения. Изменением положения стенки 17 и связанных с ней теплообменников зон 4 и 5 нагрева и охлаждения обеспечивается регулировка

4> скорости вращения ротора 1 и его реверс.

Использование изобретения обеспечивает непосредственное преобразование в потенциальную энергию давления жидкости тепловой энергии низкопотенциальных источников, например, разницы температур наг50-ретой воды термальных источников и холодного окружающего воздуха или разницы температур теплого воздуха и холодной воды артезианского источника. Изобретение обеспечивает регулировку скорости вращения ротора и его реверс при использовании раз55 ницы температур в средах или между средами.

При. использовании в предлагаемом устройстве в качестве рабочего тела камер 3

1100422

Составитель Л. Тугарев

РедакторН. Воловик Техред И. Верес Корректор И. Муска

Заказ 4496/29 Тираж 465 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4 смеси газа с его жидким растворителем, например, смеси аммиака c cro водным растворы, обг спечивается эффективное преобраз ванне тепловой энергии в механическую в расширенном диапазоне температур, поскольку в таком диапазоне температур про. является зависимость растворимости аммиака в воде от температуры, что обеспечивает расширение области применения изобретения.