Устройство для преобразования теплоты в механическую работу Советский патент 1992 года по МПК F03B7/00 F03G6/00 

Изобретение относится к области энергетики.

Целью изобретения является повышение удобства эксплуатации устройства.

На чертеже показана схема устройства.

Устройство содержит преобразователь 1, два теплообменника 2 и 3, частично заполненные легкоиспаряющейся жидкостью и соединенные между собой через преобразователь 1 при помощи гидромагистралей 4 и 5, рабочее колесо 6, установленное в преобразователе 1 и снабженное радиальными лопатками 7 для разделения колеса 6 на камеры 8, каждая из которых снабжена двумя эластичными перегородками 9 и 10, соединенными между собой жесткой связью 11 с образованием наружной 12, промежуточной 13 и внутренней 14 полостей, и полой осевой цилиндрической втулкой 15с перегородкой 16 для разделения полости втулки 15 на две камеры 17,18, сообщенные с внутренними полостями 14 камер 8 рабочего колеса 6. Гидромагистрали 4, 5 подсоединены к верхней части теплообменников 2 и 3, камера 17, прилегающая к части преобразователя 1, соединенной с теплообменником 2, подключена при помощи трубопровода 19 к его нижней части, камера 18 - при помощи трубопровода 20 к нижней части теплообменника 3, а объем легкоиспаряющейся жидкости в устройстве больше объема камер 17, 18 и трубопроводов 19, 20.

Устройство работает следующим образом.

1

О

ел

4 00

ь.

В случае, когда теплообменник 2 расположен в среде, имеющей температуру более высокую, чем среда, в которой расположен теплообменник 3, рабочее тело, находящееся в теплообменнике 2, нагревается, а в теплообменнике 3 - охлаждается.

Газ со стороны гидромагистрали 4 давит на эластичную перегородку 9, которая через жесткую связь 11 передает давление на эластичную перегородку 10. Жидкость, заполняющая промежуточную полость 13, из зоны повышенного давления выдавливается в полости пониженного давления, причем объем вытесненной жидкости, поступающей из зоны повышенного давления, равен объему поступившей в зону пониженного давления газа. Давление, передаваемое с одной эластичной перегородки на другую, усиливается, поскольку площадь последней меньше площади первой. В ре- зультате жидкость из внутренних полостей 14 выдавливается в камеру 17 и далее по трубопроводу 19 в нижнюю часть теплообменника 2, где она снова подогревается и испаряется. Теплота, потраченная на испа- рение жидкости, подводится через стенки теплообменника 2 из подогревающей среды. В зону пониженного давления гидромагистрали 5 перекачиваемая жидкость поступает из теплообменника 3 по трубоп- роводу 20 через камеру 18. В зоне повышенного давления гидромагистрали 4 при нагнетании жидкости в камеру 17 происходит уменьшение объема части промежуточной полости 13 между эластичными перегородками 9 и 10 в пределах жесткой связи 11. В зоне низкого давления при всасывании происходит увеличение объема аналогичной полости. При заполнении промежуточной полости 13 жидкостью общий объем полости остается постоянным, и сжатие ее в зоне высокого давления автоматически приводит к расширению ее в зоне низкого давления, что возможно только при осуществлении всасывания в камеру 18 жидкости. При расширении объема части промежуточной полости 13, находящейся в зоне пониженного давления, при процессе всасывания жидкости в камеру 18 автоматически происходит соответствующее умень- шение части промежуточной полости 13, находящейся в зоне повышенного давления, следовательно, происходит процесс нагнетания.

Так как жидкость, заполняющая проме- жуточную полость 13, и легкоиспаряющаяся жидкость имеют плотность, большую, чем газ, то смещение масс по радиусу колеса б приводит к дебалансу его массы и он начинает вращаться. При вращении колеса 6 газ,

находящийся под более высоким давлением, из теплообменника 2 через колесо 6 поступает в теплообменник 3, где он конденсируется при пониженных давлении и температуре. Выделяющееся при этом тепло отводится через стенки теплообменника 3 в охлаждающую среду. Жидкий конденсат всасывается по трубопроводу 20 в полость 14 и при повороте колеса 6 выдавливается в зоне повышенного давления в камеру 17, а оттуда по трубопроводу 19 снова в теплообменник 2, и процесс повторяется. При этом происходит непрерывное вращение колеса 6.

При условии, когда градиент перепада температур изменит свой знак, что соответствует положению теплообменника 2 в среде с пониженной температурой, а теплообменника 3 в среде с повышенной температурой, гидромагистраль 5 становится подводящей, а гидромагистраль 4 - отводящей. Процесс работы устройства остается аналогичным вышеописанному, но вращение колеса 6 происходит в обратном направлении.

Таким образом, предложенное устройство позволяет преобразовывать теплоту в механическую работу без переналадки при изменении направления градиента температуры.

Формула изобретения

Устройство для преобразования теплоты в механическую работу, содержащее преобразователь, два теплообменника, частично заполненные легкоиспарающейся жидкостью и соединенные между собой через преобразователь при помощи гидромагистралей, рабочее колесо, установленное в преобразователе и снабженное радиальными лопатками для разделения колеса на камеры, каждая из которых снабжена двумя эластичными перегородками, соединенными между собой жесткой связью с образованием наружной, промежуточной и внутренней полостей, и полой осевой цилиндрической втулкой с перегородкой для разделения полости втулки на две камеры, сообщенные с внутренними полостями камер рабочего колеса, отличающееся тем, что, с целью повышения удобства эксплуатации путем исключения необходимости его переналадки при изменении градиента температуры, гидромагистрали подключены к верхней части теплообменников, камера втулки, прилегающая к части преобразователя, соединенной с первым теплообменником, подключена при помощи трубопровода к его нижней части, вторая

камера втулки - к нижней части второго щейся жидкости в устройстве больше объе- теплообменника, а объем легкоиспаряю- ма камер втулки и трубопроводов.

Изобретение относится к области энергетики. Теплообменники (Т) 2 и 3 частично заполнены легкоиспаряющейся жидкостью и соединены между собой через преобразователь (П) 1 при помощи гидромагистралей 4 и 5. Рабочее колесо (РК) 6 установлено в П 1. РК 6 снабжено радиальными лопатками 7 для разделения его на камеры (К) 8, Каждая К 8 снабжена двумя эластичными перегородками 9 и 10, соединенными между собой жесткой связью 11с образованием наружной 12, промежуточной 13 и внутренней 14 полостей. РК 6 снабжено полой осевой цилиндрической втулкой 15с перегородкой 16 для разделения полости втулки 15 на две К 17, 18, которые сообщены с внутренними полостями 14 К 8. Гидромагистрали 4, 5 подсоединены к верхней части Т 2 и 3. К 17 подсоединена при помощи трубопровода 19 к нижней части Т 2, К 18 - при помощи трубопровода 20 к нижней части Т 3. Объем легкоиспарающейся жидкости в устройстве больше объема К 17,18 и трубопроводов 19, 20. Такое выполнение устройства позвонит повысить удобство его эксплуатации 1 ил. ё