Тепловетровой двигатель Российский патент 2024 года по МПК F03D5/02 F03G7/04 F03G6/00 F03D9/35 

Изобретение относится к энергетике и может быть применено для привода различных устройств.

Известен тепловой двигатель, содержащий ротор, по окружности которого расположены теплообменные камеры с нагревательными поверхностями, заполненные рабочим веществом и имеющие отверстия, выполненные с возможностью соединения теплообменных камер с окружающей средой (патент RU 2666708, опублик. 11.09.2018).

Недостатками этого двигателя являются низкая эффективность его работы и это объясняется тем, что вращающий момент на валу ротора, создаваемый вертикально действующими подъемными силами теплообменных камер, зависит от места нахождения теплообменных камер на окружности их движения, и к тому же в данном двигателе не могут использоваться другие источники энергии, например, ветер.

Известен способ преобразования тепловой энергии в механическую, включающий устройство, содержащее ряд герметичных камер переменного объема, образованных упругой эластичной пленкой, термоизолированных одна от другой и расположенных вдоль бесконечной трансмиссии, установленной на двух колесах, оси вращения которых смещены одна от другой по вертикали, часть камер погружена в жидкость, а остальные находятся в воздухе и после раскрутки колес работа устройства происходит с использованием разности температур жидкости и воздуха (а.с. SU 1137237, опубл. 30.01.1985).

Недостатками этого способа являются низкая эффективность работы устройства по причине инерционности происходящих в нем процессов нагрева-охлаждения и необходимая для пуска устройства в работу раскрутка колес, и к тому же в данном способе не могут использоваться другие источники энергии, например, ветер.

Сущность изобретения заключается в том, что в тепловетровом двигателе, содержащем теплообменные элементы, расположенные вдоль бесконечной трансмиссии, установленной на двух колесах, оси вращения которых смещены одна от другой по вертикали, теплообменные элементы выполнены в виде конических обечаек, бесконечная трансмиссия выполнена в виде цепи, колеса выполнены в виде звездочек, взаимодействующих с цепью и через обгонные муфты с валами, с которыми взаимодействуют через свои обгонные муфты ветроколеса с лопастями и которые размещены на стойках, несущих прозрачную трубу, через которую проходит цепь с обечайками, стойки закреплены на основании, установленном на опоре с возможностью поворота ветром вокруг вертикальной оси, а обечайки, цепь и лопасти имеют нагревательные поверхности, воспринимающие солнечные лучи, причем, лопасти имеют в поперечном сечении изогнутую форму.

Это позволяет повысить эффективность работы и расширить функциональные возможности тепловетрового двигателя.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 представлен тепловетровой двигатель; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Тепловетровой двигатель (далее - двигатель) содержит теплообменные элементы, выполненные в виде конических обечаек 1, установленных на звеньях цепи 2, и вместе с цепью 2 проходящих через прозрачную трубу 3, закрепленную на стойках 4, причем, обечайки 1, находящиеся в трубе 3, расположены конусом вверх. Колеса 5, 6 выполнены в виде звездочек и взаимодействуют с осями 7, соединяющими звенья цепи 2, и через обгонные муфты с валами 8, 9, с которыми через свои обгонные муфты взаимодействуют ветроколеса 10, 11 с лопастями 12, имеющими в продольном и поперечном сечениях изогнутую форму. Валы 8, 9 размещены с возможностью вращения в опорах 13, 14, установленных на стойках 4, причем, для натяжения цепи 2 опоры 13 установлены с возможностью перемещения вдоль стоек 4. Стойки 4 закреплены на основании 15, к которому снизу прикреплена вертикальная ось 16, смещенная относительно валов 8, 9 в сторону трубы 3. Основание 15 установлено через упорный подшипник 17 с возможностью поворота ветром на опоре 18, выполненной в виде трубы, при этом ось 16 входит в отверстие опоры 18. Обечайки 1, цепь 2 и лопасти 12 имеют нагревательные поверхности, воспринимающие солнечные лучи.

Двигатель работает следующим образом.

При освещении двигателя солнечными лучами, они, воздействуя на нагревательные поверхности обечаек 1 и цепи 2, нагревают обечайки I и цепь 2, причем, солнечные лучи нагревают обечайки 1 и цепь 2, находящиеся в трубе 3, пройдя через прозрачную стенку трубы 3. От нагретых в трубе обечаек 1 и цепи 2 нагревается воздух в трубе 3, вследствие чего в трубе 3 появляется тяга - движение вверх нагретого воздуха, который перемещает обечайки 1 и цепь 2 вверх и через цепь 2 вращает колеса 5, 6, которые через обгонные муфты вращают валы 8, 9 по часовой стрелке (по фиг. 1), при этом предварительно нагретые солнечными лучами обечайки 1 и цепь 2, находящиеся вне трубы 3, входят в трубу 3 и здесь, изолированные от внешней среды, нагреваются с воздухом до более высокой температуры, в связи с чем возрастает сила тяги, вращающая валы 8, 9. При вращении валов 8, 9 ветроколеса 10, 11 остаются неподвижными ввиду наличия обгонных муфт между ветроколесами 10, 11 и валами 8, 9, вследствие чего энергия от силы тяги не расходуется на вращение ветроколес 10, 11.

Если на двигатель действует ветер, то он разворачивает двигатель вокруг вертикальной оси 16 и труба 3 оказывается направленной навстречу ветру, который действует на вогнутые поверхности лопастей 12, находящихся выше и на выпуклые поверхности лопастей 12, находящихся ниже оси вращения соответствующих залов 8, 9. В связи е тем, что сила сопротивления ветру, действующему на вогнутые поверхности лопастей 12 больше силы сопротивления ветру, действующему на выпуклые поверхности лопастей 12, ветроколеса 10, 11 через обгонные муфты вращают валы 8,9 по часовой стрелке. При вращении ветроколес 10, 11 колеса 5, 6 и цепь 2 остаются неподвижными ввиду наличия муфт обгона между колесами 5, 6 и валами 8, 9, вследствие чего энергия ветра не расходуется на вращение колес с цепью 2. Для увеличения вращающего момента, действующего по часовой стрелке, нижняя половина ветроколес 10, 11 может быть защищена от действия ветра экранами, которые устанавливаются на стойках 4 со стороны трубы 3. При необходимости, для разворота двигателя ветром, на стойках 4 на стороже, противоположной трубе 3, может быть закреплен экран, выполняющий роль флюгера, а чтобы экран не препятствовал воздействию солнечных лучей на нагревательные поверхности обечаек 1 и цепи 2, он выполняется из прозрачного листа.

Ветроколеса 10, 11 вращают валы 8,9 независимо друг от друга, в связи с чем при разной скорости ветра, зависящей, например, от высоты расположения ветроколес 10, 11, валы 8, 9 вращаются с разной скоростью, что позволяет присоединять к валам 8, 9 различные по потребляемой энергии устройства.

В работе двигателя могут быть использована энергия атмосфер-осадков, таких как дождь, град, снег, которые, попадая в обечайки I, расположенные на ветви цепи 2, находящейся вне трубы 3, и на вогнутые части лопастей 12, находящихся на стороне этой ветви, вращают по часовой стрелке колеса 5, 6 и ветроколеса 10, 11, а с ними и валы 8, 9, под действием веса и кинетической энергии движения осадков, одновременно выпадая из обечаек 1 и из вогнутых частей лопастей 12, переместившихся ниже оси вращения соответствующих задов 8, 9, при этом град или снег могут превращаться в воду под действием солнечных лучей, действующих на нагревательные поверхности обечаек 1, цени 2 и лопастей 12. От попадания атмосферных осадков в трубу 3 и на лопасти 12, находящиеся на стороне трубы 3, защищает экран 19, закрепленный на стойках 4, а чтобы экран 19 же препятствовал воздействию солнечных лучей на нагревательные поверхности обечаек 1, цепи 2, лопастей 12, он выполнен прозрачным.

Мощность двигателя может повыситься, если на него будут действовать одновременно несколько источников энергии, например, солнечные лучи и ветер.

В зависимости от высоты двигателя, его мощность может достигать значительной величины, и одни из причин этого: с увеличением высоты снижается температура окружающей среды, что способствует увеличению силы тяги в трубе 3, и с увеличением высоты растет скорость ветра.

Изобретение относится к возобновляемой энергетике и может быть применено для привода различных устройств. Тепловетровой двигатель содержит теплообменные элементы, расположение вдоль бесконечной трансмиссии, установленной на двух колесах, оси вращения которых смещены одна от другой по вертикали. Теплообменные элементы выполнены в виде конических обечаек, бесконечная трансмиссия выполнена в виде цепи. Колеса выполнены в виде звездочек, взаимодействующих с цепью и через обгонные муфты с валами, с которыми взаимодействуют через свои обгонные муфты ветроколеса с лопастями. Валы размещены на стойках, несущих прозрачную трубу, через которую проходит цепь с обечайками. Стойки закреплены на основании, установленном на опоре с возможностью поворота ветром вокруг вертикальной оси. Обечайки, цепь и лопасти имеют нагревательные поверхности, воспринимающие солнечные лучи, причем лопасти имеют в поперечном сечении изогнутую форму. Техническим результатом является повышение эффективности и расширение функциональных возможностей тепловетрового двигателя. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Тепловетровой двигатель, содержащий теплообменные элементы, расположенные вдоль бесконечной трансмиссии, установленной на двух колесах, оси вращения которых смещены одна от другой по вертикали, отличающийся тем, что теплообменные элементы выполнены в виде конических обечаек, бесконечная трансмиссия выполнена в виде цепи, колеса выполнены в виде звездочек, взаимодействующих с цепью и через обгонные муфты с валами, с которыми взаимодействуют через свои обгонные муфты ветроколеса с лопастями и которые размещены на стойках, несущих прозрачную трубу, через которую проходит цепь с обечайками, стойки закреплены на основании, установленном на опоре с возможностью поворота ветром вокруг вертикальной оси, а оболочки, цепь и лопасти имеют нагревательные поверхности, воспринимающие солнечные лучи.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что лопасти имеют в поперечном сечении изогнутую форму.