ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК F03G7/06 

Изобретение относится к тепловым двигателям, использующим тепло окружающей среды.

Известен тепловой двигатель, содержащий корпус и установленный в нем с образованием гидравлической камеры переменного объема поршень с возвратной пружиной и штоком, кинематически связанным с храповым механизмом и заводной пружиной, соединенной с исполнительным механизмом [1]
Недостатком известного теплового двигателя являются небольшие усилия на штоке двигателя во время рабочего хода.

Известен также тепловой двигатель, содержащий корпус и установленный в нем с образованием гидравлической камеры переменного объема поршень с возвратной пружиной и штоком, кинематически связанным с исполнительным механизмом. При этом камера переменного объема заполнена незамерзающей жидкостью и в ней расположены герметичные упругие емкости, заполненные водой [2]
Недостатками известного двигателя являются сложность конструкции и повышенная металлоемкость при сборке двигателей в энергоагрегат. Кроме того, УПД известного двигателя низкий, так как процесс замерзания и таяния льда в герметичных емкостях происходит медленно. Это обусловлено хаотичным расположением герметичных емкостей в камере и возможностью для них скучиваться у дна ее, т.е. так как доступ тепла и холода к ним происходит через объем незамерзающей жидкости, а этот объем велик, то и процесс идет медленно.

Целью предлагаемого изобретения является повышение КПД двигателя, упрощение конструкции, а следовательно, и металлоемкости.

Поставленная цель достигается тем, что тепловой двигатель содержит корпус и установленный в нем с образованием гидравлической камеры переменного объема поршень со штоком, соединенным с исполнительным механизмом, который может быть выполнен в виде насоса, генератора и т.д. На конце штока с возможностью вращения укреплен опорный шарик. Исполнительный механизм снабжен рычагами захвата и отжимами для того, чтобы обеспечить жесткое соединение этого механизма с двигателем. Камера переменного объема заполнена незамерзающей жидкостью с расположенными в ней герметичными упругими емкостями, заполненными водой. Вдоль оси каждой упругой емкости без нарушения ее герметичности расположена труба, сообщенная с окружающей средой.

На фиг. 1 показан предлагаемый двигатель, продольный разрез; на фиг.2 поперечный разрез этого двигателя со схемой соединения двигателя с исполнительным механизмом; на фиг.3 схема компоновки двигателей в энергоагрегат, вид сбоку; на фиг.4 схема компоновки, вид сверху.

Предлагаемый двигатель содержит корпус 1 и установленный в нем с образованием гидравлической камеры, переменного объема 2 поршень 3 со штоком 4. На конце штока 4 укреплен с возможностью вращения шарик 5. Камера 2 заполнена незамерзающей жидкостью с расположенными в ней герметичными емкостями 6. Вдоль оси емкости 6 расположена труба 7, концы которой сообщаются с окружающей средой. Двигатель содержит также дно 8, крышку 9 с герметичным уплотнением. При сборке двигателей в гидроагрегат они устанавливаются на подвижных тягах, например, на цепях 10, передвигающихся с помощью звездочек 11, приводимых в движение редуктором 12. Энергия, полученная при перемещении штока 4, передается на исполнительный механизм 13, входящий в жесткое зацепление с двигателем при синхронном перемещении их вдоль цепи 10. Жесткое зацепление двигателя с исполнительным механизмом обеспечивается рычагами захвата 14 и отжимами 15. Исполнительный механизм 13 кинематически связан с генератором 16. Лыжа 17 служит для страховки возврата штока двигателя в рабочее положение.

Предлагаемый двигатель работает следующим образом. При понижении температуры окружающей среды ниже 0^оС, происходит ускоренный процесс замерзания воды в герметичных упругих емкостях 6. Процесс замерзания идет ускоренно, так как холодный воздух к емкостям поступает не только через объем незамерзающей жидкости гидравлической камеры, но и через трубы 7, пропущенные вдоль осей емкостей, так как концы труб сообщены с окружающей средой. Упругие емкости 6 увеличивают свой объем, заставляя тем самым незамерзающую жидкость перемещать поршень 3, совершая рабочий ход двигателя. Шток 4 через шарик 5 передает усилие на исполнительный механизм 13. При этом двигатель, перемещаясь, входит в жесткое зацепление с исполнительным механизмом 13 и синхронно перемещается вместе с ним вдоль цепи 10. Жесткое зацепление двигателя с исполнительным механизмом происходит с помощью рычагов 14 и отжимов 15. По окончании работы двигатель выходит из зацепления с исполнительным механизмом и погружается в воду. Направление движения двигателя совпадает с направлением осей труб 7, через которые принудительно циркулирует вода, тем самым обеспечивая ускорение процесса оттаивания герметичных емкостей 6, путем непосредственного соприкосновения с их стенками. При выходе двигателя из воды объем герметичных емкостей уменьшается, так как лед в них тает. В результате этого поршень 3 возвращается в исходное положение. При этом вода из труб 7 сливается, давая свободный доступ в трубы холодному воздуху, тем самым вновь ускоряя процесс замерзания воды в герметичных емкостях. Лыжа 17, соприкасаясь со штоками двигателей, способствует возвращению их в исходное для работы положение.

Таким образом, для непрерывной выработки электроэнергии двигатели собраны в гидроагрегат. При этом часть двигателей находится в среде, имеющей температуру выше 0^о (например, в воде естественного водоема). Часть же двигателей находится в среде с температурой ниже 0^оС (например, окружающий морозный воздух).

Преимущество предлагаемого двигателя, по сравнению с прототипом, состоит в повышении коэффициента полезного действия за счет сокращения времени замерзания и размораживания герметичных емкостей. Кроме того, двигатель надежнее в эксплуатации, так как исполнительные механизмы не погружаются в водоем, а находятся на суше. Двигатель проще по конструкции, менее металлоемок (отсутствие генераторов в каждом двигателе, пружин и т.д.). Благодаря синхронному перемещению двигателя и исполнительного механизма, процесс идет непрерывно с высоким КПД.

Использование: теплоэнергетика. Сущность изобретния: тепловой двигатель содержит корпус 1 и установленный в нем поршень 3 со штоком 4, образующие гидравлические камеры 2 переменного объема. На конце штока 4 закреплен с возможностью вращения шарик 5, камера 2 заполнена незамерзающей жидкостью с расположенными в ней герметичными полостями 6, вдоль оси которой расположена дренажная труба 7, концы которой сообщены с окружающей средой. Двигатель содержит также дно 8, крышку 9 с герметичным уплотнением. При сборке двигателей в гидроагрегат они устанавливаются на подвижных тягах. Энергия, полученная при перемещении штока 4, передается на исполнительный механизм, входящий в жесткое зацепление с двигателем при синхронном перемещении их вдоль цепи. 4 ил.

ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий основание, рабочий орган, выполненный в виде гидравлической камеры переменного объема, заполненной незамерзающей жидкостью и герметическими упругими емкостями, заполненными водой, и размещенным в ней поршнем со штоком, соединенным со звеном узла отбора мощности, зоны нагрева и охлаждения, отличающийся тем, что он снабжен бесконечным гибким элементом, установленным по крайней мере на двух парах колес, оси вращения которых смещены одна относительно другой по вертикали, при этом нижние оси колес размещены в зоне нагрева, а верхние в зоне охлаждения, и на котором равномерно последовательно закреплены рабочие органы - гидравлические камеры переменного объема, в которых концы штоков поршней снабжены опорными шариками с возможностью вращения, при этом звено узла отбора мощности подвижно установлено на основании с возможностью периодического взаимодействия с каждым концом штока поршня, причем вдоль оси в каждой герметичной упругой емкости установлена дренажная труба, сообщающаяся своими концами с окружающей средой.