ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В МЕХАНИЧЕСКУЮ Российский патент 2020 года по МПК F03G7/00 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к устройствам преобразования тепловой энергии в механическую с использованием разности температур жидкости и окружающей среды и может найти применение для охлаждения жидкостей с получением полезной работы, электроэнергии и в качестве привода различных механизмов и устройств.

Известен патент РФ №2208701 «Тепловой двигатель», кл. F03G 7 /11,02.11.2001 предназначенный для преобразования тепловой энергии в механическую энергию вращения. Двигатель содержит систему элементов, консольно закрепленных на горизонтальной оси с возможностью вращения, а также источники нагрева и охлаждения. Источником нагрева являлась энергия солнечных лучей, а источником охлаждения служил водоем. Консольный элемент в виде биметаллической винтовой пружины, на свободном конце которой закреплена дисбалансная масса, удаленная от продольной оси пружины стержнем, характеризующаяся поворотом вокруг данной оси на угол 180° при перепаде температур. За счет дисбалансу масс происходит неуравновешенность системы, что и заставляет систему пружин в месте с осью вращаться. К недостаткам двигателя следует отнести тот факт, что при вращении системы пружин по часовой стрелке сопротивление дисбалансных масс в жидкости на входе в нее больше, чем на выходе из нее. Известно А.С. СССР №931945, 17.10.80, мпк F03G 7/06, «Способ преобразования тепловой энергии в механическую». Реализованное устройство в данном способе выполнено в виде цилиндрического колеса, установленного на оси вращения, по периметру которого расположены эластичные камеры переменного объема, которые заполнены смесью газа и жидкого растворителя. Часть камер погружена в нагретую жидкость. При жидкого растворителя. Часть камер погружена в нагретую жидкость. При раскрутки колеса от внешнего источника и погружения камер в нагретую жидкость, происходит расширение камер с увеличением их плавучести и всплытие под действием Архимедовых сил. Расширение камер происходит за счет испарения легколетучего газа в жидкости. При теплообмене камеры с окружающей средой, газ конденсируется и объем камер уменьшается. Процессы ИСПАРЕНИЕ-КОНДЕНСАЦИЯ циклически повторяются. К недостаткам устройства можно невысокую эффективность устройства за счет действия только Архимедовых сил. Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату является патент SU №1404681 «Способ преобразования тепловой энергии в механическую», мпк 03G 7/06, 15.12.1980, который взят за прототип. Способ реализуется с помощью устройства, который взят за прототип. Способ реализуется с помощью устройства, которое содержит герметичные эластичные камеры переменного объема, расположенные вдоль трансмиссии-цепи, установленной на двух блоках с осями вращения. Между камерами установлены теплообменники, где каждый соединен с камерой. Камеры и теплообменники частично заполнены легкокипящей жидкостью. Устройство работает следующим образом. При теплообмене с нагретой водой легкокипящая жидкость испаряется и происходит расширение камер с всплытием их за счет Архимедовых сил. При контакте камер с окружающей средой они охлаждаются и пары жидкости конденсируются и их объем уменьшается. Данное устройство недостаточно эффективно из-за действия только Архимедовых сил выталкивания из жидкости. Решаемая техническая задача-повышение эффективности работы преобразователя тепловой энергии в механическую. Решаемая техническая задача преобразователе тепловой энергии в механическую содержащим трансмиссию с осями вращения на опорных подшипниковых блоках на которой размещены теплообменные камеры переменного объема, частично заполнены легкокипящей жидкостью, а часть трансмиссии погружена в нагретую воду, достигается тем, что камеры переменного объема закреплены на трубчатых подвесах на трансмиссии с возможностью перемещений в вертикальной плоскости выполняющие функции рычагов и снабжены корректорами движения камер в процессе работы преобразователя. На фиг. 1 представлен общий вид преобразователя. Преобразователь тепловой энергии в механическую содержит бесконечную трансмиссию 1 с осями вращения 2, 3 на опорных подшипниковых блоках 4, 5 на которой установлены с помощью трубчатых подвесов 6 и шарниров 7 теплообменные герметичные камеры переменного объема выполненные, например, в виде сильфонов 8. Трубчатые подвесы 6 закреплены на трансмиссии1 с возможностью перемещений в вертикальной плоскости. Движение подвесов 6 с сильфонами регулируется корректорами движения 9 - упоры ограничители хода, которые установлены на трансмиссии 1. Сильфоны 8 заполнены небольшим количеством легкокипящей жидкости 10. Нижний участок трансмиссии 1 погружен в воду 11, температура которой выше температуры кипения легкокипящей жидкости. Верхний участок трансмиссии находится в окружающей среде в воздухе, температура которого ниже температуры конденсации легкокипящей жидкости. Преобразователь тепловой энергии в механическую работает следующим образом. При нахождении сильфонов 8 в нагретой воде 11, в результате теплообмена, легкокипящая жидкость 10 частично испаряется, что приводит к возрастанию давления, объема сильфонов и их всплытию под действием Архимедовых сил. При выходе сильфонов 8 из воды, они попадают в зону холодного окружающего воздуха, охлаждаются и пары легкокипящей жидкости 10 конденсируются. Это приводит к уменьшению объемов сильфонов. Процесс «испарение - конденсация» циклически повторяется. Рассмотрим работу преобразователя при прохождении трансмиссии в воде и воздухе. Левая ветвь трансмиссии находящаяся в воде- зона А, в воздухе - зона В. Правая ветвь трансмиссии находящаяся в воздухе - зона С, в воде- зона D. Сильфоны 8 находящиеся в зоне А имеют максимальный объем, при этом сильфоны 8 и их подвесы 6 располагаются перпендикулярно к трансмиссии, что обеспечивается корректорами движения 9. Здесь подвесы выполняют роль рычагов, которые усиливают выталкивающие силы сильфонов. В зоне В при выходе из воды действие подвесов как рычагов минимизируется, объем сильфонов также минимизируется. В зоне С подвесы с сильфонами принимают перпендикулярное положение к трансмиссии. Здесь подвесы действуют как рычажные системы приводящие к дисбалансу. Объем сильфонов минимальный за счет полной конденсации легкокипящей жидкости. В зоне С сильфоны по мере нагрева легко кипящей жидкости постепенно увеличиваются в объеме, однако действие подвесов как рычагов незначительно. Действие сил в каждой зоне обозначим как Fa, F_B, F_C, F_D, имеем (Fa+F_C)>>(F_B+F_D). Таким образом известные преобразователи основаны на действие только Архимедовых сил выталкивания. Тогда как в рассматриваемом преобразователе движение трансмиссии основано на действие двух сил- дисбаланса масс и Архимедовых сил, что естественно, повышает эффективность преобразователя. При этом он прост по конструкции и найдет применение.

Изобретение относится к устройствам преобразования тепловой энергии в механическую с использованием разности температур жидкости и окружающей среды и может найти применение для охлаждения жидкостей с получением полезной работы, электроэнергии и в качестве привода различных механизмов и устройств. В преобразователе, содержащем трансмиссию с осями вращения на опорных блоках, на которой размещены теплообменные камеры переменного объема, частично заполнены легкокипящей жидкостью, а часть трансмиссии погружена в нагретую воду, при этом камеры переменного объема закреплены на трубчатых подвесах на трансмиссии с возможностью перемещений в вертикальной плоскости, выполняющих функции рычагов, и снабжены корректорами движения камер в процессе работы преобразователя. Движение трансмиссии основано на действии двух сил - дисбаланса масс и Архимедовых сил, что и повышает эффективность работы преобразователя. 1 ил.

Преобразователь тепловой энергии в механическую, содержащий трансмиссию с осями вращения на опорных подшипниковых блоках, на которой размещены теплообменные камеры переменного объема, частично заполненные легкокипящей жидкостью, а часть трансмиссии погружена в нагретую воду, отличающийся тем, что камеры переменного объема закреплены на трубчатых подвесах на трансмиссии с возможностью перемещений в вертикальной плоскости, выполняющих функции рычагов и снабженных корректорами движения камер в процессе работы преобразователя.