Тепловой двигатель Ю.И.Бондаренко Советский патент 1983 года по МПК F01K11/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к преобразователям тепловой энергии в механическую, и может быть использовано для привода механизмов с возвратно-поступательным движением рабочего органа, например мембранных и поршневых насосов для перекачивания жидкости, и может применяться в гелиотехнике для перекачивания теплоносителя в теплообменном контуре и в мелиоративной технике. Известен тепловой двигатель, содержащий испаритель и соединенные с ним при помощи транспортного трубопровода конденсатор и преобразователь энергии давления в механическую 1. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является тепловой двигатель, содержащий испаритель и соединенные с ним при помощи транспортного трубопровода конденсатор и преобразователь энергии давления в механическую энергию, при этом испаритель соединен с транспортным трубопроводом магистралью с обратным клапаном . Экономичность и стабильность работы этого двигателя повышена за счет соединения испарителя с транспортным трубопроводом магистралью с обратным клапаном для введения в определенный момент в жидкость, находящуюся в трубопроводе, неконденсирующегося газа, и осуществления регенерации тепла при «схлопывании газовых пузырьков, увлекаемых потоком из конденсатора в испарител ь I .ZI. Недостатками указанных двигателей являются нестабильность их работы, обусловленная отсутствием упругого механического колебательного звена, и низкая точность регулирования работы двигателей, осуществляемых лищь за счет изменения их тепловых режимов. Целью изобретения является повышение ТОЧНОСТИ регулирования и стабилизации работы двигателя. Указанная цель достигается тем, что в тепловом двигателе, содержащем испаритель и соединенные с ним при помощи транспортного трубопровода конденсатор и преобразователь энергии давления в механическую энергию, при этом испаритель соединен с транспортным трубопроводом магистралью с обратным клапаном, магистраль выполнена в виде сифона, обратный клапан - регулируемым и открытым в сторону испарителя, а преобразователь энергии совмещен с конденсатором и выполнен в виде сильфона. На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого теплового двигателя, положение перед пуском; на фиг. 2 - то же, нижнее положение элемента отбора мощности; на фиг. 3 - регулируемый обратный клапан двигателя, разрез. Тепловой двигатель содержит испаритель 1 и соединенный с ним при помощи транспортного трубопровода 2 преобразователь энергии давления в механическую энергию, совмещенный с конденсатором и выполненный в виде охлаждаемого сильфона 3, соединенного с элементом 4 отбора мощности. Испаритель 1 соединен с транспортным трубопроводом 2 магистралью 5, выполненной в виде сифона, с установленным на ней регулируемым обратным клапаном 6, открытым в сторону испарителя 1. Для обеспечения регулирования клапана 6 золотник 7 выполнен магнитным, и вблизи клапана установлен магнит 8 (постоянный магнит или электромагнит). На транспортном трубопроводе 2 между испарителем 1 и магистралью 5 может быть установлен вспомогательный конденсатор 9. Элемент 4 отбора мощности снабжен регулируемым ограничителем 10 рабочего хода с амортизатором 11. Тепловой двигатель работает следующим образом. Перед пуском тепловой двигатель заполняют теплоносителем до уровня I-I. Клапан 6 находится в нормально закрытом состоянии, причем усилие, не бходимое для срабатывания клапана, может быть отрегулировано магнитом 8, установленнымVa магистрали 5 (для постоянного магнита изменением положения последнего на ма гистрали 5, а для электромагнита - изменением силы тока в обмотке). Усилие, необходимое для открывания клапана б, регулируют таким образом, что при достижении заданного уровня теплоносителя в транспортном трубопроводе 2 под воздействием давления столба жидкого теплоносителя клапан 6 открывается, и тепL Jli;iV/lLV V riLV, UllUlL J VJ IYL/LJ1.UCJV I fl II iV.ll о о итель, заполняющий магистраль 5, подается в испаритель 1. После поступления теплоносителя в испаритель 1 клапан 6 закрывается - тепловой двигатель подготовлен к работе. При подводе тепла к испарителю 1 теплоноситель начинает испаряться, давление пара в нем повышается и начинает превышать усилие, создаваемое упругими стенками сильфона 3, вследствие чего имеющийся в транспортном трубопроводе 2 теплоноситель вытесняется во внутреннюю полость сильфона 3. Одновременно элемент 4 отбора мощности, соединенный с подвижной частью сильфона 3, совершает поступательное движение до упора последнего в ограничитель 10 рабочего хода с амортизатором 11. Поступивщий во внутреннюю полость сильфона 3 пар конденсируется во вспомогательном конденсаторе 9 и сильфоне 3 с охлаждаемыми стенками.

Давление пара в тепловом двигателе понижается, и за счет упругого сжатия стенок сильфона 3 теплоноситель вытесняется в транспортный трубопровод 2.

При дальнейшем снижении давления пара внутри теплового двигателя за счет конденсации во вспомогательном конденсаторе 9 теплоноситель поднимается в транспортном трубопроводе 2 до уровня, при достижении которого открывается клапан 6.

Одновременно, за счет сжатия упругого сильфона 3 элемент 4 отбора мощности совершает возвратное движение.

После срабатывания клапана 6 теплоноситель попадает в осушенный и перегретый в течение времени осуществления возвратного движения испаритель 1, где происходит его вскипание, давление пара в тепловом двигателе повышается, и далее процесс работы двигателя повторяется.

Выполнение магистрали 5 в виде сифона обеспечивает подачу в испаритель 1 заданной порции рабочего тела, определяемой внутренним объемом сифона, под определенным давлением, задаваемым настройкой обратного клапана 6, а выполнение преобразователя энергии в виде упругого сильфона 3, совмещенного с конденсатором, ста- билизирует работу двигателя за счет поддержания колебаний определенной частоты.

Оборудование теплового двигателя регулируемым ограничителем рабочего хода, оснащенного амортизаторами, позволяет повысить надежность его работы.

ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛБ, содержащий испаритель и соединенные с ним при помощи транспортного трубопровода конденсатор и преобразователь энергии давления в механическую энергию, при этом испаритель соединен с транспортным трубопроводом магистралью с обратным клапаном, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности регулирования и стабилизации работы двигателя, магистраль выполнена в виде сифона, обратный клапан - регулируемым и открытым в сторону испарителя, а преобразователь энергии совмещен с конденсатором и выполнен в виде сильфона. (Л 4 00 ОО СО