Тепловой двигатель

 

ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий корпус, жестко соединенные с ним источники высокой и низкой температур, размещенный в корпусе заполненный легкокипящим рабочим телом основной сильфон, одно основание которого неподвижно соединено с корпусом, a второе снабжено покрытым капиллярно-пористым материалом диском, являющимся одновременно крЕлвкой сильфона и элементом отвода теплоты, установленным в корпусе с возможностью осевого перемещения до контакта с источником низкой температуры и жестко соединенным с. штоком отбора мощности, шариковый фиксатор, шарики которого закреплены в соединенной с корпусом эластичной обойме и размещены в канавках штока отбора мощности, отличающийся тем, что, с целью повьппения эффективности теплового двигателя, он снабжен дополнительньм сильфоном меньшего диаметра, чем основной , установленным соосно последнему с образованием общей для обоих внутренней полости и имеющим крышку со стороны, противоположной основному сильфону, являющуюся элементом подвода тепла и установленную с возможностью осевого перемещений до контакта с источником высокой температуры , причем крьш1ка дополнительного сильфона имеет пористое покрытие и соединена с диском основного сильфона жестким капиллярно-пористым элементом.

0% (11) СОЮЗ СОЕЕТСНИХ

СОН ЛВЪ

РЕСПУБЛИК б11 Р 03 G 7/00 О

1.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " ::.

Н АВТОРСКОМУ СВИДЬТВЪСГВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТЖ (21) 3643854/25-06 (22} 20.09.83 (46) 15.11.84. Бюл. № 42 (72) А.Б. Буянов, В.К. Кундышев и С.И. Степанов (53) 621.48(088.8) (56) 1. Патент СССР № 11091, кл. Р 01 К 25/08, 1927.

2. Авторское свидетельство СССР № 688683, кл. Р 03 G 7/00, 1974. (54) (57) ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий корпус, жестко соединенные с ним источники высокой и низкой температур, размещенный в корпусе заполненный легкокипящим рабочим телом основной сильфон, одно основание которого неподвижно соединено с корпусом, а второе снабжено покрытым каниллярно-пористым материалом диском, являющимся одновременно крышкой сильфона и элементом отвода теплоты, установленным в корпусе с возможностью осевого перемещения до контакта с источником низкой температуры и жестко соединенным с штоком отбора мощности, шариковый фиксатор, шарики которого закреплены в соединенной с корпусом эластичной обойме и размещены в канавках штока отбора мощности, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности теплового двигателя, он снабжен дополнительным сильфоном меньшего диаметра, чем основной, установленным соосно последнему с образованием общей для обоих внутренней полости и имеющим крышку са стороны, противоположной основному сильфону, являющуюся элементом подвода тепла и установленную с возможностью осевого перемещений до контакта с источником высокой температуры, причем крышка дополнительного сильфона имеет пористое покрытие и соединена с диском основно" .

ro сильфона жестким капиллярно-пористым элементом.

1124125

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к преобразовате лям тепловой энергии в механическую, и может быть использовано для привода механизмов с возвратно-посту- 5 пательным движением рабочего органа.

Известен тепловой двигатель с элементом подвода, транспортировки и отвода тепла, содержащий цилиндр, |размещенный в нем эластичный элеу ент, например сильфон, заполненный легкокипящей жидкостью, и теплообменник 1.1 3.

Недостатком указанного теплового двигателя является низкая эффективность, преобразования энергии, связанная с тем, что для подвода и отвода тепловой энергии служит один и тот же теплообменник, выполняющий функции испарителя и конденсатора.

Известен также тепловой двигатель, содержащий корпус, жестко соединенные с ним источники высокой и низкой температур, размещенный в корпусе заполненный легкокипящим рабочим телом основной сильфон, одно основание которого неподвижно соединено с корпусом, а второе снабжено покрытым капиллярно-пористым матеЗО риалом диском, являющимся одновременно крышкой сильфона и элементом отвода теплоты, установленным в корпусе с возможностью осевого перемещения до контакта с источником низкой температуры и жестко соединенным З5 с штоком отбора мощности, шариковый фиксатор, шарики которого закреплены в соединенной с корпусом эластичной обойме и размещены в канавках штока отбора мощности 52 ).

Недостатком данного теплового двигателя также является низкая эффеш» тивность преобразования энергии, связанная с тем, что в моменты пе- 45 риодического отвода теплоты от сильфона к нему непрерывно подводится теплота со стороны нагревательной камеры. Это приводит к тому что часть подводимой теплоты передается холодильнику без совершения работы т.е. теряется бесполезно.

Кроме того, теплопроизводительность холодильника должна быть намного вы" ше теплопроизводительности камеры 55 .подвода теплоты, что увеличивает его габариты, а следовательно, и размеры теплового двигателя в целом.

Цель изобретения — повышение эф фективности теплового двигателя.

Указанная цель достигается тем, что тепловой двигатель, содержащий корпус, жестко соединенные с ним источники высокой и низкой температур, размещенный в корпусе заполненный легкокипящим рабочим телам основной сильфон, одно основание которого неподвижно соединено с корпусом, а второе снабжено покрытым капиллярно-пористым материалом диском, являющимся одновременно крышкой сильфона и элементом;-:твода теплоты, установленным в корпусе с возможностью осевого перемещения до контакта с источником низкой температуры и жестко соединенным с штоком отбора мощности, шариковый фиксатор, шарики котораго закреплены в соединенной с корпусом эластичной обой .ме и размещены в канавках штока от-!

Лора мощности, снабжен дополнительным сильфоном меньшего диаметра,чем основной, установленным соосно последнему с образованием общей для обоих внутренней полости и имеющим крышку со стороны, противоположной основному сильфону, являющуюся элементом подвода тепла и установленную с возможностью осевого перемещения до контакта с источником высокой температуры, причем крышка дополнительного сильфона имеет пористое покрытие и соединена с диском основного сильфона жестким капиллярно-пористым элементом.

На чертеже представлен продольный разрез теплового двигателя, левая и правая части которого соответствуют крайним положениям вала от бора мощности.

Тепловой двигатель содержит корпус 1, жестко соединенные с ним источники- высокой 2 и низкой 3 температур, размещенный в корпусе заполненный легкокипящим рабочим телом основной сильфон 4, одно основа ние которого неподвижно соединено с корпусом, а вто;ое снабжено покрытым капиллярно-пористым материалом

5 диском 6, являющимся одновременно крышкой сильфона и элементом отвода теплоты, установленным в корпусе с возможностью осевого перемещения до контакта с источником низкой температуры и жестко соединенным с штоком отбора мощности 7, шариковый фиксатор, шарики 8 которо30

3 1124

ro закреплены в соединенной с корпусом эластичной обойме 9 и размещены в канавках 10 штока отбора мощности, дополнительный сильфон 11 меньшего диаметра, чем основной, 5 установленный соосно последнему с образованием общей для обоих внутренней полости и имеющий крышку 12 со стороны, противоположной основному сильфону, являющуюся элементом 10 подвода тепла и установленную с возможностью осевого перемещения до контакта с источником высокой температуры, причем крышка дополнительного сильфона имеет пористое покрытие 13 и соединена с диском основного сильфона жестким капиллярно-пористым элементом 14.

Тепловой двигатель работает следующим образом. 20

В начальный момент времени, для которого положение элементов теплового двигателя представлено на правой половине чертежа, крышка 12 прижата к источнику высокой темпе- 25 ратуры 2, тепло от которого вызывает закипание легкокипящего рабочего ! тела внутри сильфона 11. Шарики 8 фиксатора утоплены в верхней канавке 10 штока отбора мощности 7. По мере кипения жидкого рабочего тела давление в общей полости сильфонов

4 и 11 возрастает, причем сила, действующая.на диск 6 основного сильфона, превышает из-за разности площадей силу, действующую на крышку

12 дополнительного сильфона. После того, как равнодействующая этих сил превысит сумму усилия, создаваемого фиксатором, и рабочего усилия от 0 внешней нагрузки на штоке отбора мощности 7, диск 6, а с ним шток отбора мощности и связанная с ними жестким капиллярно-пористым элемен125 том 14 крышка 12 начнет двигаться в сторону источника низких температур 3 до контакта с ним.

Подвод тепла от источника 2 высоких температур к рабочему телу прекращается. При этом положении, показанном на левой половине чертежа, шарики 8, удерживаемые эластичной . обоймой 9 фиксатора, попадают в нижнюю канавку штока отбора мощности.

Пористый материал 5 и пористое покрытие 13 на внутренних поверхностях диска 6 и крышки 12, а также капиллярно-пористый элемент 14 обеспечивают эффективный тепломассообмен в общей полости сильфонов 4 и 11.

В состоянии контакта диска 6 с источником низких температур 3 тепло от рабочего тела отводится, приводя к его конденсации. После того, как давление во внутренней полости сильфонов упадет до значения, при котором равнодействующая усилий, действующих на диск 6 и крышку 12 за счет разности давлений внутри и снаружи сильфонов, превысит сумму усилий фиксатора и внешней нагрузки, крышка 12 вместе с диском 6 и штоком отбора мощности переместится в сторону истсчника высоких температур

2 до контакта с ним. Шарики фиксатора займут положение в верхней канавке штока отбора мощности. Далее цикл работы двигателя повторяется.

Предлагаемое изобретение позвоволяет повысить эффективность теплового двигателя путем исключения непроизводительных передач тепла от нагревателя к холодильнику, снизить тепловую мощность и габариты холодильника, расширить область применения подобных тепловых двигателей.

1124125

Составитель С. Пеньков

Редактор К. Волощук Техред Д.Коцщбняк

Корректор A. Тяско

Заказ 8253/29 Тираж 4б4

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4