Устройство для получения механической энергии

 

Использование: может быть использовано в электробытовой технике в качестве теплового двигателя или теплового вентилятора . Сущность изобретения: при работе устройства в качестве теплового двигателя при включении нагревателя 6 излучаемое тепло и свет под воздействием светового отражателя 7 направляются через вырез 5 в корпусе 1 на ротор 2 и происходит нагрев лопастей 3, расположенных с этой стороны. При этом лопасти 3 ротора 2 подвергаются деформации, а с противоположной стороны } 6 остаются неизменными, в результате чего у ротора 2 возникает статический дисбаланс и он поворачивается по часовой стрелке На противоположной стороне лопасти 3 охлаждаются и выпрямляются до исходного положения . Таким образом, односторонний нагрев лопастей 3 ротора 2 со стороны нагревателя 6 и одностороннее охлаждение лопастей 3 на противоположной (теневой) стороне являются причиной возникновения постоянного дисбаланса и вращения ротора 2 на валу А с подшипниками. В случае выполнения лопастей 3 ротора по винтовой поверхности, а также открытия в корпусе отверстия для входа и выхода воздуха, при вращении ротора 2 одновременно происходит подача теплового воздуха, т е. устройство работает в качестве теплового вентилятора. 1 з.п ф-лы, 3 ил. сл С 4 xj сл 00 го 00

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4649145/06; 4651957/06 (22) 13.02.89 (23) 20.02,89 (46) 30.08.92, Бюл.,¹ 32 (75) Н,И.Русских (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ (57) Использование: может быть использовано в электробытовой технике в качестве теплового двигателя или теплового вентилятора. Сущность изобретения: при работе устройства в качестве теплового двигателя при включении нагревателя 6 излучаемое тепло и свет под воздействием светового отражателя 7 направляются через вырез 5 в корпусе 1 на ротор 2 и происходит нагрев лопастей 3, расположенных с этой стороны. . При зтом лопасти 3 ротора 2 подвергаются деформации, а с противоположной стороны, . Ж „„1758281 А1 (я)я F 03 6 6/06, F 04 0 19/00

t 25,6 остаются неизменными, в результате чего у ротора 2 возникает статический дисбаланс и он поворачивается по часовой стрелке, На противоположной стороне лопасти 3 охлаждаются и выпрямляются до исходного положения. Таким образом, односторонний нагрев лопастей 3 ротора 2 со стороны нагревателя 6 и одностороннее охлаждение лопастей 3 на противоположной (теневой) стороне являются причиной возникновения постоянного дисбаланса и вращения ротора.

2 на валу 4 с подшипниками. В случае выполнения лопастей 3 ротора по винтовой поверхности, а также открытия в корпусе отверстия для входа и выхода воздуха, при вращении ротора 2 одновременно происходит подача теплового воздуха, т.е, устройство работает в качестве теплового вентилятора. 1 з.п, ф-лы, 3 ил.

1758281

10 является то, что он имеет невысокий КПД.

Известен также осевой вентилятор, 15

55

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электромеханическим двигателям и вентиляторам, в которых используются тепловые эффекты, и может быть применено в электробытовой технике в виде тихоходных тепловых двигателей и бесшумных тепловых вентиляторов.

Известен тепловой двигатель, включающий цилиндрический корпус, ротор с термочувствительными элементами, расположенный на валу с подшипниками, зоны нагрева и охлаждения., а также источник тепла, Недостатком известного двигателя включающий основание с корпусом и ротор с винтовыми лопастями, насаженный на вал.

Недостатком данного вентилятора является то, что оно энергоемок и имеет шумовой эффект, Наиболее близким к предлагаемому является устройство для получения механической энергии, содержащее корпус с зонами нагрева и охлаждения, установленный в корпусе ротор с термочувствительными элементами и источник излучения, причем корпус выполнен с вырезом со стороны источника, Недостатком устройства является сравнительно высокая сложность конструкции и недостаточно высокий КПД из-за неэффективного использования энергии источника.

Цель изобретения — упрощение устройства и повышение КПД посредством повышения воздействия тепловой энергии источника, а также расширение функциональных возможностей посредством использования в качестве вентилятора.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для получения механической энергии, содержащем корпус с зонами нагрева и охлаждения, установленный в корпусе ротор с термочувствительными элементами и источник излучения, причем корпус выполнен с вырезом со стороны источника, последний снабжен отражателем, прикрепленным к корпусу в зоне выреза с образованием замкнутого объема, а термочувствительные элементы-в виде лопастей, при этом внутренняя поверхность в зоне нагрева снабжена отражающим покрытием, а в зоне охлаждения — поглощающим, а также тем, что в упомянутом устройстве лопасти ротора выполнены винтовыми, а в корпусе предусмотрены отверстия для входа и выхода воздуха.

На фиг,1 показан тепловой двигатель, общий вид; на фиг.2 — тепловой вентилятор, общий вид, на фиг.3 — то же, вид сверху.

Устройство включает в себя цилиндрический корпус 1, внутри которого размещен ротор 2, содержащий лопасти 3 и вал 4 на подшипниках, На корпусе 1 сделан вырез 5, против которого закреплен источник тепла (нагреватель) 6 со световым отражателем 7, Для обеспечения устойчивого положения устройства на опорной поверхности предусмотрено основание 8 и фланцевое крепление 9. Лопасти 3 ротора 2 изготовлены биметаллическими, например по типу термопары или из материала с памятью формы.

Корпус 1 устройства выполнен цилиндрической формы, а внутренняя его поверхность выполнена в виде абсолютно блестящего тела со стороны светового отражателя 7 (например, в виде зеркальной поверхности с высокой чистотой обработки) и в виде абсолютно черного тела (с черновой обработкой поверхности) — у противоположной, т.е, теневой стороны. Кроме того, как минимум теневая сторона корпуса содержит снаружи охладительные ребра, а внутри водяную рубашку, сообщающуюся через отверстия с атмосферой и имеющую термосифонную или принудительную циркуляцию воды (не показано). В качестве электронагревательного элемента 6 может быть использована нихромовая спираль, смонтированная на конусном изоляторе, или же обыкновенная электрическая лампа накаливания, При включении в электрическую сеть электронагревательного элемента 6 излучаемое тепло и свет под воздействием светового отражателя 7 направляются через вырез 5 в корпусе 1 на левую сторону ротора

2 и происходит нагрев этой зоны. При этом лопасти 3 с левой стороны ротора 2 подвер- гаются деформации, а с противоположной, правой стороны, остаются неизменной формы. В результате этого у ротора 2 возникает статический дисбаланс и он поворачивается по часовой стрелке. На теневой стороне ротора 2 лопасти 3 охлаждаются и выпрямляются до исходнОго положения, Таким образом, односторонний нагрев ротора 2 со стороны электронагревательного элемента

6 и одностороннее охлаждение его íà противоположной теневой стороне являются причиной возникновения постоянного дисбаланса и вращения ротора 2 на валу 4 по часовой стрелке.

Охлаждению ротора на теневой стороне способствует несколько факторов одновременно: — исключение прямого воздействия тепла и лучистой.- .ергии со стороны источника

6; — поглощение тепловой и лучистой энергии, просочившейся в зазор между корпу1758281 сом 1 и ротором 2. правой стороной корпуса

1, выполненной в форме абсолютно черного тела и исключающей отражение тепла на правую сторону ротора 2: — охлаждение как минимум правой стороны корпуса 1 охладительными ребрами, закрепленными снаружи его; — охлаждение как минимум правой стороны корпуса принудительно циркулирующей водой или водой, испаряющейся через отверстия при нагреве в случае термосифонной циркуляции, Стабильность, т,е, высокая устойчивость частоты, вращения ротора (без остановок и рывков) обеспечивается за счет постоянной разницы температур на нагреваемой и теневой стороне устройства.

Для изменения направления вращения ротора 2 необходимо повернуть лопатки 3 относительно вала 4 на 180 или же переставить ротор 2 относительно вала 4 на 180 .

Частоту вращения ротора 2 регулируют посредством изменения мощности электронагревательного элемента 6 и изменения количества лопастей 3, Величина максимально возможного крутящего момента на валу 4, в основном, зависит от размеров и массы ротора 2, а также от материала лопастей 3.

Основание 8 обеспечивает устойчивое положение устройства в вертикальной плоскости на горизонтальной опорной поверхности, а фланцевое крепление 9 о6еспеч (вает торцовой монтаж устройства к потребителю энергии или крепление его на вертикально расположенных опорных повер <настях (стенах, перегородках и т.д.).

Съем мощности производят с одного или обоих концов вала 4. Устройство может рабогагь эффективно лишь при вертикальном или близком к нему расположении ротора 2.

Таким образом, высокий КПД теплового двигателя достигается за счет: одновременного использования тепловой и лучистой энергии источника на вращение ротора; — использования не только прямс направленной, но и отраженной лучистой энергии (левой стороны корпуса);

- исполнения левой стороны корпуса 1 изнугри с высокой отражательной способ; ностью, обеспечивающей подачу всей лучистой энергии на зту же сторону ротора; — исполнения правой стороны корпуса

1 изнутри в виде абсолютно черного тела, обеспечивающего поглощение отраженной лучистой энергии и предотвращение подачи ее на теневую часть ротора 2;

-достаточно эффективного охлаждения корпуса 1 посредством охладительных ребер снаружи и/или водяной рубашки изнутри, а также передачи тепла от корпуса 1

5 опорам (полу, =тенам, столу и т,д,) и рассеивания тепла в окружающее воздушное ripoстранство, Предлагаемйй тепловой двигатель характеризуется высоким положительным эф10 фектом не только из-за высокого КПД, но и вследствие простоты конструкции по причине отсутствия потребности во множестве (2-3) фаз, электрических обмотках возбуждения и конденсаторах. Кроме того, 15 предлагаемый двигатель является тихоходным. Его принципиальным достоинством является обеспечение низких оборотов ротора без громоздких редукторов.

Предлагаемое устройство для получе20 ния механической энергии в варианте теплового вентилятора аналогично по конструкции тепловому двигателю. Отличие состоит лишь в том, что лопасти ротора выполнены винтовыми, а в корпусе предусмот25 рены отверстия для входа и выхода, воздуха (не показано).

Нагревательный элемент 6 относительно ротора 2 расположен асимметрично как в вертикально, так и E горизонтальной пла30 скостях (соответственно на величины а и б), Лопасти ротора могут быть окрашены в различные цвета радуги, а корпус изготовлен в прозрачном исполнении, Тепловой вентилятор работает следую35 щим образом.

При включении электронагревательного элемента (нихромовой спирали или лампы накаливания) 6 в электрическую сеть, излучаемое тепло и свет под воздействием

40 светового отражателя 7 направляется через вырез 5 в корпусе 1 на одну из сторон лопастей 3 (тыльную или рабочую), т.е, на одну половину ротора 2, в результате чего происходит их нагрев, Пси этом лопасти 3 со

45 стороны располож ния электронагревательного элем нта 6 подвергаются деформации (либо изгибу, либо скручиванию либо изгибу и скручиванию одновременно), а с противоположной стороны лопасти 3 оста50 ются неизменной формы, в результате чего у ротора 2 возникает статическая несбалансированность и он поворачивается по часовой стрелке. Нз теневой стороне ротора 2 лопасти охлаждаются и выпрямляются до

55 исходного положения. Таким образом, односторонний нагрев ротора 2 со стороны электронагревательного элемента 6 и одностороннее его охлаждение на противоположной теневой стороне являютсяпричиной возникновения постоянного дисбаланса и

1758281 вращения ротора 2 на валу 4, например,по часовой стрелке.

Высокая. эффективность работы теплового вентилятора обеспечивается тем, что общий нагрев помещения осуществляют по- 5 средством медленной подачи большой массы нагретого воздуха (в отличие от высокооборотистйх тепловых вейтиляторов отсутствуют точечные нагревы помещения и обогреваемых объектов). Одновременно в 10 общим нагревом помещения обеспечивается возможность плавного подвода прохладного воздуха к работающему вентилятору со стороны забора воздуха. При этом отсутствуют также точечные охлаждения какого-ли- 15 бо объекта из-за одновременного перемещения сравнительно больших масс воздуха с малой скоростью, Из-за малой частоты вращения ротора отсутствует утомительный шум работающего вентилятора. 20

При использовании осветительной лампы накаливания в качестве электронагревательного элемента исключается поглощение кислорода воздуха, расходуемого на окисление раскаленной спирали (как след- 25 ствие, исключаетСя кислородное голодание, образование вредных окисных и закисных соединений в воздухе).

В случае окраски лопастей ротора в различные цвета радуги и изготовления карпу- 30 са в прозрачном исполнении обеспечивается получение приятного зрительного эффекта во время работы вентилятора (за счет подсветки электролампой вращающихся разноцветных лопастей).

Формула изобретения

1. Устройство для получения механиче- . ской энергии. содержащее корпус с зонами нагрева и охлаждения, установленный s корпусе ротор с термочувствительными элементами и источник излучения, причем корпус выполнен с вырезом со сторбйы источника, отл ича ющеес я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения

КПД посредством повышения воздействия тепловой энергии источника, последний снабжен отражателем; прикрепленным в зоне выреза с образованием замкнутого объема, а термочувствительные элементы выполнены в виде лопастей, при этом внутренняя поверхность корпуса в зоне нагрева снабжена отражающим покрытием, а в зоне охлаждения — поглощающим.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, лопасти ротора выllollH8Hbl винтовыми, à в корпусе выполнены отверстия для входа и выхода воздуха.

Приоритет по пунктам:

20,02.89 по п.2.

1758281

Составитель А.Смирнова

Техред М.Моргентал Корректор А,Козориз

Редактор Э.Слиган

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 2983 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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