Устройство для преобразования тепловой энергии в механическую Советский патент 1987 года по МПК F03G7/06 

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, а именно к устройствам для получения механической энергии с использованием расширения и сжатия тел при их нагреве и охлаждении, и может быть использовано для преобразования в Механическую энергию перепада тем- ператур как между газовыми и жидкостными средами, так и внутри самих этих сред.

Цель изобретения - повьппение КПД и обеспечение обратимости процесса преобразования;энергии.

На фиг,1 изображено устройство, поперечный разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг. 1.

Устройство содержит цилиндрический полый статор 1 с зонами 2 и 3 соответственно нагрева и охлаждения и установленные эксцентрично относительно него соединенные между собой вал 4 и ротор 5, выполненные из теплоизоляционного материала. В роторе 5 вьптолнены прорези 6, в последних подвижно установлены лопасти 7, которыми пространство между статором I и ротором 5 разделено на герметичные камеры 8 переменного объема, заполненные одинаковыми по массе количествами термочувствительного рабочего тела - смесью газа и его жидкого растворителя, например, смесью аммиака и воды, в пропорции, обес- печивакяцей образование насыщенного водного раствора при минимальной температуре и минимальном объеме камеры 8. Минимальный объем каждой камеры 8 больше или равен минимальному объему помещенного в нее термочувствительного рабочего тела при температуре его охлаждения

Статор 1 снабжен установленной вдоль плоскости его осей и ротора 5 теплоизоляционной стенкой 9 с выступами 10 и 11 , выполнешшми в вид прослоек в цилиндрической стенке ст.атора 1, и щеками 12 и 13, выполненными в виде прослоек в торцовых стенках статора I, причем ширина выступов i О и I Г и щек 12 и 13 теплоизоляционной стенки 9 не меньше расстояния между ближайшими к ним соседними лопастями 7 для исключения одновременного нагрева и охлаждения камер 8 на границах зон 2 и 3 нагрева и охлаждения и связанного с этим бесполезного переноса тепла

из зоны нагрева в зону охлаждения. Стенки статора 1 на участках между теплоизоляционной стенкой 9 выполнены теплопроводными. Статор 1 размещен в разделенных его теплоизоляционной стенкой 9 средах 14 и 15 соответственно с повышенной и пониженной температурами.

Устройство работает следующим образом.

В,результате нагрева камер 8, находящихся в левой части устройства в зоне 2 нагрева (фиг.1), в них

происходит выделение газообразного аммиака из раствора, что вызывает увеличение давления в нагреваемых камерах 8. Одновременно в результате охлаждения камер 8, находящихся в правой части устройства в зоне 3 охлаждения (фиг.1), в этих камерах происходит, поглощение аммиака водным раствором вследствие увеличения растворимости аммиака в воде, что вызывает уменьшение давления в охлаждаемых камерах 8. ,

На образующие каждую камеру 8 лопасти 7 действует изнутри этой камеры одинаковое давление. Так как

площадь лопастей 7, воспринимакяцая это давление, увеличивается в направлении увеличения расстояния между статором 1 и ротором 5, то в ле- вой части устройства в результате

действия давления в камерах 8 никает крутящий момент, приложенный к ротору 5 в направлении против часовой стрелки, а в правой части устройства - по часовой стрелке.

Давление в камерах 8 левой нагреваемой части устройства больше, чем в камерах 8 его правой охлаждаемой части, поэтому суммарный момент от сил давления в камерах 8 направлен

против часовой стрелки. Под действием этого момента происходит вращение ротора 5 в направлении, показанном на фиг.1 стрелкой, с расширением камер 8 в зоне 2 нагрева и уменьшением объема камер 8 в зоне 3 охлаждения. В результате вращения ротора 5 в зону 2 нагрева подают новые камеры 8 минимального объема из зоны 3 охлаждения, а в зону 3 охлаждения

из зоны 2 нагрева попадают новые камеры 8 максимального объема, и да- лее процесс преобразования энергии повторяется.

Б результате осуществления теШю- передачи непосредственно, через теплопроводные стенки статора 1, обра- зуншСие камеры 8 переменного объёма, процессы расширения и сжатия последних приближаются к изотермическим. При изменении направления перепада температур между средами 14 и 1 5 на противоположное осуществляется измене - ние направления вращения ротора 5.

12

5,fS

ffJUS.1

Фаг..