Тепловой двигатель Советский патент 1992 года по МПК F03G7/06 

Изобретение относится к двигателест- роению, а именно к тепловым двигателям, и является усовершенствованием известного устройства по авт.св. № 1490317.

Известный тепловой двигатель содержит последовательно размещенные в паро- жидкостном тракте,заполненном

легкокипящей жидкостью, испаритель-нагреватель, холодильник, исполнительный механизм, гидроаккумулятор и обратный клапан, трубопроводе обратным клапаном, включенным между исполнительным механизмом и гидроаккумулятором с одной стороны и между нагревателем и холодильником с другой, а также байпасную линию с обратным клапаном, которая подключена к тракту параллельно исполнительному механизму.

К недостаткам данного устройства относится то, что его работа осуществляется лишь при определенной взаимной регулировке обратного клапана, через который вход в гидромотор соединен с исполнителем-нагревателем, и клапана подпора, через который выходы гидромотора и гидроаккумулятора связаны с испарителем-нагревателем. Это обусловлено тем, что на этапе работы установки, когда обратный клапан закрыт, а клапан подпора открыт, жидкость через клапан подпора поступает не только в испаритель-нагреватель, но и к обратному клапану, В рез/льтате возможно открытие обратного клапана до заполнения испарителя-нагревателя жидкостью, что нарушает периодичность работы устройства и допускает его работу на низкой мощности, т.е. уменьшает КПД.

2 сл

%

о

И

Данная схема теплового двигателя не допускает непрерывной передачи мощности, т.к. во время заполнения испарителя- нагревателя жидкостью вращение гидромотора возможно только за счет инерции присоединенных масс. Причем экономичная работа теплового двигателя возможна в узком диапазоне нагрузок на валу, т.к. объем испарителя-нагревателя постоянный. Постоянство объема испарителя- нагревателя приводит к тому, что вне зависимости от нагрузки на валу за один рабочий цикл вся жидкость, находящаяся в испарителе-нагревателе, должна обратиться в пар, хотя для вытеснения рабочего объема жидкости через гидромотор необходимо испарить только часть жидкости, находящейся в испарителе-нагревателе. При увеличении нагрузки сверх оптимальной тепловой двигатель перестает работать, т.к. с увеличением нагрузки на валу увеличивается давление пара, плотность его возрастает, объем уменьшается и пар может не достичь зоны охлаждения (холодильника), и рабочий цикл прервется.

Цель изобретения - повышение эффективности работы двигателя путем исключения влияния взаимной регулировки обратного клапана и клапана подпора, обеспечение более равномерной работы двигателя путем осуществления непрерывной передачи мощности.

На чертеже схематически изображен тепловой двигатель с объемным гидроприводом,

Тепловой двигатель содержит испаритель-нагреватель 1 с воздействующей на него тепловой энергией (условно показана стрелками), парожидкостный тракт 2, в который включены последовательно холодильник 3, обратный клапан 4, исполнительный механизм 5 с выходным валом б, гидроаккумулятор 7, обратный клапан 8. Кроме того, параллельно исполнительному механизму 5 перед гидроаккумулятором 7 подключена байпасная линия 9 с обратным клапаном 10. На входе исполнительного механизма 5 параллельно парожидкостному тракту 2 подключено устройство 11 впрыска дополни-тельного объема жидкости в испаритель-нагреватель 1, выход которого трубопроводом 12 с обратным клапаном 13 подключен к испарителю-нагревателю, а трубопроводом 14 с клапаном 15 впуска подключен к тракту после исполнительного механизма 5,

Устройство 11 может содержать, например, корпус 16 с закрепленным в нем силь- фоном 17, который через диафрагму 18 связан с сильфоном 19. Внутренняя полость

сильфона 17 через клапан 20 заполняется газом. Сильфон 19 заполнен рабочей жидкостью, предназначен для впрыска дополнительно объема жидкости в испаритель5 нагреватель 1 и трубопроводом 12 с обратным клапаном 13 подключен к испарителю- нагревателю 1, а трубопроводом 14 с клапаном 15 впуска подключен к тракту 2 после исполнительного механизма 5.

0 Испаритель-нагреватель 1 может быть выполнен в виде двух полых цилиндров 21 и 22 разных диаметров, соединенных таким образом, что цилиндр малого диаметра входит в цилиндр большего диаметра с образо5 ванием двух полостей А и Б, которые сообщаются друг с другом через зазор Н.

Тепловой двигатель работает следующим образом.

При подведении тепла к испарителю 1

0 жидкость, находящаяся в нем, испаряется и давление на зеркало жидкости растет. Жидкость выдавливается возросшим давлением из полости Б испарителя 1 в парожидкостный тракт 2 и через холодильник 3, клапан 4

5 и исполнительный механизм 5 в гидроаккумулятор 7, клапаны 10, 15 при этом закрыты.

Вытеснение жидкости будет происходить до тех пор, пока вся жидкость, находя0 щаяся в полости А, не обратится в пар. После того, как зеркало жидкости попадает в холодильник 3, начинается интенсивная конденсации паров жидкости.

Давление жидкости на входе в исполни5 тельный механизм 5 зависит от нарузки на валу б, а значит от нагрузки на валу б зависит и объем пара, образовавшегося при испарении жидкости из полости А.

Так как объем полости А постоянный, то

0 с увеличением нагрузки на валу 6 объема образовавшегося пара будет недостаточно для вытеснения зеркала жидкости в холодильник 3 и интенсивной конденсации пара не будет. С уменьшением нагрузки на валу

5 6 выдавливание зеркала жидкости в холодильник 3 произойдет при частичном испарении жидкости из полости А и интенсивная конденсация пара будет компенсироваться продолжающимся испарением, что требует

0 дополнительного расхода тепла. Объем полости А выбран так, что он обеспечивает вытеснение зеркала жидкости в холодильник 3 на выбранном режиме (например, при оптимальной нагрузке).

5 При увеличении нагрузки на валу б растет давление на входе исполнительного механизма 5 и во внутренней полости между корпусом и большим сильфоном устройства 11.

Сильфон 17, заполненный газом, сжи- мается и сжимает сильфон 19, выдавливая

дополнительный объем жидкости в испаритель 1 для образования дополнительного объема пара, вытесняющего зеркало жидкости в холодильник 3.

Одновременно с впрыском жидкости в испаритель 1 устройство 11 аккумулирует часть энергии цикла вытеснения, на этом цикл вытеснения заканчивается.

В момент интенсивной конденсации пара в холодильнике 3 давление в испарителе 1 падает и вытеснение жидкости в тракт 2 прекращается, клапаны 4, 13 закрываются, а клапаны 8, 15 открываются, после чего за счет энергии, запасенной в гидроаккумуляторе 7, испаритель 1 через клапан 8 и силь- фон 19 через клапан 15 заполняются жидкостью. При этом полость А заполняется жидкостью через зазор Н. В процессе заполнения испарителя 1 жидкостью она поступает к клапану 4, однако на вход в исполнительный механизм 5 не попадает, т.к. устройством 11 поддерживается давлением на входе в исполнительный механизм 5, превышающее давление на выходе испарителя 1 до полного заполнения последнего жидкостью.

В процессе цикла заполнения исполнительный механизм 5 продолжает совершать работу за счет энергии, аккумулированной устройством 11 в процессе цикла вытесне- ния.

После заполнения испарителя 1 и силь- фона 19 цикл повторяется

Формула изобретения

1.Тепловой двигатель по авт.св. № 1490317, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы, двигатель снабжен устройством дополнительного впрыска жидкости в испаритель, подключенным с помощью трубопроводов между входом исполнительного механизма и испарителем.

2,Двигатель поп.1,отличающий- с я тем, что устройство дополнительного впрыска жидкости в испаритель выполнено в виде полого цилиндрического корпуса с двумя днищами, двух сильфонов разных диаметров - большего и меньшего, диафрагмы и трубопроводов с клапанами, сильфоны установлены соосно друг относительно друга внутри корпуса и закреплены одним концом на одном из днищ корпуса, другие концы сильфонов закрыты диафрагмой с образованием трех полостей - полости между большим сильфоном и корпусом, полости между сильфонами и полости меньшего сильфона, причем полость между большим сильфоном и корпусом заполнена рабочей жидкостью и соединена трубопроводом с входом исполнительного механизма, полость между сильфонами заполнена воздухом и соединена с атмосферой трубопроводом с клапаном, полость меньшего сильфона заполнена рабочей жидкостью и сообщена с помощью трубопроводов с клапанами с гидроаккумулятором и испарителем.

Использование: в технике в качестве привода автономно действующих машин и механизмов. Сущность изобретения: при возрастании усилия на валу 6 растет давление в полости между корпусом 16 и сильфоном 17. Сильфон 17 сжимается сам и сжимает через общую диафрагму 18 сильфон 19, выталкивая из последнего рабочую жидкость в испаритель 1. Дополнительный впрыск жидкости в испаритель 1 вызывает дополнительное парообразование и позволяет вытолкнуть зеркало жидкости в холодильник 3. что необходимо для начала интенсивной конденсации и заполнения испарителя 1 жидкостью. Без дополнительного впрыска жидкости увеличение нагрузки на валу 6 приводит к сжатию пара, образовавшегося в полости А, и уменьшению его объема, что может привести к остановке двигателя, т.к. зеркало жидкости не попадет в холодильник 3. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

WJL&L.3A