ИМПУЛЬСНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ЧЕКУНКОВА Российский патент 1998 года по МПК F01K9/00 F01K11/02 

Изобретение относится к области двигателестроения для энергетики, авиации, космонавтики и т.д.

Известно устройство по преобразованию электромагнитной энергии лазера в тепловую, а затем в механическую работу [1]
Преобразователь энергии содержит корпус, в нижней части которого имеется резервуар для воды, напорную трубу, которая одним концом соединяется с насосом, а другим соединяется с бойлером, вращающимся в верхнем конце напорной трубы, источник тока, лампу-вспышку, генератор лазерного луча, испускающий луч лазера, упор лазерного луча, бойлер, состоящий из составного крутильного элемента и соединенных с ним крутильных элементов с соплами, имеется поверхность компенсации пара и ряд других вспомогательных элементов.

Работа преобразователя состоит в следующем.

Через входное устройство вода подается насосом в напорную трубу и далее в бойлер.

Тем временем включается лазерная установка и посылается луч в направлении бойлера, происходит быстрый разогрев воды, ее испарение, возрастание давления пара, который истекает под большим давлением и высокой скоростью через сопла привода, возникает крутящий момент, вращающий рабочий крутильный элемент в сборе с закрепленным с ним устройством отбора мощности.

К недостаткам такого устройства относятся: сложность конструкции, применение воды (пара) в качестве рабочего тела приводит к большим энергозатратам (при нагреве до 374^oC 1 кг/с воды требуется около 4500 кДж энергии), что резко снижает эффект работы лазерного генератора. Все это усложняет конструкцию устройства и повышает его стоимость.

Наиболее близкой к изобретению является импульсная энергетическая установка, содержащая испаритель, подключенный к источнику тепловой энергии, конденсатор и двигатель, включающий корпус и крутильный элемент-ротор и подключенный к испарителю и конденсатору контурами, подводящими и отводящими рабочее тело, конструктивно объединенными в один общий замкнутый контур [2]
Недостатками этой установки является сложная конструкция, невысокий КПД.

Задачей изобретения является повышение КПД и одновременное упрощение конструкции.

Указанная задача решается за счет того, что крутильный элемент-ротор двигателя имеет круглое сплошное сечение, а по его наружному периметру равномерно выполнены прямоугольные пазы, подводящий и отводящий контуры подключены к двигателю посредством отверстий подвода и отвода рабочего тела, выполненных в корпусе по касательным к его наружному периметру с возможностью совмещения с пазами ротора. Причем на выходе из испарителя и на входе в него, сообщенных с подводящим и отводящим рабочее тело контурами соответственно, установлены дроссели, причем дроссель подводящего контура имеет больший диаметр, чем дроссель отводящего контура.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена принципиальная схема установки; на фиг. 2 продольный разрез двигателя; на фиг. 3 разрез А-А по фиг. 2.

Импульсная установка содержит источник тепловой энергии, выполненный в виде испарителя 1, контур 6 для подвода рабочего тела к импульсному двигателю с распределительной коробкой 5, сам импульсный двигатель с корпусом 8 и крутильным элементом-ротором 7, контур 9 для отвода рабочего тела, конденсатор 10, клапан 11 для сообщения между собой контуров 6 и 9. Установка включает трубопровод 12, соединяющий конденсатор 10 с испарителем 1 через дроссель 13. На выходе из испарителя 1 установлен дроссель 2, диаметр которого больше диаметра дросселя 13, установленного на входе в испаритель 1. На входе в трубопровод 4, соединяющий испаритель 1 с коробкой 5, установлен запорный вентиль 3.

Импульсная энергетическая установка Чекункова работает следующим образом.

Рабочее тело (хладагент или сжиженный газ или любой газ и жидкость, находящаяся в испарителе 1) получает определенное количество теплоты от внешнего источника энергии. Нагретое рабочее тело, расширяясь, т.е. превращаясь в газ, увеличивает свой объем, но так как объем испарителя 1 постоянен, то давление рабочего тела возрастает. После прохождения дросселя 2, при открытии запорного вентиля 3, рабочее тело поступает в трубопровод 4 и далее в распределительную коробку 5 контура 6 подвода рабочего тела и к отдельным крутильным элементам a и b ротора 7, приводя его во вращение. При проворачивании ротора 7 на 1/4 оборота отдельные крутильные элементы a и b сообщаются с контуром 9 для отвода рабочего тела, и сжатое до этого рабочее тело, совершив рабочий цикл по вращению ротора 7, перемещается в контур 9, превращаясь из газообразного состояния в жидкое, и накапливается в конденсаторе 10, где отдает часть теплоты до тех пор, пока не откроется клапан 11 для перепуска рабочего тела через трубопровод 12 и дроссель 13 меньшего сечения в конденсатор 1.

На этом полный рабочий цикл импульсной установки заканчивается, затем многократно повторяется. Рабочий процесс происходит по обратному циклу Карно.

Дополнительно следует заметить, что рабочее тело находится в газообразном состоянии начиная с позиций 2-6 вплоть до отдельных крутильных элементов a и b ротора 7. После прокрутки ротора 7, т.е. совершения работы вращения ротора и выхода рабочего тела в контур 9 отвода рабочего тела, его состояние, в основном жидкое с примесью газообразного рабочего тела. Охлаждение в конденсаторе 10, т.е. отдача части тепла, позволяет обеспечить сжижение рабочего тела, которое подается через клапан 11 в трубопровод 12 и конденсатор 1.

Импульсная установка может быть применена в качестве энергетической силовой установки в различных отраслях.

Импульсная установка может быть использована для преобразования тепловой энергии в механическую в различных отраслях: теплоэнергетике, энергомашиностроении и т.д. Установка содержит испаритель, конденсатор, двигатель и контуры, подводящие и отводящие рабочее тело. Крутильный элемент двигателя - ротор имеет круглое сплошное сечение, а по его наружному периметру равномерно выполнены прямоугольные пазы, подводящий и отводящий контуры подключены к двигателю посредством отверстий подвода и отвода рабочего тела, выполненных в корпусе по касательным к его наружному периметру с возможностью совмещения с пазами ротора. Причем на выходе из испарителя и на входе в него, сообщенных с подводящим и отводящим рабочее тело контурами соответственно, установлены дроссели, причем дроссель подводящего контура имеет больший диаметр, чем дроссель отводящего контура. 1 з.п.ф-лы. 3 ил.

1. Импульсная энергетическая установка, содержащая испаритель, подключенный к источнику тепловой энергии, конденсатор и двигатель, включающий корпус и крутильный элемент-ротор и подключенный к испарителю и конденсатору контурами, подводящими и отводящими рабочее тело, конструктивно объединенными в один общий замкнутый контур, отличающаяся тем, что крутильный элемент-ротор двигателя имеет круглое сплошное сечение, а по его наружному периметру равномерно выполнены прямоугольные пазы, подводящий и отводящий контуры подключены к двигателю посредством отверстий подвода и отвода рабочего тела, выполненных в корпусе по касательным к его наружному периметру с возможностью совмещения с пазами ротора. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на выходе из испарителя и на входе в него, сообщенных с подводящим и отводящим рабочее тело контурами соответственно, установлены дроссели, причем дроссель подводящего контура имеет больший диаметр, чем дроссель отводящего контура.