Тепловой двигатель
Изобретение относится к машиностроению . Изобретение позволяет повысить КПД путем одновременного использования для получения полезной работы энергии давления газов и тепловых деформапий рабочих элементов. Последние выполнены в виде сильфонов 9 из сплава, обладающего термомеханической памятью их увеличенной длины в нагретом состоянии. Двигатель содержит также по. 1ые теплообменныс цилиндры (Ц) 10 по одному на каждьп си.и.- фон 9. Каждый Ц 10 соосно прикреплен одним концом к своему сильфону 9 с образованием общей герметичной полости, запо, 1- ненной легкокипящим рабочи.м телом 11. Другим концом Ц 10 соединен с ко, 1енчатым валом 13. Поперек каждого Ц 10 установлены теплообмеиные трубы (ТТ) 14. Последние выведены наружу Ц 10 заподлицо с его стенками, выполненными тсплоизолировапными. ;1вцгатель снабжен также регенеративным теплообменником 15 и имеет средства юпере.мснной подачи к каждому Ц 10 и отвода от него горячего и холодного теплоносителей, выполненные в виде общей для всех Ц 10 возду.ходувки 16 и прикрепленных к корпусу 8 и герметично охватывающих Ц 10 двух коллекторов (К) сл VJ со ю со о
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (51)4 F03 G 06
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2! ) 4013656/25-06 (22) 22.01.86 (46) 07.07.87. Бюл. ¹ 25 (75) П. А. Наджарян, К. П. Оганесян, М. П. Наджарян и Е. Б. Адамян (53) 621.486 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1057706, кл. F 03 G 7/06, 1982.
Патент США № 4086769, кл. 60 — -527, оп убл и к. 1978. (54) ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к машиностроению. Изобретение позволяет повысить КПД путем одновременного использования для получения полезной работы энергии давления газов и тепловых деформаций рабочих элементов. Последние выполнены в виде сильфонов 9 из сплава, обладающего термомеханической памятью их увеличенной
„„SU„„1321907 A1 длины в нагретом состоянии. Дви атель содержит также полые тсплообмснныс цилиндры (Ц) 10 по одному на каждый си,ll>фон 9. Каждый Ц 10 соосно прикреплен одним концом к своему сильфону 9 с образованием общей герметичной полости, заполненной легкокипящим рабочим телом 11.
Другим концом LI, 10 соединен с коленчатым валом 13. Поперек каждого Ц 10 установлены тсплообменные трубы (TT) 14.
Последние выведены наружу Ц 10 заподлицо с его стенками, выполненными тсилоп 3 o,) n I) o n n и н ы м и ., 1, tn n n To,n b с н а б ж с H T 3 h ih c регенсративным теплообменником 15 и имеет средства попсремснной подачи к каждому U, 10 и отвода от неп> горячего и холо.iного теплоносителей, выполненные в виде общей для всех Ц 10 воздуходувки 16 и прикрепленных к корпусу 8 и герметично охватывающих LI, 10 двух коллекторов (К) f32!907! < И 1(> B»p51!!«I <7 H <), !0 Lll
Быхо,(!!уI():«)?IO«ги I 9 ;и 20. Ка)hдый К 18
ГC>Plii<. ГИ 1110 P3:3, L«.11(. Бхо;1!! > ю и Бы)ц>,ц!ую полости и 22?. Каждый Ц 10 ) стаповлсн B К i7
H 8 С Возм ОЖ(10« f I IO !<Оз(3 рсITIIO-ИОСТ; 113
1 CX1hl(OI 0 СКОЛЬЖСI(ИЯ « i!0!IC РСМСH llhliV СО(>,lHIIcБи< м «го (Т 1 с !«)л< «т)()! 1!1, 20 и 2(, 11:30 ll(I 1 Сп, «:l3hlX! I13H 3Т(1ях! В КОТОрЫ C дЛЯ !10(l у IEHH>I
xI « HH !< (((>H э(lсоl HII ис!«)льз ><(
Бр< (("ill!i) Г(!!Г!о!3!.!с д(формации рабо IHx
-).(СЪ| C ll Г» В И:3 «Н. 13 Б<1 0 I (. р с(ИМ<. . < 3 Н ИЧ С«КО!1
Пс! М 51 ГЬIО (!)Of)М Ь! И PBÎOT<1 P3«HI!fP< H «51 113ГРЕТЬ(к ЯЗОВ. ! >(.Il>l0 из»брет«ниЯ ЯБ.IЯ(. Г(.Я . (ОВып!с (ис
К! 1,, j I I>, (< м О <1(oВРсм (itll»ГО и с (1ол ьзовсl! I и51 ,1 151 II»!I) «< !H51 301(3HOII P3()OThl ЭНЕРГHI
;1 <1B1« П И>1 ".сlЗО(3 И TBI IC! 0<3 Ь! Х, IC(<)ОРМ ап ИИ PH()0! HX ЭЛСМЕ!П ОБ. ((!Hг. 1 Hз» )pf!)K«II т«II.< IОi)ОЙ,LBH! ат<. .!h, разрез,:!ри рп«!«) 10
I 0PH ((<0, C lI 1C)B0Г<7 H«Г0 l I!HКс! l3 ВИД(КБМ( () I >! < I 0 P 11! И и; 11;I i!) I i I . > ТО Ж(, 13 !3 H, L(1 (! 1, 1 () 0 i i i> 1 (i I I I 1 i К < 1; <,. 1 и > I C I i 0. I 1 > 3 (? Б 3 1! И 5! Т (. i 1, I 3
Оi(f) > ж i,БП! 1TP..1Ь СОДЕГ)ЖИТ ГО(?ЯЧИЙ ТС(1 10ВОН ИС I O!!H!iK 1 С I ()3K!1>V(" Гf)(. 4 < !О!<,!и!3!!1!м !13«0«ох() (фиг. ()! или L3 БИ L«! Сll.lообм(IIHHKБ 6) «рднода T(1.13 Окру)ка!о!Ией с(7(. lы { (()HI . )1 ..(Огl<);Il hi. > . I сп;IОВы!1 uc l 0 I lHI K0XI;L!!Hi 31ЕГЛ51 51 13, I <.CÒ«H 3ТМ 0«фСР<1 ,. I Б <и i КО(7 H \ (<5 11 !((>1! Кр «H,(< !IIII>I<> K 1(СМ у ОДНИ(>! И K0kl l l!i)! li рс(б I H(-)Г!См«IIТЫ, Е(Ы!10«1!Iеи ИЫ(. ! 3 Ви.«(иг(! ((>О!«>В 9 и-; «плава, обл (даюц(его Г((> >(<) Xl! Хс! П(!С« :)H П 3ХI и 1 ЫО И Х ><ВСЛ И <1(БIi()H I,. Чill>l " I!
HH. I«I!,i ph1 1 0 I!» O.(HO >IX l!3 К
9. Каждый цилиндр !О соо IIO 1(рикре(,!(и 0 IliH)1 КО l l(0i К «130См > СИ (h<(?0! I) 9 С 0()p3:«> !3 I I H < М 0() I I LC. .H I «PÌ ÅT! I× If 0Ê П ОЛ Ост>И, 3 с(Г!О?1 ИСП ПОЙ Л(ГКОКИ!15flHH il,?30» (1)1 Тс (ОМ ! (, «31!РИМ< Р фР(ОПOМ,;! LPX I HXI KOI!I;!>) «0(< l iI fI(Il Hi) H I«)."!»!пи IH "I, HOB 12 «КО, IC Ii22. (1олости 21 сосди с атмосферой 7, а !!олости 22 через теплообменник 15 --- с Бх»,тох(воздуходувки 16 и далее через rop5 :чий тепловой источник с полостями 19. IIpH этом выходные полости 20 через грею-! Ilèé тракт тсплообменника 15 соединены с атмосферой 7. Последовательное чередование циклов нагрева и охлаждения правого и,i«BO!0 сильфонов 9 обеспечивает непрерывное Bp3iiie!iHB вала 13. 5 ил. (агым валом !3. ((оп«рек каждого цилиндра 10 В сред!и и сп) части установлены теп,юобмснные трубы 14, выведенные наружу tLH3èHäðà 10 заподлицо с его стенками, выiI
Дзигатель снабжен также регенеративпым теплообменником (5 и имеет средства 1«>переменной подачи к каждому цилиндру l0 и отвода <)Г него ?орячего и холодного т(!<поносителей -- соответственно подогретого и холодног0 атмосферного воздуха, выполненные Б виде общей для всех цилиндров 10 воздуходувки 16 и прикрепленных к корпусу 8 и герметично охватывающих 15 пили!3др 10 двух коллекторов 17 и 18 соответственно горячего и холодног0 теплоносителей. Каждый коллектор 17 герметично разделен на диаметрально расположенные входную 19 и выходную 20 полости. А(<алогично каждый коллектор 18 герметично разделен на диаметрально расположенные Входную 21 и выходную 22 полости. Каждый цилиндр (0 установлен в коллекторах 17 и 18 с возможностью возвратно-поступательного скольжения с попеременным со25 «,<инением его теплообменных труб 14 с Входными и выходныvIH полостями 19, 20 и 21, 22 соответственно коллекторов 17 и i 8 горячего и холодного теплоносителей. Бходпь!с 110<100TH 21 коллекторов 18 холодного теплоносителя соединены с холодным тепловым источником — атмосферой 7, а выходные полости 22 — — через регенераI ивный теплообменни:(15 со входом воз;ivx0;L),I3KH 16 и далее через горячий теплоt«)i источник 1 с входными полостями 19 коллекторов 17 горячего теплоносителя, причем Выходные полости 20 последних через греющий тракт регенеративного теплообм«IHIHK3 15 соединены с атмосферой 7. Число сильфонов 9 и цилиндров 10 для повышеil«51 мощности и равномерности враше!!ия ва.(3 13 может быть увеличено многократно. Для уменьшения тепловых потерь! 321907 стенки сильфоно)3 9 могут быть пс>крыты слоем теплоизоляции (не покызыны). Двигытель работает следу)оп!им образом. 11ри вклк>чеllf)if воздуходувки !6 холо.)ный воздух, )Ipoxo.(5) через коллекlop 18 и теплоооменныс отрубы 14 правого цилин Ip;! 10 (фи!. 11, охлаждает стенки и внутрсппсс пространство псклсднего, В результате I(гс> материал правого сильфîHа 9 îx.IBæ )ыстся ниже критической температуры с) о термомсханической памяти и ланои;тся легко деформируемым. Одноврех)еннс> происходит конденсация паров рабочего те.ii! 11 (фреона) с уменыпением давления в Iinлости право!.о сильфона 9 и е)О цилilftдра 10. Далее воздух, llpoH3,53 через рс; (. II(ративный тсплообменн )к 15 и воздухь сувку 16, нагревается при и;>сн)уcKBIIHH чс()«з горячий тепловой источн:.)к 1, подается f(рез коллектор 17 в те)глообчсг)ные трубы 14 icBO!0 LIHлиндры 10 и нагревает стенки и знутреннее пространство )и>следнсго, в p(зультытс )его материал левого сильфона 9 нагревается вышc критической теMI)cðBTx ðû его термомсxàIIH Iññêой памяти, и левый сильфон 9 ),I,.)инястся, «Вспоминая» Ifpk>,XBIII!x ю ему при изготов icIIHH форму Г) с>н времеHI!(> происходит испарение легкокип;: I< : о рабочего тела 1 с увеличением;Iàâ. Сцня в !!о лости левого сильфона 9 и его ци,)нн Lpii 1О, что также вызывает удлинение левого сильфона 9. Удлиняясь, левый сильфон 9 посредством его цилиндра 10 и шатуна 12 приводит во вращение коленчатый вал 13 и сжимаеT легко деформируемый холодный правый силырон 9. Для уверенного преодоления мертвой точки, соответствующей расположению коленчатого вала !3 в плоскости чертежа, первоначальный импульс вращения сообщается коленчатому валу 13 стартером или сдвинутым по фазе дополнительным сильфоном 9 (не показаны). Из коллектора 17 горячий воздух подается в греющий тракт регенеративного теплообменника 15 и подогревает проходящий через него на вход воздуходувки 16 воздух. Из греющего тракта теплообменника 15 отработанный воздух выпускается в атмосферу 7. В результате удлинения левого сильфо))ы 9 и сжатия правого сильфоны 9 (фиг. >1 полости тсплообменных труб !4 правого цилиндра 10 соединяются с его коллектором 17 горячего теплоносителя, а полости теплообмепных труб 14 левого цилиндра 10 соединяются с его коллектором 18 холодного теплоносителя, и рабочий цикл повторяется с той разницей, что нагреваться и удлиняться начинает правый сильфон 9, а охлаждаться и сжиматься — левый. Последовательное i<. P(L<) к;) II ftс I!i) h I ОI3 I!;1! Рс B l )I Ох I)) ih ге il)I и I! !>;.)ВО! О Ii, )(l3<)! О Cll. I )>(!)()Н О)3 () 0()((П С ИВ;)С l I 0, i L <. Р ж c) I I I f C Н (I . P V 1) < >I !3 I f O l 0 Н ГЦ1 Ц С l I I l 51 h O 1 С I I )ыпгого Bii,t;) 13, ot hoiopol О) Оир;)е)ся по5 . )(.!lli15! >)Оп)но<. TE>. Фо!>.)))! )а )<5)0<>1>< т< на.« l <. Н,)ОВOИ )в и г;)1(, I i>, <.O.l(pihit lltllit I Opfl-! Q П и И XO, )О. )LIII>lи <. Il,10ВЬ)(> ИСТО III!!K)l. НС,)О IBitihfll KOP!I> c, п1)икРеll. Icff)ff>f(к нем х О.! II !)XI И КОН Ц()М И Pi! \)O I kIC 3. I<>М I I l l>I ИЗ Cll, I ilBil, облы.tdK)iöåã0 термс>мсxiil)Hческ<)й ))ымятью их персменной л„)ипы, ц х гимн концы. >) kt СB533f) II II I>l((. h0. I(I I li)1 Ым )3)35)ом (> гбор;;Оп!) )"-и. и . О,)ьс ...Ооб «. )! Itltлиндры, по с)днс>мх flB к;)ждыи ры(>очии ылемент, со средствами lloil(рсмсч)нс>й пс>дачи к ЦИГ)ИI!;LPB») И OTBO Iil OT flHX I OPHЧЕГО ki ХО лод))ого тепл Оносителей, с>т.)а«ающи(!с» QQ тс 1, что, с ц(х )ь)0 попыlll(. flия ix(1Ä путем од)ювремснного H(пользования,1ля !Iîлх l(.ни я ИОлсзно!) р!) бо ) f>f эн(>р! и и;)ы )3, )сч) iis) с)T(I1, loBf>Ix .Lc(()0PxIi) IIkti1 Р;)с)очих B I<>мс нтов, oil clfil05K(II дополнительно установленным и НОпср(к ц))гп!))дров (и. )Ообм(.н ны>! и тр> ба. >) )1, I)f>lf)ctoн!3 ым )) IIB p>, ж>> )си, !и н 1— РОВ ЗЫПОД 30 If!I )и)ь!р сОО E!o прикреп II>ll «! IIH>1 конно>) к своечу сильфсн)у с образо))ыпием обп)сй герметичной !10,locTI!, заполненной лсгкоKkf I IHllI HXl р))бо>п)>) Тс>г)ОМ, а .Lртl k! >1 KOIIELO>) c<)(шп II с коленчатым валом, средства IloIачи II oTBÎ;Iы т(I!.)Опосi!T< .1<>и I(, tiK;LOI 0 Ци35 ли))дра выпол!)сны в виде общс и для в cx пили))дров воздуходувки и рикреплеlfllhfx к ко)live% и гермети ilio о;выт IBBIolllltx ци. И kl Д Р . 3 В > X h 0. 1, I (. K TO P O B <. 0 0 Ò B (> T <. Т В(. f i f I O ) ОрячегO и xî Io:Líîãо теп.)опскителей, каждый 4Р Ко1.1сКТоР )еРх)cT)1 iklo Ры -3 )е ) - н ральпо расположенные входнуK) и выходнук> полости, а каждый цилин lp установлен в коллекторах с возможнол.ью возвратнопоступательного скольжения с попеременным сое ци пенис м егo тепл<н>бменных труб 45 с входными и выходными полостями соответственно коллекторов I îpÿ÷ål0 u xo.lo,t))ОГО тЕПЛОНОСИтЕЛей, В;ОдНЫ(ПОЛОСти КОЛ.)екTQPoB . 0,)ОДИОГО теll, 10)!Oñèò(x!ß сос .1IIнсны с xo,)с>дпых ТСII.1овым исто>п)иком атмосферой, а выходпыс через регенерытивный теплообмеlfliHK с вхо;сом воздуxoдувкн и далее )ер >з горячий тепловой IfcTo fник с Вхо. Lf)ûx)k) полол ями коллекторов гоРЯЧ(ГО ТСПГIOIIO ИТС Я, lIPli×(.">l ВЫХО LHI>l<> полости последни. через греющий тракт регенеративного теплообменника соединены с ат м ос ферой. 1321907 Фиг.5 Составитель Л. Ту га рев Редактор И. Николайчук Техред И. Верес Корректор А. Ильин Заказ 2737/27 Тираж 426 Подписное ВНИИГ1И Г осударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж 35, Раугнская наб., д. 4/5 Г!роизводсгвенно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, y,l. Проектная, 4
