Тепловой двигатель

Авторы патента:

Кожанов Анатолий Тимофеевич (RU)

F03G7/04 - использующие разность давления и температур, возникающую в природе (F03G 7/06 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2367818:

Кожанов Анатолий Тимофеевич (RU)

Изобретение предназначено для привода различных машин. Тепловой двигатель содержит основание, ротор, рабочие элементы и преобразователь поступательного движения рабочих элементов во вращательное движение ротора. Ротор установлен на основании с возможностью вращения. По окружности ротора расположены теплообменные камеры с рабочим веществом. Рабочие элементы взаимодействуют с рабочим веществом и имеют возможность поступательного движения. Преобразователь движения рабочих элементов содержит колесо, размещенное на роторе и взаимодействующее с закрепленным на основании колесом. Теплообменные камеры выполнены в виде трубок. Ротор содержит стаканы, полости которых соединены с трубками и с рабочими элементами. Изобретение позволяет повысить эффективность работы и расширить эксплуатационные возможности двигателя. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике, использующей, в частности, лучистую энергию Солнца, и может быть использовано для привода различных машин, в том числе транспортных средств, перемещающихся по суше или по воде.

Известна гелиоустановка, содержащая концентратор, контротражатель и тепловой двигатель, выполненный в виде двух цилиндров (а.с. СССР 868111, кл. F03G 7/02, опубл. 30.09.81).

Недостатком этой гелиоустановки является то, что она может работать только в ясную погоду, причем тогда, когда Солнце находится на оптической оси концентратора и его лучи направлены параллельно этой оси. Если же Солнце будет смещено в сторону от этой оси (по причине вращения Земли), то работа гелиоустановки будет малоэффективной или даже невозможной.

Известно устройство для преобразования тепловой энергии в механическую, содержащее корпус, в котором установлен ротор с расположенными по его окружности термочувствительными секциями, заполненными легкоиспаряющейся жидкостью и размещенными между венцами составного сателлита первой ступени планетарного редуктора, вторая ступень которого размещена в камере корпуса со сферической поверхностью и содержит сателлит, установленный на кривошипе выходного вала (а.с. СССР 1671956 А1, кл. F03G 7/00, опубл. 23.08.1991).

Недостатками этого устройства являются сложность изготовления, что связано с наличием сложных деталей планетарного редуктора, в том числе со сферическими поверхностями, и недостаточная эффективность работы устройства ввиду отсутствия возможности непосредственного нагрева солнечными лучами термочувствительных секций, находящихся внутри корпуса и закрытых составными частями устройства, а также ввиду того, что при работе устройства вращающийся ротор перемешивает нагретые и охлажденные слои воздуха в замкнутой полости корпуса, что ведет к выравниванию температур термочувствительных секций и рассогласованию действий последних.

Целью заявленного изобретения является повышение эффективности работы и расширение эксплуатационных возможностей теплового двигателя.

Сущность изобретения заключается в том, что в тепловом двигателе, содержащем основание, установленный на основании с возможностью вращения ротор с расположенными по его окружности теплообменными камерами, заполненными рабочим веществом, рабочие элементы, взаимодействующие с рабочим веществом и имеющие возможность поступательного движения, преобразователь поступательного движения рабочих элементов во вращательное движение ротора, содержащий колесо, размещенное на роторе и взаимодействующее с закрепленным на основании колесом, теплообменные камеры выполнены в виде трубок, ротор содержит стаканы, полости которых соединены с трубками и с рабочими элементами, между трубками выполнены перемычки и, кроме того, тепловой двигатель снабжен колесами для перемещения по суше.

Это позволяет повысить эффективность работы и расширить эксплуатационные возможности теплового двигателя.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен тепловой двигатель - общий вид; на фиг.2 - то же, вид А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1; на фиг.5 - разрез Г-Г на фиг.4; на фиг.6 - вариант исполнения рабочих элементов, разрез Г-Г на фиг.4.

Тепловой двигатель содержит основание 1 с двумя стойками 2, в которых на валах 3 установлен с возможностью вращения ротор 4. Ротор 4 включает два барабана 5 и четыре теплообменные камеры 6 (количество теплообменных камер может быть другим), представляющие собой заполненные рабочим веществом трубки (например, алюминиевые) 7, 8, 9, загнутые концы которых герметично введены в полость 10 стаканов 11, установленных герметично на торцах барабанов 5. Между трубками 7, 8, 9 выполнены перемычки (например, из алюминиевого листа) 12, а между стаканами 11 и торцами барабанов 5 установлены гибкие мембраны 13, соединенные своим центром со штоком 14, свободно установленным в расточке барабана 5 и имеющим возможность продольного движения вместе с толкателями 15, 16, закрепленными на выступе 17, выполненном на штоке 14. На свободном конце толкателей 15, 16 выполнены зубья в виде зубчатой рейки. В барабанах 5 напротив каждого стакана 11 установлен с возможностью вращения вал 18, несущий закрепленное на нем коническое зубчатое колесо 19 и две обгонные муфты 20, 21. На обоймах обгонных муфт 20, 21 по окружности выполнены зубья, которые взаимодействуют с зубьями соответствующих толкателей 15, 16. Зубчатые колеса 19 находятся в зацеплении с соответствующим коническим зубчатым колесом 22, неподвижно установленным на каждой стойке 2 соосно с осью вращения ротора 4.

На фиг.6 представлен вариант исполнения рабочих элементов-толкателей 15, 16, выполненных в виде плунжеров(поршней), цилиндры которых сообщаются с полостью 10 стакана 11.

Тепловой двигатель работает следующим образом.

При нагреве лучами Солнца трубок 7, 8, 3 и перемычек 12, расположенных в верхней части ротора 4, находящееся в трубках рабочее вещество, например воздух, нагревается и под действием возрастающего давления в трубках и полости 10 мембрана 13 выгибается вправо (по фиг.3), передвигая шток 14 с толкателями 15, 16 вперед (вправо по фиг.3), при этом толкатель 15, взаимодействуя своими зубьями с зубьями муфты 20, вращает ее, а через нее - вал 18 с зубчатым колесом 19 по часовой стрелке (по фиг.5), а толкатель 16, передвигаясь вперед и взаимодействуя с муфтой 21, вращает ее в сторону, обратную вращеню вала 18, не препятствуя этому вращению. Находясь в зацеплении с неподвижным зубчатым колесом 22, колесо 19, вращаясь, обкатывается вокруг колеса 22 и поворачивается вместе с ротором 4 вокруг его оси, при этом нагретая лучами Солнца теплообменная камера (трубки 7, 8, 9) входит в нижнюю теневую зону(закрытую от лучей телом ротора), где температура ниже, чем в верхней, освещаемой Солнцем зоне, вследствие чего воздух в трубках 7, 8, 9 охлаждается и снижается его давление, в связи с чем мембрана 13 выгибается в обратную сторону (влево по фиг.3) и передвигает шток с толкателями 15, 16 назад, при этом толкатель 16, взаимодействуя с муфтой 21, вращает ее, а через нее - вал 18 с зубчатым колесом 19 в том же направлении - по часовой стрелке (по фиг.5). При этом толкатель 15, передвигаясь назад и взаимодействуя с муфтой 20, вращает ее в сторону, обратную вращению вала 18, не препятствуя этому вращению. Вращаясь, зубчатое колесо 19 обкатывается вокруг колеса 22 и поворачивается вместе с ротором 4 в прежнем направлении, в результате чего охлажденная в теневой зоне теплообменная камера входит в освещенную зону, а очередная нагретая вверху теплообменная камера заходит в теневую зону, таким образом происходит последовательный нагрев и охлаждение теплобменных камер, чем обеспечивается вращение ротора 4.

Для более эффективной работы теплового двигателя наружная поверхность трубок 7, 8, 9 и перемычек 12 может иметь покрытие темного цвета.

В случае выполнения толкателей 15, 16 в виде плунжеров (фиг.6) они будут совершать поступательное движение от непосредственного воздействия на них рабочего вещества, его давления, при этом процесс вращения ротора 4 будет аналогичен описанному выше.

Вместо мембраны в тепловом двигателе может быть использован сильфон или шток 14, выполненный в виде поршня, цилиндр которого соединен с полостью 10 стакана 11, а вместо механизма с двумя обгонными муфтами 20, 21 может быть использован известный в технике храповой механизм, содержащий храповое колесо, неподвижно закрепленное на валу 18 и взаимодействующее с двумя собачками - прямой и обратной, установленными на соответствующих толкателях 15, 16.

В случае небольшой длины теплового двигателя, когда расстояние между стойками 2 небольшое, ротор может быть выполнен не с двумя барабанами 5, а с одним и соответственно с одним зубчатым колесом, 22, закрепленным на одной из стоек 2 и взаимодействующим с зубчатыми колесами 19 этого барабана.

Работа теплового двигателя возможна не только тогда, когда лучи Солнца направлены на него сверху, но и при действии лучей сбоку, когда Солнце отклонено от зенита.

Если снабдить тепловой двигатель колесами 23, закрепленными на концах валов 3, то тепловой двигатель может быть использован как транспортное средство, перемещающееся по суше.

В качестве охлаждающей среды для работы теплового двигателя может быть использована вода 24 какого-либо водоема (фиг.2). В этом случае тепловой двигатель может работать не только в ясную погоду, но и в пасмурную, при этом температура окружающего воздуха должна отличаться от температуры воды в водоеме.

В случае, если основание 1 будет обладать плавучестью, то тепловой двигатель может быть использован как водное транспортное средство, при этом трубки 7, 8, 9 при вращении ротора 4 должны проходить ниже уровня воды и на них могут быть выполнены дополнительные выступы (лопасти).

Работа теплового двигателя возможна и при использовании тепла сточных и сбросовых вод.

Заявленное изобретение позволяет повысить эффективность работы и расширить эксплуатационные возможности теплового двигателя.

1. Тепловой двигатель, содержащий основание, установленный на основании с возможностью вращения ротор с расположенными по его окружности теплообменными камерами, заполненными рабочим веществом, рабочие элементы, взаимодействующие с рабочим веществом и имеющие возможность поступательного движения, преобразователь поступательного движения рабочих элементов во вращательное движение ротора, содержащий колесо, размещенное на роторе и взаимодействующее с закрепленным на основании колесом, отличающийся тем, что теплообменные камеры выполнены в виде трубок, а ротор содержит стаканы, полости которых соединены с трубками и с рабочими элементами.

2. Тепловой двигатель по п.1, отличающийся тем, что между трубками выполнены перемычки.

3. Тепловой двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что он снабжен колесами для перемещения по суше.

Изобретение относится к горной промышленности, а конкретно к геофизическим исследованиям и работам, буровым и ремонтным работам в скважинах, а также работам в средах с повышенным гидростатическим давлением для преобразования этого давления в механическую энергию.

Электрическая машина для энергоустановки с потоком среды через трубу // 2320889

Изобретение относится к области энергетики, в частности к электрическим машинам для энергоустановок с потоком среды через трубу. .

Энергосистема // 2309292

Автономное электрогенерирующее устройство // 2301355

Изобретение относится к области электроэнергетики и предназначено для производства электроэнергии с использованием нетрадиционных возобновляемых источников, а именно потока воздуха, возникающего в результате естественной разности давления воздуха над поверхностью земли и на высоте.

Устройство для получения электроэнергии // 2293876

Способ получения электроэнергии // 2271465

Изобретение относится к области разработки месторождений углеводородов и создания электроэнергии с использованием природных факторов. .

Автономная воздушная энергетическая установка // 2261367

Изобретение относится к устройствам для теплоэлектроснабжения жилых строений (объектов) с помощью энергосистем, работающих на возобновляемых источниках энергии, в частности к устройствам, работающим за счет искусственного постоянно направленного устойчивого воздушного потока.

Энергоустановка // 2247863

Электростанция с воздухонапорным устройством // 2235218

Гравитационная паросиловая гидроэлектростанция // 2234618

Изобретение относится к области энергетики, к системам получения электроэнергии и может быть использовано в качестве индивидуальных и промышленных электростанций для получения экологически чистой энергии без расходования топливных ресурсов и без создания сооружений, оказывающих вредное экологическое воздействие на окружающую среду.

Скважинная гидроэлектростанция // 2373431

Гидрогеоэнергостанция (варианты) // 2376495

Изобретение относится к энергетике, в частности к устройствам для получения одновременно и тепла и электроэнергии, образующихся иначе, чем в результате сжигания топлива

Способ и устройство получения электроэнергии на возобновляемых источниках энергии // 2395003

Изобретение относится к энергетике и в частности к способам и устройствам для преобразования энергии потока сплошной среды в механическую энергию

Геотермальная электростанция // 2493431

Изобретение относится к геотермальным электростанциям. Геотермальная электростанция содержит блоки модульного типа, выполненные с возможностью установки в один или более контейнеров в виде геотермального контейнерного блока. Для указанного блока выбраны размеры, позволяющие получать геотермальную энергию из одной буровой скважины, причем каждый блок снабжен средством, предназначенным для электрического подключения к другим геотермальным контейнерным блокам, а также к электрической сети. Электростанция содержит блок обработки пара/рассола, функционально сопряженный с турбогенераторным блоком, функционально сопряженным с блоком конденсации пара, функционально сопряженным с блоком охлаждающей башни. Электростанция содержит несколько геотермальных контейнерных блоков, каждый из которых помещен над стволом скважины, из которой извлекается геотермальная энергия, или на небольшом удалении от нее. Электростанция включена в одноранговую сеть, включающую оператора геотермальной электростанции, оператора силовой электрической сети, продавцов и энергетическую компанию. Изобретение позволяет сформировать геотермальную энергосистему в сетевой конфигурации, обеспечивающей балансирование нагрузки и резервирование. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ производства электроэнергии путем изменения плотности жидкости, система и устройство для его реализации // 2519542

Изобретение относится к способам и системам производства электроэнергии, в частности, основанным на использовании газа для изменения плотности жидкостей. Устройство для производства электроэнергии содержит первый объект для помещения его в жидкость заданной плотности, генератор энергии, инжектор жидкости малой плотности. Генератор энергии соединен с первым объектом и спроектирован для производства энергии посредством смещения первого объекта. Инжектор жидкости малой плотности соединен с жидкостью. Этот инжектор вводит жидкость малой плотности в жидкость с целью понижения ее плотности до конечной плотности. Конечная плотность меньше, чем плотность объекта. При этом этот инжектор вызывает, таким образом, зависимое от плавучести смещение объекта для производства энергии энергетическим генератором. Техническим результатом является получение востребованного метода производства энергии, который минимизирует недостатки и сохраняет преимущества известных методов. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 10 ил.

Способ преобразования тепловой энергии в полезную работу // 2548708

Способ преобразования тепловой энергии в полезную работу. В двух роторных двигателях применяемые в качестве рабочего тела жидкости не замерзают в земных климатических условиях, имеют низкую температуру кипения и под воздействием источников тепла или нагревателей, работающих за счет теплообмена с требующими охлаждения промышленными технологиями, позволяют осуществлять последовательно чередующийся переход рабочего тела из одного фазового состояния в другое. В герметично замкнутом и термически изолированном контуре идёт процесс преобразования тепловой энергии в полезную механическую работу с помощью бесклапанного вращающегося газораспределительного барабана. Барабан поочередно направляет образующийся в парогенераторе пар высокого давления в соответствующие рабочие секции применяемых винтового или зубчатого двух роторных двигателей, где за счет расширения пар совершает полезную работу и охлаждается. Устройство конденсации использует естественную низкую температуру высоких слоев атмосферы или холодные климатические условия окружающей среды. Сконденсированное рабочее тело возвращается в парогенератор для повторного использования. В результате предложенных решений огромное количество не используемой ранее тепловой энергии одновременно обеспечивает низкотемпературным холодом большие городские холодильники без сжигания углеводородного топлива. 1 ил.

Способ приведения в движение тел при помощи эффекта казимира и/или его аналогов // 2610018

Изобретение относится к способам приведения в движение тел в различных средах, в т.ч. в космосе. В способе применены базовые устройства (БУ) с внутренними отражающими поверхностями пирамидальной или конической формы. В результате разницы в воздействии виртуальных частиц (фотонов) на внешние и указанные внутренние поверхности БУ ожидается появление движущей силы (благодаря эффекту Казимира). Данные БУ могут объединяться в сборки, располагаемые и ориентируемые в пространстве так, чтобы создавать как поступательное, так и вращательное движения тел. Технический результат изобретения направлен на создание вариантов универсального движителя простой конструкции, основанного на эффекте Казимира. 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

Устройство и способ выработки электроэнергии посредством ограниченного давлением осмоса (варианты) // 2613768

Группа изобретений относится к области выработки экологически чистой электроэнергии по технологии ограниченного давлением осмоса в замкнутом контуре посредством последовательности с периодической загрузкой или посредством непрерывной последовательности с использованием двух секций. Одна из секций представляет собой вышедший из взаимодействия боковой трубопровод, в котором происходит замена разбавленного концентрата с высокой минерализацией на свежий раствор. Другая секция представляет собой устройство с замкнутым контуром с тремя соединенными параллельно модулями, куда непрерывно поступает раствор с низкой минерализацией и где часть разбавленного концентрата с высокой минерализацией претерпевает рециркуляцию через модули. Другая часть использована для выработки электроэнергии посредством турбины и трех электрогенераторов. Периодическое подключение бокового трубопровода с раствором с высокой минерализацией и замкнутый контур дают возможность замены сжатого разбавленного концентрата с высокой минерализацией на свежий раствор без остановки процесса выработки электроэнергии. Группа изобретений направлена на обеспечение выработки электроэнергии посредством ограниченного давлением осмоса. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 15 ил.

Установка для преобразования низкопотенциального геотермального тепла в электричество // 2618714

Изобретение относится к энергетике. Установка для преобразования низкопотенциального геотермального тепла в электричество содержит вытяжную башню с воздуховходными окнами в ее основании, водосборный бассейн, ветровое колесо, соединенное с электрогенератором. Снаружи башни на кольцевом основании расположены водораспределительная система и наклонные плоскости оросителя, сверху закрытые крышей, установленной над воздуховходными окнами. Водораспределительная система выполнена в виде кольцевой трубы с патрубками, расположенными внизу у наклонных плоскостей, при этом на них установлены разбрызгиватели воды, направленные так, чтобы капли воды падали сверху на наклонные плоскости оросителя. Пространство между кольцевым основанием и крышей образует область теплообмена между развитой поверхностью теплой воды и потоком наружного воздуха. В установку вводятся соединенные горизонтальной перемычкой две скважины, при этом верхний конец одной из них через вспомогательный насос соединен с кольцевой трубой водораспределительной системы, а верхний конец другой скважины через вентиль соединен с водосборным бассейном, а через насос соединен с источником пресной воды. Введенные в установку элементы расширяют область ее применения. 2 ил.

Устройство для превращения геотермальной энергии в электрическую энергию // 2621440

Изобретение относится к области превращения геотермальной энергии в электрическую энергию, когда источником тепловой энергии являются постмагматические тепловые поля. Устройство включает скважину с обсадной трубой, нижняя часть которой закрыта крышкой и является паровым котлом, который входным и выходным трубопроводами, оснащенными обратными клапанами давления, соединен с паровой турбиной, которая кинематически связана с электромашинным генератором тока. Открытый торец выходного трубопровода осесимметричен обсадной трубе, через крышку парового котла опускается до дна котла, образуя одноконтурное внутреннее пространство, а регулятор подачи рабочей жидкости установлен на входном трубопроводе и обеспечивает подачу такого количества рабочей жидкости, чтобы в нижнюю часть парового котла рабочая жидкость не поступала и она служила как перегреватель пара. Изобретение позволяет осуществить превращение геотермальной энергии в электрическую энергию независимо от наличия подземных водных источников. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.