Тепловращатель

 

Тепловращатель предназначен для преобразования тепловой энергии воды с низкой температурой во вращение вала. Тепловращатель содержит корпус и барабан с торцевыми стенками, поставленными под углом друг к другу, и боковую стенку, образованную термоэлементами, изменяющими ее длину при изменении температуры. Термоэлементы представляют сложенные в цилиндрическую стопу листы, на которых сделана фигурная гибка. Листы термоэлементов выполнены в виде колец с фигурной гибкой в виде гофр в радиальном или близком к нему направлении либо в виде выпуклостей на поверхности. Термоэлементы могут быть выполнены в виде ленты с поперечными гофрами или выпуклостями, навитой на ребро в виде цилиндра. Внутри и снаружи барабана размещены цилиндрические поверхности с окнами для подвода и отвода теплоносителя. Конструкция устройства позволяет увеличит скорость нагрева и охлаждения, увеличивая кпд. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к энергетике.

Уровень техники имеет аналоги: авторское свидетельство СССР 1270409 А1, патент Российской Федерации 2003834 С1. Аналоги имеют корпус и вращающийся барабан, боковая поверхность которого образована рабочими элементами, изменяющими свою длину при изменении температуры.

Недостатки аналогов в том, что их рабочие элементы могут быть только большой толщины, так как каждый из них работает самостоятельно на изгиб, отсюда малая скорость нагрева и охлаждения, малый кпд.

Прототипом является устройство по патенту Российской Федерации 2003834 С1. Оно имеет корпус и барабан с торцевыми стенками, поставленными под углом друг к другу, между которыми размещены элементы, меняющие свою длину при изменении температуры. У него также толстые элементы, редкие циклы, малые обороты, мощность и кпд.

В предлагаемом тепловращателе этих недостатков нет, так как элементы тонкостенные.

Сущность изобретения в том, что термоэлементы представляют стопу тонкостенных листов в виде колец с фигурной изогнутой поверхностью, сложенных в цилиндрическую боковую стенку барабана.

Технический результат в том, что нагрев и охлаждение тонких листов измеряется миллисекундами, а большое количество изгибов на каждом из листов, упираясь друг в друга, суммируется и создает при нагреве большую силу, распирающую их, и суммарное перемещение давит на торцевые стенки барабана. В итоге быстрый нагрев, большие обороты, мощность и кпд.

На фиг. 1 изображен продольный и поперечный разрезы тепловращателя; на фиг. 2 и 3 - разновидности фигурной гибки поверхности листов боковой стенки.

Тепловращатель (Фиг. 1) имеет корпус, состоящий из наружного 1 и внутреннего 2 цилиндров, между которыми размещена боковая стенка 3 барабана. Одна из торцевых стенок 4 барабана наклонена и стоит на валу 5, левая стенка 6 прямая и стоит на подшипнике и оси. Внутренний цилиндр 2 имеет окно для холодной 7 воды и окно для горячей 8 воды. Наружный цилиндр 1 также имеет окна для горячей 9 и холодной 10 воды. К окнам внутреннего цилиндра вода подводится через полую ось 11 по двум каналам. Кольцевые щели между наружным 1 и внутренним 2 цилиндрами делятся на две полости продольными перегородками 12, например, из резины, в виде шторок.

Боковая стенка 3 выполнена из плоских (или конических) листовых шайб подобно статору асинхронного электродвигателя двигателя. Чтобы листы не соприкасались вплотную и имели между собой зазор для протекания воды в радиальном направлении, на листах сделана фигурная гибка в виде гофр радиальных или близких к ним (фиг. 2), либо в виде выпуклостей, например точек, подобно маленьким тарельчатым пружинам (фиг. 3).

Боковая стенка 3 также может быть навита из тонкой ленты. Для того чтобы ленту можно было навить на "ребро" и при этом зазор между витками был одинаковым по длине радиуса, гофры прогибают по форме, как показано на фиг. 2 (изображены три наложенных сечения одного гофра). Через боковую стенку 3 пропускают стержни 13 или скрепляют точечной сваркой в нескольких местах, чтобы листы не сдвигались по радиусу при термическом расширении или от центробежных сил.

Принцип работы заключается в следующем.

Когда через полую ось 11 и окно 8 горячая вода затекает между пластинами боковой стенки 3, в листах из сплава с эффектом памяти формы изгибы гофр начинают увеличиваться и давить друг на друга от листа к листу, вдоль оси передается усилие на наклонную торцевую стенку 4. Это усилие заставляет барабан повернуться до окна холодной воды. Горячая вода по радиусу перемещается между ластами центробежной силой. На месте затекания у окна 8 вода имеет нулевую окружную скорость, но между дисками она разгоняется и центробежной силой выбрасывается в окно 9 наружной стенки. В этот момент между листами затекает (подсасывается) холодная вода и охлаждает листы. Гофры сжимаются, и идет непрерывное вращение.

Технический результат в том, что гофры или выпуклые точки минимальных размеров, соизмеримых с толщиной листов, имеют высокую упругость, и в сумме большого их количества создают большую силу и большое перемещение вдоль оси, достаточные, чтобы преобразовывать теплоту воды во вращение вала с практическим эффектом.

Развитая поверхность теплопередачи, большая плотность упаковки листов, большое количество малых сил и перемещений в оптимальном варианте позволит создать очень компактный тепловращатель большой мощности, недорогой.

С электрогенератором на валу тепловращатель представляет собой электростанцию, а точнее, преобразователь низкотемпературной тепловой энергии в электрическую.

Формула изобретения

1. Тепловращатель, содержащий корпус и барабан с торцевыми стенками, поставленными под углом друг к другу, и боковую стенку, образованную термоэлементами, изменяющими ее длину при изменении температуры, отличающийся тем, что термоэлементы представляют сложенные в цилиндрическую стопу листы, на которых сделана фигурная гибка.

2. Тепловращатель по п. 1, отличающийся тем, что листы термоэлементов выполнены в виде колец с фигурной гибкой в виде гофр в радиальном или близком к нему направлении либо в виде выпуклостей на поверхности.

3. Тепловращатель по п.1, отличающийся тем, что элементы представляют ленту с поперечными гофрами или выпуклостями, навитую на ребро в виде цилиндра.

4. Тепловращатель по п.1, отличающийся тем, что внутри и снаружи барабана размещены цилиндрические поверхности с окнами для подвода и отвода теплоносителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3