Устройство для преобразования тепловой энергии в механическую

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„1290009 (51) 4 F 03 С 7/06 (1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3740901/25-06 (22) 14.05.84 (46) 15.02.87. Бюл. № 6 (71) Центральный научно-исследовательский институт комплексного использования водных ресурсов (72) Э.П.Коваленко и В.В.Трофимов (53) 621, 486 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 931945, кл. F 03 G 7/06, 1980.

Заявка ФРГ № 2424315, кл. F 03 G 7/02, опублик. 1975, (54)(57) 1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В МЕХАННЧЕСКУЮ, содержащее цилиндрический полый статор с зонами нагрева и охлаждения и установленный эксцентрично относительно него соединенный с валом ротор с прорезями и подвижно установленными в них лопастями, которыми пространство между стато-, ром и ротОром разделено на герметичные камеры переменного объема, заполненные термочувствительным рабочим телом, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения

КПД и обеспечения обратимости процесса преобразования энергии, статор снабжен установленной вдоль плоскости осей статора и ротора теплоизоляционной стенкой с выступами, выполненными в виде прослоек в цилиндрической стенке статора, и щеками, выполненными в виде прослоек в торцовых стенках статора, причем ширина выступов и щек теплоизоляционной стенки не меньше расстояния между ближайшими к ним соседними лопастями, стенки статора на участках между теглоиэоляционной стенкой выполнены теплопроводными, а статор размещен в разделенных его теплоизоляционной стенкой средах с повышенной и пониженной температурами.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что ротор и вал выполнены из теплоизоляционного материала.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что все камеры переменного объема заполнены одинаковыми по массе количествами термочувствительного рабочего тела.

4. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что минимальный объем камеры больше или .равен минималь»»ому объему помещенного в нее термочувствительного рабочего тела при температуре его охлаждения.! !2

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, а именно к устройствам для получения механи— ческой энергии с использованием расширения и сжатия тел при их нагреве и охлаждении, и может быть использовано для преобразования в механическую энергию перепада температур как между газовыми и жидкостными средами, так и внутри самих этих сред.

Цель изобретения — повышение КПД и обеспечение обратимости процесса преобразования;энергии.

На фиг,! изображено устройство, поперечный разрез; на фиг,2 — сечение А-А на фиг.1.

Устройство содержит цилиндрический полый статор 1 с зонами 2 и 3 соответственно нагрева и охлаждения и установленные эксцентрично относительно него соединенные между собой вал 4 и ротор 5, выполненные из теплоизоляционного материала. В роторе

5 выполнены прорези 6, в последних подвижно установлены лопасти 7, которыми пространство между статором

1 и ротором 5 разделено на герметичные камеры 8 переменного объема, заполненные одинаковыми по массе количествами термочувствительного рабочего тела — смесью газа и его жидкого растворителя, например, смесью аммиака и воды, в пропорции, обеспечивающей образование насыщенного водного раствора аммиака при минимальной температуре и минимальном объеме камеры 8. Минимальный объем каждой камеры 8 больше или равен минимальному объему помещенного в нее термочувствительного рабочего тела при температуре его охлаждения.

Статор 1 снабжен установленной вдоль плоскости его осей и ротора

5 теплоизоляционной стенкой 9 с выступами 10 и 11, выполненными в виде прослоек в цилиндрической стенке статора 1, и щеками 12 и 13, выполненными в виде прослоек в торцовых стенках статора 1, причем ширина выступов 10 и 11 и щек 12 и 13 теплоизоляционной стенки 9 не меньше расстояния между ближайшими к ним соседними лопастями 7 для исключения одновременного нагрева и охлаждения камер 8-на границах эон 2 и

3 нагрева и охлаждения и связанного с этим бесполезного переноса тепла

90009 2

f0

55 иэ эоны нагрева в зону охлаждения.

Стенки статора на участках между теплоизоляционной стенкой 9 выполнены теплопроводными. Статор 1 размещен в разделенных его теплоизоляционной стенкой 9 средах !4 и 15 соответственно с повышенной и пониженной температурами.

Устройство работает следующим образом.

В, результате нагрева камер 8, находящихся в левой части устройства в зоне 2 нагрева (фиг.1), в них происходит выделение газообразного аммиака из раствора, что вызывает увеличение давления в нагреваемых камерах 8. Одновременно в результате охлаждения камер 8, находящихся в правой части устройства в зоне 3 охлаждения (фиг.1), в этих камерах происходит. поглощение аммиака водным раствором вследствие увеличения растворимости аммиака в воде, что вызывает уменьшение давления в охлаждаемых камерах 8.

На образующие каждую камеру 8 лопасти 7 действует изнутри этой камеры одинаковое давление. Так как площадь лопастей 7; воспринимающая это давление, увеличивается в направлении увеличения расстояния между статором 1 и ротором 5, то в левой части устройства в результате действия давления в камерах 8 возникает крутящий момент, приложенный к ротору 5 в направлении против часовой стрелки, а в правой части устройства — по часовой стрелке.

Давление в камерах 8 левой нагреваемой части устройства больше, чем в камерах 8 его правой охлаждаемой части, поэтому суммарный момент от сил давления в камерах 8 направлен против часовой стрелки. Под действием этого момента происходит вращение ротора 5 в направлении, показанном на фиг.1 стрелкой, с расширением камер 8 в зоне 2 нагрева и уменьшением объема камер 8 в зоне 3 охлаждения. В результате вращения ротора

5 в зону 2 нагрева подают новые камеры 8 минимального объема из зоны

3 охлаждения, а в зону 3 охлаждения из зоны 2 нагрева попадают новые камеры 8 максимального объема, и да- . лее процесс преобразования энергии повторяется. з 1

5 результате осуществления теплопередачи непосредственно через теплопроводные стенки статора 1, обра. зующие камеры 8 переменного объема, процессы расширения и сжатия послед290009 4 них приближаются к изотермическим.

При изменении направления перепада температур междусредами 14 и 15 на противоположное осуществляется измене— ние направления вращения ротора 5.

I 290009

Составитель Л.Тугарев

Редактор И.Касарда Техред 3.Кадар

Корректор И Муска

Заказ 7881/31 Тираж 449 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4