Испаритель теплового двигателя Советский патент 1990 года по МПК F03G7/06 

(21) 258271/25-06; 1258272/25-06

(22)08.06.87

(Ь6)ЗО.ОА.90. Бюл. ff 16

(75)Г.Б. Осадчий

(53)621.175(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1 90317; кл. F 03 G 7/06, 1986.

( ИСПАРИТЕЛЬ ТЕПЛОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

(57)Изобретение относится к преобразованию тепловой энергии в механическую и может быть использовано в качестве испарителя теплового двигателя при необходимости изменения давления внутри испарителя в большом диапазоне. Изобретение позволяет повысить эффективность работы испарителя за счет

обеспечения рационального режима подвода тепла к рабочей жидкости. При нагревании рабочей жидкости, находящейся в обечайке 2, теплом, подводимым в зоне 9, последняя полностью испаряется, после чего давление в обечайке 2 начинает падать, т.к. пары рабочей жидкости конденсируются в холодильнике (на чертеже не показан). Уменьшение давления приводит из-за разности сечений сильфонов 3 и k к смещению обечайки 2 вверх относительно корпуса 1. Жидкость 8 при этом стекает в нижнюю часть корпуса 1. Тепловой контакт между зоной 9 и обечайкой 2 нарушается. Пар рабочей жидкости внутри обечайки 2 перестает нагреваться и падение давI

Изобретение относится к преобразованию тепловой энергии в механическую и может быть использовано в качестве испарителя теплового двигателя при необходимости изменения давления внутри испарителя в большом диапазоне. Изобретение позволяет повысить эффективность работы испарителя за счет обеспечения рационального режима подвода тепла к рабочей жидкости. При нагревании рабочей жидкости, находящейся в обечайке 2, теплом, подводимым в зоне 9, последняя полностью испаряется, после чего давление в обечайке 2 начинает падать, т.к. пары рабочей жидкости конденсируются в холодильнике (на чертеже не показан). Уменьшение давления приводит из-за разности сечений сильфонов 3 и 4 к смещению обечайки 2 вверх относительно корпуса 1. Жидкость 8 при этом стекает в нижнюю часть корпуса 1. Тепловой контакт между зоной 9 и обечайкой 2 нарушается. Пар рабочей жидкости внутри обечайки 2 перестает нагреваться и падение давления в обечайке 2 ускоряется. Падение давления в обечайке 2 приводит к открытию клапана (на чертеже не показан), соединяющего испаритель с гидроаккумулятором (на чертеже не показан). Рабочая жидкость вновь заполняет обечайку 2, давление в ней растет, и обечайка 2 движется вниз относительно корпуса 1. Тепловой контакт между обечайкой 2 и зоной 9 восстанавливается. Испаритель отсекается от гидроаккумулятора, рабочая жидкость в обечайке 2 нагревается и испаряется, цикл повторяется. В случае превышения допустимого значения давления в обечайке 2 последняя движется вниз относительно корпуса 1, упоры 20 взаимодействуют с экраном 16, увлекая его вниз относительно корпуса 1. Жидкость 8 стекает в нижнюю часть корпуса 1, тепловой контакт между обечайкой 2 и зоной 9 нарушается. Давление в обечайке 2 перестает расти. После падения давления в обечайке 2 тепловой контакт между зоной 9 и обечайкой 2 восстанавливается. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

а

/в

2В

Фиг. г

ления в обечайке 2 ускоряется. Падени давления в обечайке 2 приводит к открытию клапана (не показано), соединяющего испаритель с гидроаккумулято- ром (не показано). Рабочая жидкость вновь заполняет обечайку 2. давление в ней растет и обечайка 2 движется вниз относительно корпуса 1. Тепловой контакт между обечайкой 2 и зоной 9 восстанавливается. Испаритель отсекается от гидроаккумулятора, рабочая жидкость в обечайке 2 нагревается и испаряется, цикл повторяется. В

Изобретение относится к преобразователям тепловой энергии в механичес- кую и может быть использовано в качестве испарителя рабочей жидкости

теплового двигателя в случае необходимости больших диапазонов рабочих давлений внутри испарителя.

Целью изобретения является повышение эффективности и надежности работы испарителя.

На фиг. 1 схематично представлен испаритель теплового двигателя сов- местно с одним из вариантов включения испарителя в общую схему теплового двигателя, разрез; на фиг. 2 - испаритель теплового двигателя, защищенного от нерасчетного повышения давле- ния, связанного с избыточным потоком тепла, поступающего в испаритель.

Испаритель теплового двигателя содержит корпус 1, внутри которого расположена обечайка 2, связанная сил фоном 3 с верхним,основанием корпуса 1, и сильфоном 4 с нижним основанием корпуса 1. Жесткость сильфона регулируется пружиной 5i а диаметр сильфона k меньше диаметра сильфона 3. Внутренняя часть обечайки 2 имеет кольцевые карманы 6, а верхнее основание корпуса 1 частично покрыто теплоизоляцией 7. Пространство между корпусом 1 и обечайкой 2 частично заполнено теплопроводной жидкостью 8, а с внешней стороны боковой поверхности корпуса 1 расположена зона 9 подвода тепла. Испаритель включается в схему теплового двигателя совместно с исполнительным механизмом 10, холодильником 11, гидроаккумулятором 12, последовательно соединенными па- рожидкостным трактом, содержащим класлучае превышения допустимого значения давления в обечайке 2 последняя движется вниз относительно корпуса 1, упоры 20 взаимодействуют с экраном 16 увлекая его вниз относительно корпуса 1. Жидкость 8 стекает в нижнюю часть корпуса 1, тепловой контакт между обечайкой 2 и зоной 9 нарушается. Давление в обечайке 2 перестает расти. После падения давления в обечайке 2, тепловой контакт между зоной 9 и обечайкой 2 восстанавливается. ,2 з.п. ф-лы, 2 ил.

паны 13 и И. Внутренность теплового двигателя частично заполнена легкоиспаряющейся рабочей жидкостью 15.

В случае выполнения испарителя теплового двигателя в варианте, защищенном от нерасчетного повышения давления, связанного с избыточным потоком тепла, поступающего в испаритель, в пространстве между корпусом 1 и обечайкой 2 размещен экран 16, связанный сильфоном 17 с верхним основанием корпуса 1 и сильфоном 18 с нижним основанием корпуса 1. Жесткость сильфона 18 регулируется пружиной 19- На верхнем основании обечайки 2 выполнены упоры 20 для взаимодействия с экраном 16, а на корпусе 1 выполнены упоры 21 для взаимодействия с обечайкой 2 и упоры 22 для взаимодействия с экраном 16. В боковых стенках корпуса 1 могут быть выполнены пустоты 23, заполненные материалом 2 с большой теплотой плавления о

Испаритель теплового двигателя работает следующим образом.

При подводе тепла в зоне 9 к корпусу 1 рабочая жидкость 15 полностью испаряется из обечайки 2, после чего давление в обечайке 2 начинает падать, так как пары жидкости 15 конденсируются в холодильнике 11 теплового двигателя. Падение давления в обечайке 2 приводит к тому, что вследствие разности площадзй верхнего и нижнего оснований обечайки 2 она начинает двигаться вверх относительно корпуса 1, преодолевая усилие пружины 5 Жидкость 8 при этом стекает в нижнюю часть корпуса 1. Тепловое сопротивление между зоной 9 и обечайкой 2 резко возрастает, что уменьшает скорость теплоподвода

к парам рабочей жидкости Sf увеличи- вая тем самым темп падения давления в обечайке 2. Резкое падение давления в обечайке 2 вызывает открытие клапана , сообщая внутренность обечайки 2 с гидроаккумулятором 12. В результате обечайка 2 постепенно заполняется ра бочей жидкостью 15 и давление в ней растет. Увеличение давления в обечайке 2 вызывает движение последней вниз относительно корпуса 1. Жидкость 8 вытесняется из нижней части корпуса 1 в пространство между боковыми поверхностями корпуса 1 и обечайки 2/ Тепловое сопротивление между зоной 9 и обечайкой 2 падает. Теплоподвод к рабочей жидкости 15. заполнившей обечайку 2, резко возрастает и она начинает испаряться Давление в обечайке 2 возрастает в еще большей степени, клапан закрывается, после чего цикл работы испарителя теплового двигателя повторяется.

При выполнении испарителя теплового .двигателя в варианте, защищенном от нерасчетного повышения давления, связанного с избыточным теплоподводом, превышение допустимого давления в обечайке 2 приводит к тому, что последняя опускается относительно корпуса 1 и экрана 16 до взаимодействия упоров 20 с экраном 16, преодолевая сопротивление сильфона 18 и пружины 19. В результате экран 16 также начнет опускаться относительно корпуса 1, что приводит к стеканию жидкости 8 из пространства между боковыми поверхностями корпуса 1 и экрана 16 в нижнюю часть корпуса 1. Тепловое сопротивление между зоной 9 и обечайкой 2 возрастает, а теплоподвод к парам рабочей жидкости 15, заполняющим обечайку 2, уменьшается. Это позволяет остановить рост давления в обечайке 2. При уменьшении давления в обечайке 2 последняя перемещается вверх относительно корпуса 1, так же, как и экран 16, что приводит к восстановлению теплового контакта между зоной 9 и обечайкой 2.

В случае, когда такт между зоной

тепловой кон- 9 и обечайкой

2 отсутствует, наличие в стенках корпуса 1 пустот 23, заполненных материалом 2k с большой теплотой плавления, позволяет защитить от перегре0784

10

15

ва стенки корпуса 1. Непрерывно подводящееся к зоне 9 тепло расходуется на плавление м зтериала 2k. Это тепло достигает обечайки 2 после возобновления теплового контакта между зоной 9 и обечайкой 2 при затвердевании материала 2.

Таким образом, повышение эффективности работы испарителя обеспечивается путем рационального режима подвода тепла к рабочей жидкости 15, заполняющей обечайку, 2.

Формула изобретения

0

5

два сильфона разных диаметров и пружина, при этом верхнее основание обечайки соединено с верхним основанием кор Q пуса сильфоном большего диаметра, нижнее основание обечайки соединено с нижним основанием корпуса сильфона меньшего диаметра и пружиной, рабочая жидкость размещена в обечайке, а пространство между корпусом и обечайкой частично заполнено теплопроводной жидкостью.

а выступ экрана соединен с нижним основанием корпуса посредством сильфона большего диаметра и пружины.

с большой теплотой плавления

5

0

5

0

5

Фиг.1