ТЕПЛОДВИГАТЕЛЬ (ВАРИАНТЫ) И ТЕРМОЭЛЕМЕНТ Российский патент 1997 года по МПК F03G7/06 

Изобретение относится к энергетике.

Уровень техники имеет аналоги: авт.св. N 1270409, пат. N 2003834 и др.

Аналоги имеют корпус и вращающийся барабан, боковая поверхность которого образована рабочими элементами, изменяющими длину при изменении температуры.

Недостатки аналогов в том, что их рабочие элементы могут быть только большой толщины, так как работают на продольный изгиб, отсюда малая скорость их нагрева и охлаждения и низкий КПД.

Прототипом является устройство по пат. N 2003834. Оно имеет барабан с торцевыми стенками, поставленными под углом друг к другу. У него тоже редкие циклы, малые: обороты, мощность и КПД.

В предлагаемом теплодвигателе этих недостатков нет.

Сущность изобретения в том, что торцевые стенки барабана удерживаются от сближения друг с другом валами, упирающимися друг в друга или в опоры корпуса. Это дает возможность боковую поверхность барабана выполнять из натянутых проволок или лент.

Технический результат в том, что нагрев и охлаждение цикл, ленты например, измеряется миллисекундами. Много циклов в секунду много оборотов. Большая поверхность ленты позволяет преобразовывать большое количество тепловой энергии и получать большие мощности и КПД.

На фиг. 1 изображен теплодвигатель с барабаном и торцевыми стенками, удерживаемыми распирающими их валами. На фиг. 2 валы удерживаются опорами. На фиг. 3 теплодвигатель с барабаном в виде усеченного конуса.

Теплодвигатель (фиг. 1) имеет корпус 1, барабан 2, в том числе в форме усеченного конуса 3 (фиг. 3), торцевые стенки которого 4 и 5 закреплены на валах 6 или осях 7 (фиг. 2). Между стенками натянуты элементы 8 это проволоки или тонкие ленты.

Принцип работы фиг. 1 в том, что нагретые элементы, например в водоеме 13, вытягиваются, а охлаждаемые на воздухе сокращаются и стягивают торцевые стенки. Воздействие на наклонную стенку создает момент, поворачивающий барабан вокруг оси. Термоэлементы, непрерывно меняясь местами, заставляют барабан вращаться.

Термоэлемент проволоки или ленты 8 (фиг. 1, 2, 3) можно заменить сплошной пленкой, имеющей высокий коэффициент линейного расширения. Барабан при нагреве с одного бока, например под солнечными лучами, и охлаждении с другого станет вращаться.

Есть второй вариант теплодвигателя он удобнее тем, что его торцевые стенки параллельные, а валы и оси горизонтальные.

Сущность изобретения второго варианта в том, что он имеет параллельные торцевые стенки, вращающиеся на одной оси, закрепленной на станине, а натянутые элементы присоединены на одной из стенок к рычагам, взаимодействующим с кривошипом оси.

Технический результат повышение мощности, оборотов и КПД.

На фиг. 4 изображен теплодвигатель второго варианта.

На одной из торцевых стенок (фиг. 4) поставлены рычаги 9 по окружности стенки, к каждому из которых присоединены концы натянутых проволок или лени 10, сгруппированных для уменьшения количества рычагов. Рычаги чрез тяги (шатуны) 11 присоединены к общему подшипнику, поставленному на кривошипе 12 оси.

Термоэлементы 10, меняя длину при нагреве и охлаждении через рычаги 9 и тяги 11, стремятся вращать кривошип 12. А так как кривошип закреплен, то вращается барабан, передавая усилие на вал.

Предлагается третий вариант теплодвигателя.

Прототип его такой же, как у первого варианта (пат. N 2003834).

Сущность изобретения третьего варианта в том, что термоэлементами являются тонкостенные трубы с толщиной стенки 0,01 3 мм, закрепленные на наклонной стенке шарнирами.

Технический результат быстрый нагрев и охлаждение термоэлементов.

На фиг. 5 изображен теплодвигатель 3-го варианта.

У него между торцевых стенок поставлены термоэлементы трубы 20 на шарнирах 21.

При нагреве термоэлементы удлиняются и, давя на наклонную стенку, создают момент вращения барабана.

Для большей эффективности предлагаются специальные термоэлементы.

Аналогами являются проволока или полосы, применяемые в авт. св. N 1449702, N 1684540, пат. N 2003834.

прототипом является авт.св. N 1449702.

Недостатки прототипа малый ход концов и малая площадь нагрева.

Предлагаемый термоэлемент имеет эти параметры более высокие.

Сущность изобретения в том, что термоэлемент выполнен из проволоки или ленты волнообразными, например, из растянутой проволочной пружины или растянутой ленты с поперечными гофрами.

Технический результат в том, что элементы гибкие и закрепление их концов не требует шарниров, поверхность теплообмена и ход концов увеличены, при той же габаритной длине увеличивается частота циклов.

На фиг. 6 изображен проволочный термоэлемент, проекция ленточного имеет точно такой же вид. Память формы многих дуг с малой стрелкой укорачивает элемент больше, чем это у прямого, увеличивает продольную силу, подобно малой боковой силе при натянутом тросе.

Если термоэлемент присоединить к кольцу 14 (фиг. 2) и поставить пьезоэлементы, то давление на термоэлементах будет меняться по синусоиде, а на их гранях появится синусоидально изменяющиеся заряды тока. Меняя схемы соединения термоэлементов, токосъемником можно снимать постоянный или переменный ток, в том числе многофазный.

Движение воздуха заменяет нагрев термоэлементов при варианте, работающем от солнечных лучей, поэтому поставлен навес 16 (фиг. 2) из оконного стекла, пропускающего солнечные лучи и задерживающего тепловые, а также снижающего движение воздуха.

Связи 17 (фиг. 2), 18 (фиг. 3) и 19 (фиг. 4) нужны только для того, чтобы обеспечить одновременное вращение торцевых стенок, сняв эту нагрузку с термоэлементов.

Использование: как источник альтернативной энергии, преобразующий тепловую энергию с невысокой температурой в механическую энергию вращения вала. Сущность изобретения: теплодвигатель выполнен в виде барабана с боковой стенкой из лент с тепловой памятью, натянутых между двух торцевых стенок барабана. Одна из стенок расположена под углом к оси вращения. При разнице температур противоположных сторон барабана получаем различную длину лент, что и создает усилие для вращения вала. Последнее может восприниматься, например, генератором электростанции. 4 с. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Теплодвигатель, содержащий корпус и барабан, торцевые стенки которого поставлены на валах (осях) под углом друг к другу, а боковая поверхность образована термоэлементами, изменяющими длину при изменении температуры, отличающийся тем, что валы упираются друг в друга или в опоры, удерживая от сближения стенки, а термоэлемент в форме проволоки или лент натянуты между торцевыми стенками. 2. Теплодвигатель по п. 1, отличающийся тем, что в качестве термоэлементов между стенками натянута пленка с большим коэффициентом линейного расширения. 3. Теплодвигатель по п. 1, отличающийся тем, что на одной из торцевых стенок термоэлементы присоединены к кольцу, а между кольцом и стенкой размещены пьезоэлементы, имеющие токосъемники. 4. Теплодвигатель, содержащий корпус и барабан, боковая поверхность которого образована термоэлементами, изменяющими длину при изменении температуры, поставленными между торцевыми стенками барабана, отличающийся тем, что торцевые стенки параллельны друг другу и способны вращаться вокруг одной оси, закрепленной на станине, а натянутые термоэлементы присоединены на стенке к рычагам, взаимодействующим с кривошипом оси. 5. Теплодвигатель, содержащий корпус и барабан, торцевые стенки которого поставлены под углом друг к другу, а боковая поверхность образована термоэлементами, изменяющими длину при изменении температуры, отличающийся тем, что термоэлементы выполнены в виде тонкостенных труб. 6. Термоэлемент, состоящий из проволоки или ленты, обладающей тепловой памятью формы, отличающийся тем, что он выполнен волнообразным, например, из растянутой проволочной пружины, или растянутой ленты с поперечными гофрами.