ТЕПЛОВЕТРОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2015 года по МПК F03G7/06 F03G6/04 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для привода различных машин и механизмов.

Известно устройство для перекачивания жидкости, содержащее опору, установленный на опоре многоугольный корпус с имеющими возможность вращения барабанами, расположенные по окружности барабанов термочувствительные элементы, заполненные рабочим веществом и имеющие возможность поступательного движения, прозрачное покрытие, охватывающее термочувствительные элементы на части окружности барабанов (патент BY 12450, опубл. 30.10.2009).

Но это устройство недостаточно эффективно и не позволяет использовать энергию ветра.

Известен двигатель, содержащий опору с поворотным основанием, установленный на основании с возможностью вращения вала с ротором, теплообменные камеры, заполненные рабочим веществом, рабочие элементы поступательного движения и взаимодействия с колесами, связанными с неподвижно установленным на основании колесом, прозрачный кожух, охватывающий теплообменные камеры на части окружности ротора (патент RU 2467203, опубл. 20.11.2012).

Недостатком этого двигателя является то, что при одновременном воздействии на него солнечных лучей и ветра, ротор под действием ветра может иметь скорость вращения, при которой продолжительность воздействия солнечных лучей на теплообменные камеры может оказаться недостаточной для эффективного их нагрева.

Целью заявленного изобретения является повышение эффективности работы тепловетрового двигателя.

Сущность изобретения состоит в том, что в тепловетровом двигателе, включающем основание, установленный на основании с возможностью вращения вал с ротором, содержащим теплообменные камеры, заполненные рабочим веществом, рабочие элементы поступательного движения и взаимодействия с колесами, связанными с закрепленным на основании колесом, прозрачный кожух, охватывающий теплообменные камеры на части окружности ротора, ротор содержит соединенные с теплообменными камерами каналами рабочие камеры с рабочими элементами поступательного движения, имеющими возможность взаимодействия с запорными устройствами, установленными на каналах, соединяющих с теплообменными камерами рабочие камеры с рабочими элементами поступательного движения и взаимодействия с колесами, связанными с закрепленным на основании колесом. Кроме того, на валу установлена крыльчатка, а между ротором и валом, а также между крыльчаткой и валом размещены обгонные муфты.

Это позволяет повысить эффективность работы тепловетрового двигателя.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

На фиг. 1 представлен тепловетровой двигатель - общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 3; на фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг. 2.

Тепловетровой двигатель включает основание 1, на котором установлен с возможностью вращения вал 2, несущий ротор 3. Ротор содержит корпус 4 с размещенными на нем теплообменными камерами 5, 6, состоящими из сообщающихся между собой тонкостенных трубок, заполненных рабочим веществом, например, воздухом, рабочие камеры 7, 8, 9, 10, из которых 7, 8 соединены соответствующими каналами 11, 12 с теплообменной камерой 5, а 9, 10 - каналами 13, 14 с теплообменной камерой 6, запорные устройства, например, подпружиненные золотники 15, 16, установленные на каналах 12, 14 и имеющие возможность открывать или закрывать проход воздуха из теплообменных камер 5, 6 к рабочим камерам 8, 10. В камерах 7, 9 закреплены гибкие мембраны 17, 18, а в камерах 8, 10 - гибкие мембраны 19, 20. Мембраны 19, 20 имеют возможность взаимодействия с подпружиненными пружинами сжатия 21 штоками 22, 23, на которых выполнены зубья в виде зубчатой рейки, взаимодействующие с зубчатым венцом наружных обойм муфт обгона 24, 25, внутренние обоймы которых связаны с валами 26, несущими закрепленные на них конические зубчатые колеса 27, 28, находящиеся в зацеплении с конически зубчатым колесом 29, закрепленным на основании 1. В корпусе 4 выполнены направляющие и в них свободно установлены стержни 30, соединенные между собой с обоих концов пластинами 31, несущими штоки-грузы 32, 33, которые имеют возможность взаимодействия с соответствующими мембранами 17, 18 и золотниками 15, 16. Между валом 2 и корпусом 4 помещена обгонная муфта 34. На валу 2 через обгонную муфту 35 установлена крыльчатка (пропеллер) 36. На основании 1 закреплен кожух 37, закрывающий сверху, с торцов и снизу теплообменную камеру, находящуюся вверху при вращении ротора, причем, верхняя часть кожуха 37 выполнена прозрачной, а с торца (со стороны крыльчатки) кожух имеет конусообразный участок 38.Тепловетровой двигатель работает следующим образом. В исходном положении двигателя, когда на него не действуют солнечные лучи и ветер, стержни 30 с пластинами 31 и штоками-грузами 32, 33 под действием своего веса находятся в нижнем положении и их общий центр тяжести расположен ниже оси вращения ротора 3, при этом золотник 15, находясь под действием своей пружины в смещенном в сторону вала 2 положении, перекрывает проход воздуха по каналу 12 к рабочей камере 8, золотник 16 смещен в направлении от вала 2 штоком-грузом 33, пружина его сжата и проход воздуха по каналу 14 к рабочей камере 10 открыт, теплообменные камеры 5,6 расположены на одной вертикали, штоки 22, 23 и мембраны 19, 20 под действием пружин 21 находятся в крайнем левом (по фиг.2) положении, крыльчатка 36 неподвижна.

При воздействии на двигатель солнечных лучей, они, проходя через прозрачную часть кожуха 37, нагревают верхнюю теплообменную камеру 5, при этом кожух 37 препятствует оттоку тепла в окружающую среду. Находящийся в теплообменной камере 5 воздух нагревается, его возрастающее давление по каналу II передается в рабочую камеру 7 и выгибает мембрану 17, которая, действуя на шток-груз 32, перемещает его и связанный с ним через стержни 30 и пластины 31 шток-груз 33 вверх, при этом шток-груз 33 освобождает золотник 16, который под действием своей пружины смещается в направлении к валу 2 и перекрывает канал 14. В конце своего движения вверх шток-груз 32 нажимает на золотник 15, перемещает его, сжимая пружину золотника, и золотник 15 открывает проход воздуха по канату 12, вследствие чего, давление воздуха из теплообменной камеры 5 передается в рабочую камеру 8, где, выгибаясь. мембрана 19 перемещает, сжимая пружину 21, шток 22 вправо (по фиг.2, 5), который через обгонную муфту 24 вращает вал 26 с зубчатым колесом 27. Вращаясь, зубчатое колесо 27 обкатывается вокруг колеса 29 и вместе с ним поворачивается ротор 3, при этом общий центр тяжести стержней 30, пластин 31 и штоков-грузов 32, 33, переместившийся выше оси вращения ротора 3, отклоняется от вертикали и создает вращающий момент (подобно маятнику), который суммируется с вращающим моментом, полученным ротором от силы воздействия мембраны 19. Поворачиваясь, ротор 3 через обгонную муфту 34 поворачивает вал 2, при этом крыльчатка 36 остается неподвижной, что обусловлено наличием обгонной муфты 35. При повороте ротора мембрана 20 со штоком 23 рабочей камеры 10 остается в исходном положении, что обусловлено наличием обгонной муфты 25, внутренняя обойма которой беспрепятственно вращается вместе с ее валом 26 в процессе обкатки зубчатого колеса 28 вместе с зубчатым колесом 27 вокруг колеса 29. После поворота ротора 3 на 180° общий центр тяжести стержней 30, пластин 31 и штоков-грузов 52, 33 устанавливается и нижней точке (ниже оси вращения ротора), нагретая теплообменная камера 5, выйдя из зоны кожуха 37, располагается внизу и охлаждается, давление воздуха в ней снижается и шток 22 под действием пружины 21 возвращается в исходное положение, теплообменная камера 6 располагается вверху в зоне кожуха 37 и нагревается солнечными лучами, цикл повторяется.

В случае, если нет воздействия солнечных лучей на двигатель (например, если день облачный или ночью), но имеет место ветер, действующий в направлении вдоль вала 2, то под действием ветра вращается крыльчатка 36 и через обгонную муфту 35 вращает вал 2, причем конусообразный участок 38 на кожухе 37 способствует увеличению скорости потока воздуха (подобно соплу) и эффективности его воздействия на крыльчатку 36. При вращении крыльчатки ротор неподвижен и не препятствует ее вращению, что обусловлено наличием обгонной муфты 34.

Если на двигатель одновременно воздействуют солнечные лучи и ветер, то валу 2 вращение передается от ротора через обгонную муфту 34, а от крыльчатки 36 - через обгонную муфту 35, при этом продолжительность нагрева теплообменных камер ротора не зависит от вращения крыльчатки.

Для обеспечения более равномерного вращения вала 2 на нем установлен маховик 39, которому от ротора 3 и крыльчатки 36 передаются импульсы движения в зависимости от переменных по величине интенсивности солнечных лучей и скорости ветра.

В качестве рабочих камер 7, 8, 9, 10 могут быть использованы пневмоцилиндры или сильфоны.

В случае необходимости, основание 1 может быть установлено на какой-либо опоре о возможностью разворота двигателя по направлению ветра, а крыльчатка может быть установлена на конце вала 2, например, если крыльчатка имеет диаметр больше диаметра ротора (изображено штрихпунктирными линиями на фиг.2).

Заявленное изобретение позволяет повысить эффективность работы тепловетрового двигателя.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для привода различных машин и механизмов. Тепловетровой двигатель включает основание, на котором установлен вал с ротором. Ротор содержит теплообменные камеры, заполненные рабочим веществом, и соединенные с ними каналами рабочие камеры с рабочими элементами поступательного движения, имеющими возможность взаимодействия с запорными устройствами, установленными на каналах, соединяющих теплообменные камеры с рабочими камерами. Рабочие элементы имеют возможность взаимодействия с колесами, связанными с закрепленным на основании колесом. На валу установлена крыльчатка, а между ротором и валом, а также между крыльчаткой и валом размещены обгонные муфты. Изобретение позволяет повысить эффективность работы. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Тепловетровой двигатель, включающий основание, установленный на основании с возможностью вращения вал с ротором, содержащим теплообменные камеры, заполненные рабочим веществом, рабочие элементы поступательного движения и взаимодействия с колесами, связанными с закрепленным на основании колесом, прозрачный кожух, охватывающий теплообменные камеры на части окружности ротора, отличающийся тем, что ротор содержит соединенные с теплообменными камерами каналами рабочие камеры с рабочими элементами поступательного движения, имеющими возможность взаимодействия с запорными устройствами, установленными на каналах, соединяющих с теплообменными камерами рабочие камеры с рабочими элементами поступательного движения и взаимодействия с колесами, связанными с закрепленным на основании колесом.

2. Тепловетровой двигатель по п. 1, отличающийся тем, что на валу установлена крыльчатка, а между ротором и валом, а также между крыльчаткой и валом размещены обгонные муфты.