PL215915B1 - Pneumatic heat engine - Google Patents

Pneumatic heat engine

Info

Publication number
PL215915B1
PL215915B1 PL389988A PL38998809A PL215915B1 PL 215915 B1 PL215915 B1 PL 215915B1 PL 389988 A PL389988 A PL 389988A PL 38998809 A PL38998809 A PL 38998809A PL 215915 B1 PL215915 B1 PL 215915B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
pumping system
rotor
pumping
drive system
stator
Prior art date
Application number
PL389988A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL389988A1 (en
Inventor
Szymon Klein
Original Assignee
Szymon Klein
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Szymon Klein filed Critical Szymon Klein
Priority to PL389988A priority Critical patent/PL215915B1/en
Publication of PL389988A1 publication Critical patent/PL389988A1/en
Publication of PL215915B1 publication Critical patent/PL215915B1/en

Links

Description

Przedmiotem wynalazku jest silnik cieplny pneumatyczny, przeznaczony do zasilania maszyn i urządzeń, jak również do napędzania generatorów prądotwórczych.The subject of the invention is a pneumatic thermal engine intended to power machines and devices, as well as to drive power generators.

Silnik pneumatyczny dwustronnego działania znany z polskiego opisu patentowego nr 155290, ma mechanizm rozrządu zamocowany do płyty siłownika i osłonięty obudową, także zamocowaną do tej płyty. Wewnątrz obudowy na wsporniku zamocowane są dwa zawory zwrotne, sterowane łącznikami krańcowymi, a do tłoka siłownika, po przeciwnej stronie niż tłoczysko jest zamocowany trzpień, na końcu którego wystającym poza płytę, znajduje się walcowo - stożkowa rolka współpracująca w skrajnych położeniach tłoka siłownika z łącznikami krańcowymi zaworów zwrotnych. Tłok rozrządu jest tłokiem różnicowym.A double-acting air motor, known from Polish Patent No. 155290, has a timing mechanism attached to the actuator plate and covered with a housing, also attached to this plate. Inside the casing, two check valves, controlled by end switches, are mounted on the bracket, and a pin is attached to the actuator piston, on the opposite side to the piston rod, at the end of which, protruding beyond the plate, there is a cylindrical-conical roller cooperating in the extreme positions of the actuator piston with the limit switches check valves. The timing piston is a differential piston.

Silnik powietrzny dwustronnego działania znany z polskiego opisu patentowego nr 153983 ma wewnątrz tulei umieszczone łączniki lewy i prawy przechodzące suwliwie poprzez otwory w tłoku i ściągające pokrywy górną i dolną do tulei cylindrycznej. Lewy łącznik posiada wydrążenie dopr owadzone do przestrzeni w obudowie rozrządu i otwory boczne prowadzące do dolnej komory cylindra, natomiast łącznik prawy posiada wydrążenie doprowadzone do przestrzeni w obudowie rozrządu i połączone z dolną komorą cylindra poprzez otwory przysłonięte tulejką podpartą sprężyną.The double-acting air motor known from the Polish patent description No. 153983 has left and right connectors inside the sleeve, sliding through the holes in the piston and pulling the upper and lower covers towards the cylindrical sleeve. The left connector has a cavity led into the space in the timing cover and side holes leading to the lower cylinder chamber, while the right connector has a cavity brought into the space in the timing cover and connected to the lower cylinder chamber through holes covered with a bush supported by a spring.

Silnik pneumatyczny znany z polskiego zgłoszenia patentowego nr P.285485 przeznaczony jest do wytwarzania mocy i przekazywania jej do napędu. Silnik ma ułożyskowany w korpusie wał obrotowy, z którym sprzęgnięta jest prowadnica masy wirującej kontaktującej się z pierścieniem odśrodkowym zamocowanym mimośrodowo i połączonym funkcjonalnie z tłoczyskami zakończonymi tłokami w cylindrach sprężarek tłokowych rozmieszczonych na obwodzie korpusu silnika.The air motor known from the Polish patent application No. P.285485 is designed to generate power and transmit it to the drive. The engine has a rotating shaft mounted in the body, with which a rotating mass guide is coupled, in contact with an eccentrically mounted centrifugal ring and functionally connected with piston rods ending with pistons in cylinders of reciprocating compressors arranged around the circumference of the engine body.

Silnik pneumatyczny napędzany sprężonym czynnikiem roboczym znany z polskiego opisu patentowego nr 179181, ma trzpień tłoka napędowego silnika pneumatycznego, który stanowi jednocześnie zawór rozdzielający, połączony pneumatycznie z zaworem sterującym. Do zaworu sterującego doprowadzany jest czynnik roboczy. Zawór sterujący łączony jest przemiennie swoimi obszarami od strony czołowej suwaka z kanałami doprowadzającymi i odprowadzającymi czynnik sterujący. Kanały doprowadzające czynnik roboczy znajdują się w części środkowej zaworu sterującego. W częściach skrajnych umieszczone są dwa główne kanały odprowadzające czynnik roboczy oraz dwa kanały dodatkowe stanowiące doprowadzenie czynnika utrzymującego suwak w skrajnych położeniach.A pneumatic motor driven by a compressed working medium, known from the Polish patent specification No. 179181, has a piston pin of the air motor drive, which is also a separating valve, pneumatically connected to the control valve. The working medium is supplied to the control valve. The control valve is connected alternately with its areas on the front side of the spool with the channels supplying and discharging the control medium. The working medium supply channels are located in the central part of the control valve. In the extreme parts, there are two main channels for discharging the working medium and two additional channels for the medium keeping the slider in extreme positions.

Sposób uzyskiwania energii z ciepła atmosfery i wieloobiegowy silnik do tego sposobu w akumulacji energii do pneumatycznego napędu pojazdów kołowych znany jest z polskiego opisu patentowego nr 200970. Sposób uzyskiwania energii z ciepła atmosfery w akumulacji energii do pneumatycznego napędu pojazdów kołowych polega na tym, że cała energia pochodzi z dwóch oddzielnych obiegów, obiegu głównego i obiegu pomocniczego, przy czym obieg główny na wykresie entropowym zawiera izobarę 1 MPa regeneracyjnego podgrzewania od temperatury około 105°K do temperatury atmosfery, izotermę atmosferycznego ogrzewania od ciśnienia 1 MPa do 0,1 MPa, izobarę 0,1 MPa regeneracyjnego ochładzania do temperatury około 105°K, izentropę rozprężania, izotermę około 75°K dolnego źródła ciepła w chłodnicy, którym jest strumień pary mokrej azotu i izentropę sprężania od 0,1 MPa do 1 MPa. Obieg pomocniczy zawiera izentropę sprężania od 0,1 MPa do 10 MPa, izotermę atmosferycznego ogrzewania do 0,1 MPa i izobarę chłodzenia w chłodnicy strumieniem pary przegrzanej azotu, przy czym chłodnica jest zasilana ciekłym azotem ze zbiornika kriogenicznego. Oba obiegi mają dwa wspólne parametry czynnika roboczego, ciśnienie 0,1 MPa i temperaturę około 75°K, zaś strumień tego czynnika w obiegu głównym jest 3,29 raza większy od masowego strumienia czynnika roboczego obiegu pomocniczego.The method of obtaining energy from the heat of the atmosphere and a multi-circuit engine for this method in the accumulation of energy for the pneumatic drive of wheeled vehicles is known from the Polish patent specification No. 200970. The method of obtaining energy from the heat of the atmosphere in the accumulation of energy for the pneumatic drive of wheeled vehicles consists in the fact that all energy is comes from two separate circuits, the main circuit and the auxiliary circuit, the main circuit in the entropy diagram contains an isobar of 1 MPa of regenerative heating from about 105 ° K to the temperature of the atmosphere, an atmospheric heating isotherm from a pressure of 1 MPa to 0.1 MPa, isobar 0 , 1 MPa of regenerative cooling to a temperature of about 105 ° K, an expansion isentrope, an isotherm of about 75 ° K of the heat source in the cooler, which is a nitrogen wet vapor stream and a compression isentrope from 0.1 MPa to 1 MPa. The auxiliary circuit includes a compression isentrope from 0.1 MPa to 10 MPa, an atmospheric heating isotherm to 0.1 MPa and a cooling isobar in the cooler with a stream of superheated nitrogen vapor, the cooler being supplied with liquid nitrogen from a cryogenic vessel. Both circuits have two common parameters of the working medium, the pressure of 0.1 MPa and the temperature of about 75 ° K, and the flow of this medium in the main circuit is 3.29 times greater than the mass flow of the working medium of the auxiliary circuit.

Istota silnika według wynalazku, polega na tym, że ma zbiornik gazu gorącego, do którego dostarczane jest ciepło, połączony pierwszym przewodem rurowym gazu gorącego z pierwszą komorą skrajną układu napędzającego, a druga komora skrajna układu napędzającego połączona jest pierwszym przewodem rurowym gazu chłodnego ze zbiornikiem gazu chłodnego, od którego odbierane jest ciepło, natomiast zbiornik gazu chłodnego połączony jest drugim przewodem rurowym gazu chłodnego z pierwszą komorą skrajną układu pompującego, a druga komora skrajna układu pompującego połączona jest drugim przewodem rurowym gazu gorącego ze zbiornikiem gazu gorącego, przy czym zbiorniki, przewody rurowe i komory stanowią układ zamknięty. Komory układu napędzającego utworzone są pomiędzy powierzchniami rotora układu napędzającego i statora układu napędzającego natomiast komory układu pompującego utworzone są pomiędzy powierzchniami rotora układu pompującego i statora układu pompującego. Komory układu napędzającego szczelnie odseparowane od siebieThe essence of the engine according to the invention is that it has a hot gas tank to which heat is supplied, connected by a first hot gas pipe to the first end chamber of the propulsion system, and the second end chamber of the drive system is connected by a first cold gas pipe to the gas tank. The cool gas tank is connected to the first end chamber of the pumping system with a second pipe of the cool gas from which the heat is removed, and the second end chamber of the pumping system is connected by a second pipe line of hot gas to the hot gas tank, the tanks, pipes and the chambers constitute a closed system. The driving system chambers are formed between the surfaces of the driving system rotor and the stator of the driving system, while the pumping system chambers are formed between the surfaces of the pumping system rotor and the pumping system stator. Drive system chambers tightly separated from each other

PL 215 915 B1 i od otoczenia, usytuowane są wewnątrz statora układu napędzającego w przestrzeni pomiędzy statorem układu napędzającego i rotorem układu napędzającego, który umieszczony jest stycznie do powierzchni statora układu napędzającego i zaopatrzony, w co najmniej jeden suwak układu napędzającego dociskany sprężyną suwaka układu napędzającego do wewnętrznej powierzchni statora układu napędzającego, przy czym suwaki układu napędzającego dzielą przestrzeń pomiędzy rotorem układu napędzającego i statorem układu napędzającego, na co najmniej dwie komory układu napędzającego, natomiast komory układu pompującego szczelnie odseparowane od siebie i od otoczenia, usytuowane są wewnątrz statora układu pompującego w przestrzeni pomiędzy statorem układu pompującego i rotorem układu pompującego, który umieszczony jest stycznie do powierzchni statora układu pompującego i zaopatrzony, w co najmniej jeden suwak układu pompującego dociskany sprężyną suwaka układu pompującego do wewnętrznej powierzchni statora układu pompującego, przy czym suwaki układu pompującego dzielą przestrzeń pomiędzy rotorem układu pompującego i statorem układu pompującego, na co najmniej dwie komory układu pompującego.And from the surroundings, are located inside the stator of the propulsion system in the space between the stator of the propulsion system and the rotor of the propulsion system, which is arranged tangentially to the stator surface of the propulsion system and provided with at least one actuator spool biased by a spring of the actuating system ram to the propulsion system. internal surface of the stator of the drive system, the sliders of the drive system dividing the space between the rotor of the drive system and the stator of the drive system into at least two chambers of the drive system, while the pumping system chambers, sealed off from each other and from the environment, are located inside the stator of the pumping system in the space between the stator of the pumping system and the rotor of the pumping system, which is located tangent to the surface of the stator of the pumping system and provided with at least one pumping system spool pressed by a spring of the pumping system spool to the inner air stator of the pumping system, the sliders of the pumping system dividing the space between the rotor of the pumping system and the stator of the pumping system into at least two pumping system chambers.

Korzystnie, objętość robocza komór układu napędzającego jest większa od objętości roboczej komór układu pompującego.Preferably, the working volume of the chambers of the drive system is greater than the working volume of the chambers of the pumping system.

Korzystnie, rotor układu napędzającego połączony jest z rotorem układu pompującego wspólnym wałem, na którym osadzone jest koło zamachowe będące odbiornikiem energii kinetycznej. Rotor układu napędzającego z rotorem układu pompującego korzystnie, osadzone są na wałach połączonych przekładnią, przy czym położenie kątowe obu rotorów jest zawsze identyczne, ponadto na wale układu napędzającego osadzone jest koło zamachowe będące odbiornikiem energii kinetycznej.Preferably, the rotor of the drive system is connected to the rotor of the pumping system by a common shaft on which a flywheel is mounted, which is a receiver of kinetic energy. The rotor of the drive system with the rotor of the pumping system is preferably mounted on shafts connected by a gear, the angular position of both rotors is always identical, moreover, a flywheel is mounted on the shaft of the drive system, which is a receiver of kinetic energy.

Korzystnie, rotor układu napędzającego wyposażony jest w jeden suwak układu napędzającego dociskany sprężyną suwaka układu napędzającego oraz w pomocniczy suwak układu napędzającego dociskany sprężyną pomocniczego suwaka układu napędzającego, przy położeniu suwaka układu napędzającego pomiędzy pierwszym przewodem rurowym gazu gorącego i pierwszym przewodem rurowym gazu chłodnego.Preferably, the propulsion rotor is provided with one drive system spool biased by the drive spool spring and an auxiliary drive spool spring biased on the auxiliary drive system spool with the propulsion spool position between the first hot gas pipe and the first cool gas pipe.

Korzystnie, rotor układu pompującego wyposażony jest w jeden suwak układu pompującego dociskany sprężyną suwaka układu pompującego oraz w pomocniczy suwak układu pompującego dociskany sprężyną pomocniczego suwaka układu napędzającego przy położeniu suwaka układu pompującego pomiędzy drugim przewodem rurowym gazu gorącego i drugim przewodem rurowym gazu chłodnego.Preferably, the pumping system rotor has one pumping system spool biased by a spring of the pumping spool and an auxiliary pumping spool which is biased by a spring of the auxiliary drive spool at the pumping arrangement spool position between the second hot gas pipe and the second cool gas pipe.

Korzystnie, objętości zbiorników są znacznie większe od objętości roboczych komór układu napędzającego i pompującego.Preferably, the volumes of the tanks are significantly larger than the working volumes of the chambers of the driving and pumping system.

Korzystnie, powierzchnia boczna suwaka układu napędzającego wysuniętego ponad rotor układu napędzającego jest większa od powierzchni bocznej suwaka układu pompującego wysuniętego ponad rotor układu pompującego dla każdego położenia kątowego rotorów.Preferably, the lateral surface of the ram of the propulsion system protruding above the rotor of the propulsion system is larger than the lateral surface of the ram of the pumping system protruding above the rotor of the pumping system for each angular position of the rotors.

Korzystnie, zbiornik gazu gorącego połączony jest ze zbiornikiem gazu chłodnego dodatkowym przewodem rurowym zaopatrzonym w zawór.Preferably, the hot gas tank is connected to the cool gas tank by an additional pipeline provided with a valve.

Silnik pracuje w obiegu zamkniętym, jeżeli spełniony jest warunek, że stosunek temperatury bezwzględnej gazu w zbiorniku gazu gorącego do temperatury bezwzględnej gazu w zbiorniku gazu chłodnego przekracza stosunek objętości roboczej układu napędzającego do objętości roboczej układu pompującego. Silnik może, więc pracować z wykorzystaniem gradientu temperatur niezależnie od sposobu jego wytworzenia, tzn. dla dowolnego sposobu ogrzewania zbiornika gazu gorącego lub dowolnego sposobu chłodzenia zbiornika gazu chłodnego. Fakt, że zbiorniki gazu gorącego i gazu chłodnego połączone są przewodami rurowymi z układem napędzającym i układem pompującym tak, że pozostają w znacznej odległości, ograniczonej ewentualnie tylko stratami cieplnymi w przewodach, od siebie nawzajem i od wspomnianych układów pozwala na lepsze wykorzystanie naturalnie występujących gradientów temperatur lub ułatwia konstrukcję grzejnika i chłodnicy. Wspomniana separacja pozwala również zminimalizować narażenie na ekstremalne temperatury lub ich duże gradienty ruchomych elementów silnika, które nie muszą być bezpośrednio grzane lub chłodzone, co eliminuje problemy z np. rozszerzalnością i naprężeniami. Duża i względnie dowolna objętość zbiorników gazu w połączeniu z wyżej wspomnianą ich separacją przestrzenną, pozwala na dowolne umieszczanie i kształtowanie dla zoptymalizowania pobierania ciepła z otoczenia względnie oddawania ciepła do otoczenia. Silnik charakteryzuje się dość wysoką sprawnością i przy temperaturze gazu gorącego około 1200 K i temperaturze gazu chłodnego ok. 300 K, sprawność silnika wynosi około 48%, natomiast przy niższych temperaturach gazu gorącego około 400 K i gazu chłodnego około 300 K, które to temperatury można uzyskać z wykorzystaniem ciepła geotermalnego albo kolektorów słonecznych,The engine is operated in closed circuit, provided that the ratio of the absolute gas temperature in the hot gas tank to the absolute temperature of the gas in the cool gas tank exceeds the ratio of the working volume of the propulsion system to the working volume of the pumping system is satisfied. The engine is thus able to operate with a temperature gradient irrespective of how it is produced, i.e. for any method of heating the hot gas tank or for any method of cooling the cool gas tank. The fact that the hot gas and cool gas tanks are connected by pipes to the drive system and the pumping system so that they remain at a considerable distance, possibly limited only by heat losses in the pipes, from each other and from the mentioned systems, allows better use of naturally occurring temperature gradients or facilitates the design of the heater and cooler. This separation also allows to minimize exposure to extreme temperatures or their large gradients of moving engine components that do not need to be heated or cooled directly, eliminating problems such as expansion and stresses. The large and relatively arbitrary volume of the gas tanks in combination with the above-mentioned spatial separation of them allows for any positioning and shaping in order to optimize the collection of heat from the environment or heat dissipation to the environment. The engine is characterized by quite high efficiency and with a hot gas temperature of about 1200 K and a temperature of a cooling gas of about 300 K, the efficiency of the engine is about 48%, while at lower temperatures of hot gas about 400 K and a cool gas temperature of about 300 K, which temperatures can be obtained with the use of geothermal heat or solar collectors,

PL 215 915 B1 sprawność wynosi około 10%. Duża objętość zbiorników gazu gorącego i chłodnego powoduje szybkie w przybliżeniu izobaryczne ogrzewanie i odpowiednio szybkie w przybliżeniu izobaryczne, chłodzenie cyrkulującej masy gazu, a więc pozwala na osiągnięcie dużej prędkości obrotowej. Silnik może być stosowany do napędu wszelkiego rodzaju maszyn i urządzeń w tym również pojazdów i w szczególności generatorów elektrycznych. Może być zasilany dowolnym paliwem lub z pomocą dowolnego nie chemicznego źródła ciepła, w szczególności takiego jak promieniowanie słoneczne, rozpad promieniotwórczy, czy też energia geotermalna, może być stosowany również dowolny sposób chłodzenia i czynnik chłodzący, przy odpowiednim doborze czynnika roboczego. W szczególności może być zastosowany do napędzania generatorów lub innych urządzeń np. pomp, z wykorzystania naturalnych źródeł energii w postaci promieniowania słonecznego, czy też energii geotermalnej. Ponadto model tego silnika, może znaleźć zastosowanie w dydaktyce do poglądowej ilustracji II zasady termodynamiki.The efficiency is around 10%. The large volume of the hot and cool gas tanks results in a rapid, approximately isobaric heating and a correspondingly rapid, approximately isobaric cooling of the circulating mass of gas and thus allows a high rotational speed to be achieved. The engine can be used to drive all kinds of machines and devices, including vehicles and, in particular, electric generators. It can be powered by any fuel or by any non-chemical heat source, in particular, such as solar radiation, radioactive decay or geothermal energy, and any type of cooling and cooling medium can be used, with appropriate selection of the working medium. In particular, it can be used to drive generators or other devices, e.g. pumps, using natural energy sources in the form of solar radiation or geothermal energy. Moreover, the model of this engine can be used in didactics to illustrate the second law of thermodynamics.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji uwidoczniony jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia silnik cieplny pneumatyczny, fig. 2 - przekrój osiowy silnika wyposażonego w statory układu napędzającego i pompującego o różnym promieniu i takiej samej długości, fig. 3 - przekrój osiowy silnika wyposażonego w statory układu napędzającego i pompującego o takim samym promieniu i różnej długości, a fig. 4 - cykl pracy silnika.The subject of the invention in an exemplary embodiment is shown in the drawing, in which fig. 1 shows a pneumatic heat engine, fig. 2 - an axial section of an engine equipped with stators of a driving and pumping system of different radius and the same length, fig. 3 - an axial section of an engine equipped with the stators of the driving and pumping system of the same radius and different length, and Fig. 4 shows the engine duty cycle.

P r z y k ł a d 1P r z k ł a d 1

Silnik cieplny pneumatyczny ma zbiornik gazu gorącego 1, do którego dostarczane jest ciepło z dowolnego źródła, zbiornika gazu chłodnego 2, od którego odbierane jest ciepło oraz dwa połączone ze sobą układy napędzający i pompujący. Zbiornik gazu gorącego 1 połączony pierwszym przewodem rurowym gazu gorącego 11 z pierwszą komorą skrajną układu napędzającego 9, a druga komora skrajna układu napędzającego 10 połączona jest pierwszym przewodem rurowym gazu chłodnego 12 ze zbiornikiem gazu chłodnego. Zbiornik gazu chłodnego 2 połączony jest drugim przewodem rurowym gazu chłodnego 20 z pierwszą komorą skrajną układu pompującego 18, a druga komora skrajna układu pompującego 19 połączona jest drugim przewodem rurowym gazu gorącego 21 ze zbiornikiem gazu gorącego 1. Zbiorniki 1, 2, przewody rurowe 11, 12, 20, 21 i komory 9, 10, 18, 19 pracują w układzie zamkniętym. Komory układu napędzającego 9, 10 szczelnie odseparowane od siebie i od otoczenia, usytuowane są wewnątrz statora układu napędzającego 8 w przestrzeni pomiędzy statorem układu napędzającego 8 i rotorem układu napędzającego 3, który umieszczony jest stycznie do powierzchni statora układu napędzającego 3 i zaopatrzony, w dwa suwaki układu napędzającego 6 dociskane sprężynami suwaków układu napędzającego 7 do wewnętrznej powierzchni statora układu napędzającego 8. Suwaki układu napędzającego 6 dzielą przestrzeń pomiędzy rotorem układu napędzającego 3 i statorem układu napędzającego 8, na trzy komory, z których dwie to komory skrajne układu napędzającego pierwsza 9 i druga 10. Komory układu pompującego 18, 19 również szczelnie odseparowane od siebie i od otoczenia, usytuowane są wewnątrz statora układu pompującego 17 w przestrzeni pomiędzy statorem układu pompującego 17 i rotorem układu pompującego 4, który umieszczony jest stycznie do powierzchni statora układu pompującego 17 i zaopatrzony w dwa suwaki układu pompującego 15 dociskane sprężynami suwaków układu pompującego 16 do wewnętrznej powierzchni statora układu pompującego 17. Suwaki układu pompującego 15 dzielą przestrzeń pomiędzy rotorem układu pompującego 4 i statorem układu pompującego 17 na trzy komory, z których dwie to komory skrajne układu pompującego pierwsza 18 i druga 19. Powierzchnia boczna s1 suwaka układu napędzającego 6 wysuniętego ponad rotor układu napędzającego 3 jest większa od powierzchni bocznej s2 suwaka układu pompującego 15 wysuniętego ponad rotor układu pompującego 4 dla każdego położenia kątowego rotorów 3, 4. Rotor układu napędzającego 3 połączony jest z rotorem układu pompującego 4 wspólnym wałem 5, na którym osadzone jest koło zamachowe 24 będące odbiornikiem energii kinetycznej. Ponadto koło zamachowe 24, które magazynuje energię kinetyczną, zapobiega zmianom prędkości obrotów silnika dla położeń kątowych rotorów 3, 4, w których moment obrotowy spada do zera. Objętości zbiorników 1, 2 są znacznie większe od objętości roboczych v1, v2 komór układu napędzającego 9, 10 i pompującego 18, 19. Objętość robocza v1 komór układu napędzającego 9, 10 jest większa od objętości roboczej v2 komór układu pompującego 18, 19.A pneumatic heat engine has a hot gas tank 1 to which heat is supplied from any source, a cold gas tank 2 from which heat is received, and two driving and pumping systems connected to each other. The hot gas tank 1 is connected by a first hot gas pipe 11 to the first end chamber of the drive system 9, and the second end chamber of the drive system 10 is connected by a first pipe for cold gas 12 to the cool gas tank. The cool gas tank 2 is connected by a second pipe line for the cooling gas 20 to the first end chamber of the pumping system 18, and the second end chamber of the pumping system 19 is connected by a second hot gas line 21 to the hot gas tank 1. Tanks 1, 2, pipes 11, 12, 20, 21 and chambers 9, 10, 18, 19 operate in a closed system. The drive system chambers 9, 10, tightly separated from each other and from the surroundings, are located inside the stator of the drive system 8 in the space between the stator of the drive system 8 and the rotor of the drive system 3, which is tangent to the surface of the stator of the drive system 3 and provided with two sliders The spools of the drive system 6 are pressed by springs of the sliders of the drive system 7 to the inner surface of the stator of the drive system 8. The spools of the drive system 6 divide the space between the rotor of the drive system 3 and the stator of the drive system 8 into three chambers, two of which are the outermost chambers of the first 9 and second propulsion system 10. The chambers of the pumping system 18, 19, also tightly separated from each other and from the surroundings, are located inside the stator of the pumping system 17 in the space between the stator of the pumping system 17 and the rotor of the pumping system 4, which is located tangentially to the stator surface of the pumping system 17 and is provided with yw two sliders of the pumping system 15 pressed by the springs of the sliders of the pumping system 16 to the inner surface of the stator of the pumping system 17. The spools of the pumping system 15 divide the space between the rotor of the pumping system 4 and the stator of the pumping system 17 into three chambers, two of which are the outermost chambers of the first pumping system 18 and the second 19. The lateral surface s1 of the slider of the driving system 6 extending above the rotor of the driving system 3 is greater than the lateral surface s2 of the slider of the pumping system 15 extending above the rotor of the pumping system 4 for each angular position of the rotors 3, 4. The rotor of the driving system 3 is connected to the rotor of the pumping system 4 with a common shaft 5 on which a flywheel 24 is mounted, which is a receiver of kinetic energy. Moreover, the flywheel 24, which stores kinetic energy, prevents changes in the speed of rotation of the engine for the angular positions of the rotors 3, 4, in which the torque drops to zero. The volumes of the tanks 1, 2 are much larger than the working volumes v1, v2 of the chambers of the driving system 9, 10 and the pumping system 18, 19. The working volume v1 of the chambers of the drive system 9, 10 is greater than the working volume v2 of the chambers of the pumping system 18, 19.

PL 215 915 B1PL 215 915 B1

P r z y k ł a d 2P r z k ł a d 2

Silnik cieplny pneumatyczny wykonany jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą że rotor układu napędzającego 3 wyposażony jest w jeden suwak układu napędzającego 6 dociskany sprężyną suwaka układu napędzającego 7 oraz w pomocniczy suwak układu napędzającego 13 dociskany sprężyną pomocniczego suwaka układu napędzającego 14, przy położeniu suwaka układu napędzającego 6 pomiędzy pierwszym przewodem rurowym gazu gorącego 11 i pierwszym przewodem rurowym gazu chłodnego 12 i jednocześnie rotor układu pompującego 4 wyposażony jest w jeden suwak układu pompującego 15 dociskany sprężyną suwaka układu pompującego 16 oraz w pomocniczy suwak układu pompującego 22 dociskany sprężyną pomocniczego suwaka układu napędzającego 23 przy położeniu suwaka układu pompującego 16 pomiędzy drugim przewodem rurowym gazu chłodnego 20 i drugim przewodem rurowym gazu gorącego 21. Wyposażenie silnika w pomocnicze suwaki układu napędzającego 13 i układu pompującego 23, zapobiega bezpośredniemu przepływowi płynu pomiędzy zbiornikiem gazu gorącego 1 i zbiornikiem gazu chłodnego 2.Pneumatic heat engine made as in the first example, with the difference that the rotor of the drive system 3 is equipped with one spool of the drive system 6 pressed by a spring of the slider of the drive system 7 and with an auxiliary slider of the drive system 13 biased by a spring of the auxiliary slider of the drive system 14, at the position of the slider of the drive system. 6 between the first hot gas pipe 11 and the first refrigerant gas pipe 12 and at the same time the rotor of the pumping system 4 is provided with one pumping system spool 15 biased by a spring of the pumping system spool 16 and with an auxiliary pumping system spool 22 biased by a spring of the auxiliary slider of the driving system 23 at the same time. position of the pumping system spool 16 between the second cold gas pipe 20 and the second hot gas pipe 21. Providing the engine with auxiliary sliders of the drive system 13 and the pumping system 23 prevents direct flow of fluid between between the hot gas tank 1 and the cold gas tank 2.

P r z y k ł a d 3P r z k ł a d 3

Silnik cieplny pneumatyczny wykonany jak w przykładzie pierwszym albo drugim z tą różnicą, że rotor układu napędzającego 3 z rotorem układu pompującego 4 osadzone są na wałach połączonych przekładnią przy czym obrót rotora układu napędzającego 3 wymusza obrót rotora układu pompującego 4 o ten sam kąt i ich położenie kątowe jest zawsze identyczne. W silniku tym stosunek promienia rotora układu napędzającego 3 do promienia rotora układu pompującego 4 jest taki sam jak stosunek promienia statora układu napędzającego 8 do promienia statora układu pompującego 17, a co za tym idzie i taki sam stosunek objętości roboczej układu napędzającego v1 do objętości roboczej układu pompującego v2, przy czym długości rotora układu napędzającego 3, rotora układu pompującego 4, statora układu napędzającego 8 i statora układu pompującego 17 są sobie równe.A pneumatic heat engine made as in the first or second example, with the difference that the rotor of the driving system 3 with the rotor of the pumping system 4 are mounted on shafts connected by a gear, and the rotation of the rotor of the driving system 3 forces the rotation of the rotor of the pumping system 4 by the same angle and position angular is always identical. In this engine, the ratio of the rotor radius of the driving system 3 to the rotor radius of the pumping system 4 is the same as the ratio of the stator radius of the driving system 8 to the stator radius of the pumping system 17, and thus the same ratio of the working volume of the driving system v1 to the working volume of the system v2, the lengths of the rotor of the drive system 3, the rotor of the pumping system 4, the stator of the drive system 8 and the stator of the pumping system 17 are equal to each other.

P r z y k ł a d 4P r z k ł a d 4

Silnik cieplny pneumatyczny wykonany jak w przykładzie pierwszym albo drugim albo trzecim z tą różnicą, że promień zewnętrzny rotora układu napędzającego 3 jest równy promieniowi zewnętrznemu rotora układu pompującego 4, a promień wewnętrzny statora układu napędzającego 8 jest równy promieniowi wewnętrznemu statora układu pompującego 17, przy czym długości rotora układu napędzającego 3 i statora układu napędzającego 8 są większe od długości rotora układu pompującego 4 i statora układu pompującego 17, przy czym stosunek tych długości jest proporcjonalny do stosunku objętości roboczej układu napędzającego v1 do objętości roboczej układu pompującego v2. W przykładzie tym zbiornik gazu gorącego 1 połączony jest ze zbiornikiem gazu chłodnego 2 dodatkowym przewodem rurowym zaopatrzonym w zawór, którego otwarcie powoduje natychmiastowe wyrównanie ciśnień w obu zbiornikach 1, 2 i tym samym unieruchomienie silnika.Pneumatic heat engine made as in the first, second or third example, with the difference that the outer radius of the rotor of the drive system 3 is equal to the outer radius of the rotor of the pumping system 4, and the internal stator radius of the drive system 8 is equal to the internal radius of the stator of the pumping system 17, wherein the lengths of the rotor of the drive system 3 and the stator of the drive system 8 are greater than the length of the rotor of the pumping system 4 and the stator of the pumping system 17, the ratio of these lengths being proportional to the ratio of the working volume of the drive system v1 to the working volume of the pumping system v2. In this example, the hot gas tank 1 is connected to the cold gas tank 2 by an additional pipe provided with a valve, the opening of which causes an immediate equalization of pressures in both tanks 1, 2 and thus immobilization of the engine.

Silnik cieplny pneumatyczny działa na zasadzie rozprężania gazu w zbiorniku gazu gorącego 1, a rozprężający się gaz przepływa do zbiornika gazu chłodnego 2 i w trakcie rozprężania wykonuje pracę obracając rotor układu napędzającego 3, którego obrót powoduje z kolei, przepompowanie za pomocą rotora układu pompującego 4 gazu ze zbiornika gazu chłodnego 2, w którym gaz jest ochładzany, z powrotem do zbiornika gazu gorącego 1, gdzie jest podgrzewany.A pneumatic heat engine operates on the principle of expanding the gas in the hot gas tank 1, and the expanding gas flows into the cooling gas tank 2 and during the expansion it performs work by turning the rotor of the drive system 3, the rotation of which in turn pushes the gas from the pumping system 4 through the rotor. cool gas tank 2 where the gas is cooled back to hot gas tank 1 where it is heated.

W zakresie dostatecznie wysokich temperatur można założyć, że parametry czynnika roboczego opisuje równanie Clapeyrona: pV=nRT, gdzie p jest ciśnieniem, V objętością gazu, T temperaturą, n ilością gazu w molach a R uniwersalną stałą gazową. Ponieważ objętości zbiornika gazu gorącego 1 i zbiornika gazu chłodnego 2 są znacznie większe od objętości roboczych v1 i v2 można je w dalszych rozważaniach przyjąć, jako stałe a równanie to przepisać w dogodniejszej postaci:In the range of sufficiently high temperatures, it can be assumed that the parameters of the working medium are described by the Clapeyron equation: pV = nRT, where p is the pressure, V is the gas volume, T is the temperature, n is the amount of gas in moles and R is the universal gas constant. Since the volumes of the hot gas tank 1 and the cooling gas tank 2 are much larger than the working volumes v1 and v2, they can be assumed constant in the following considerations, and this equation can be rewritten in a more convenient form:

p = ρ RT/μ, gdzie ρ jest gęstością gazu a μ jego masą molową.p = ρ RT / μ, where ρ is the gas density and μ is its molar mass.

Tak więc ciśnienie w zbiorniku gazu gorącego 1 będzie równe;So the pressure in the hot gas tank 1 will be equal to;

Pi = piRTi/μ, a w zbiorniku gazu chłodnego 2:Pi = piRTi / μ, and in the cold gas tank 2:

P2 = p2RT2^J.P2 = p2RT2 ^ J.

W czasie pojedynczego cyklu roboczego silnika wyznaczonego jednym pełnym obrotem rotora układu napędzającego 3 i połączonego z nim rotora układu pompującego 4 nie ulegają znaczącej zmianie również gęstości gazu ρ1 i ρ2, co wynika ze wspomnianej stałej w przybliżeniu objętościDuring a single operating cycle of the engine, determined by one full revolution of the rotor of the propulsion system 3 and the rotor of the pumping system 4 connected to it, also the gas densities ρ1 and ρ2 do not change significantly, which results from the said approximately constant volume

PL 215 915 B1 zbiorników i małej ilości przepływającego jednorazowo gazu. Ponieważ również temperatury zmieniają się dostatecznie wolno można z dobrym przybliżeniem przyjąć, że ciśnienia p1 i p2 są w tym czasie stałe. W typowych warunkach jeżeli gęstości w obu zbiornikach 1, 2 są zbliżone, to ciśnienie p1 w zbiorniku gazu gorącego 1 jest większe. Ponieważ zbiornik gazu gorącego 1 połączony jest przewodem 11 z pierwszą komorą skrajną układu napędzającego 9 utworzoną między powierzchniami rotora układu napędzającego 3, statora układu napędzającego 8 i powierzchnią s1 suwaka układu napędzającego 6 wysuniętego nad powierzchnię rotora układu napędzającego 3, na powierzchnię s1 wywierany jest nacisk F1 = (p1 - p2)s1, co powoduje powstanie momentu obrotowego M1 = F1Rśr1, gdzie Rśr jest średnim ramieniem siły. Ciśnienie p1 panuje również w drugiej komorze skrajnej układu pompującego 19 połączonej ze zbiornikiem gazu gorącego 1 drugim przewodem rurowym gazu gorącego 21 wywierając nacisk na powierzchnię suwaka 15 równy F2 =(p1 - p2)s2, co prowadzi do pojawienia się momentu M2 = F2Rśr2 przeciwnie skierowanego do M1. Ponieważ niezależnie od konstrukcji i położenia kątowego rotorów zawsze s1>s2 oraz zależnie od konstrukcji, Rśr1 > Rśr2 wypadkowy moment obrotowy M = M1 - M2 jest zawsze nieujemny z czego wynika, że jeżeli p1>p2 rotor układu napędzającego 3 silnika obraca się (Fig. 1) zgodnie z kierunkiem wskazówek zegara i może wykonać pracę użyteczną. Na skutek obrotu pierwsza komora skrajna układu napędzającego 9 zwiększając swoją objętość wypełnia się gazem o temperaturze T1, gęstości ρ1 i ciśnieniu p1, ze zbiornika gazu gorącego 1, mimo że jest to rozprężanie izotermiczne to dwa ostatnie parametry można przyjąć za stałe w czasie tego procesu, z uwagi na wielokrotnie większą objętość zbiornika gazu gorącego 1 od objętości roboczej v1. W tym samym czasie do pierwszej komory skrajnej układu pompującego 18, również zwiększającej swoją objętość, napływa gaz ze zbiornika gazu chłodnego 2 o temperaturze T2, gęstości ρ2 i ciśnieniu p2, również w tym wypadku, z analogicznych powodów, przyjmujemy parametry za stałe. Po osiągnięciu odpowiedniego kąta obrotu pomocniczy suwak układu napędzającego 13, w konstrukcji z jednym suwakiem układu napędzającego 6, zamyka wlot pierwszego przewodu rurowego gazu gorącego 11, a zatem odcina pierwszą komorę skrajną układu napędzającego 9 od zbiornika gazu gorącego 1, następnie suwak układu napędzającego 6 odsłania wlot pierwszego przewodu rurowego gazu chłodnego 12 i łączy pierwszą komorę skrajną układu napędzającego 9, która staje się teraz drugą komorą skrajną układu napędzającego 10, ze zbiornikiem 2, co powoduje w przybliżeniu adiabatyczne, rozprężenie zawartego w niej gazu do ciśnienia p2. W analogiczny sposób i dla tych samych odpowiednio kątów obrotu pomocniczy suwak układu pompującego 22 odcina połączenie zbiornika gazu chłodnego 2 poprzez drugi przewód rurowy gazu chłodnego 20 z pierwszą komorą skrajną układu pompującego 18 następnie suwak układu pompującego 15 łączy pierwszą komorę skrajną układu pompującego 18, która staje się w ten sposób drugą komorą skrajną układu pompującego 19, poprzez drugi przewód rurowy gazu gorącego 21 ze zbiornikiem gazu gorącego 1 co powoduje, w przybliżeniu adiabatyczne, sprężenie zawartego w niej gazu do ciśnienia p1. Po adiabatycznym rozprężeniu gazu o objętości v1, który przepłynął do zbiornika gazu chłodnego 2 jego objętość wynosi v1(v1T1/(v2T2))1/K i ulega on w nim dalszemu ochłodzeniu do temperatury T2, co oznacza, że ulega sprężaniu izobarycznemu, ponieważ zmianę ciśnienia p2 wynikającą z izotermicznego rozprężenia reszty gazu zaniedbujemy z uwagi na bardzo dużą objętość zbiornika gazu chłodnego 2; gdzie κ jest wykładnikiem adiabaty, zdefiniowanym, jako stosunek ciepła właściwego gazu przy stałym ciśnieniu do jego ciepła właściwego przy stałej objętości. Analogicznie w tym samym czasie, po adiabatycznym sprężeniu gazu o objętości v2, który przepłynął do zbiornika gazu gorącego 1 i jego objętość wynosi V2(v1T2/(v2T1))1/K ogrzewa się w zbiorniku gazu gorącego 1 do temperatury T1 czyli ulega izobarycznemu rozprężaniu, również w tym przypadku zaniedbujemy zmianę ciśnienia p2 z uwagi na dużą objętość zbiornika gazu gorącego 1. Tak, więc cykl przemian termodynamicznych wygląda w przybliżeniu następująco; rozprężanie izobaryczne, rozprężanie adiabatyczne, sprężanie izobaryczne i sprężanie adiabatyczne. Stacjonarne warunki pracy silnika poza niezmiennymi w czasie wartościami temperatur T1 i T2 wymagają również stałych gęstości gazu ρ1 i ρ2. Prowadzi to do warunku równej masy m przepływającej pomiędzy zbiornikami 1, w obie strony, a zatem spełnione jest równanie;There are small amounts of gas flowing through it at a time. Since the temperatures also change slowly enough, it can be assumed with a good approximation that the pressures p1 and p2 are constant during this time. Typically, if the densities in both tanks 1, 2 are similar, the pressure p1 in the hot gas tank 1 is greater. Since the hot gas tank 1 is connected by a conduit 11 to the first end chamber of the drive system 9 formed between the surfaces of the rotor of the drive system 3, the stator of the drive system 8 and the surface s1 of the spool of the drive system 6 extending above the surface of the rotor of the drive system 3, a pressure F1 is exerted on the surface s1 = (p1 - p2) s1, which gives rise to the torque M1 = F1Rśr1, where Rśr is the mean leg of the force. The pressure p1 also prevails in the second extreme chamber of the pumping system 19 connected to the hot gas tank 1 by a second hot gas pipe 21 exerting a pressure on the surface of the spool 15 equal to F2 = (p1 - p2) s2, which leads to the appearance of the opposite moment M2 = F2Rśr2 to M1. Because regardless of the design and angular position of the rotors, s 1 > s 2 and depending on the design, R d1 > R med2 the resultant torque M = M1 - M2 is always non-negative, which means that if p1> p2, the rotor of the motor drive 3 rotates (Fig. 1) clockwise and can do useful work. As a result of rotation, the first extreme chamber of the drive system 9, increasing its volume, is filled with gas of temperature T1, density ρ1 and pressure p1, from the hot gas tank 1, although it is isothermal expansion, the last two parameters can be assumed constant during this process, due to the volume of the hot gas tank 1 many times greater than the working volume v1. At the same time, gas from the cooling gas tank 2 with the temperature T2, density ρ2 and pressure p2 flows into the first extreme chamber of the pumping system 18, also increasing its volume, and in this case, for similar reasons, we assume the parameters as constant. After the appropriate angle of rotation is reached, the auxiliary drive spool 13, in a single drive 6 spool design, closes the inlet of the first hot gas conduit 11 and thus cuts the first end chamber of drive 9 from the hot gas reservoir 1, then the drive spool 6 exposes an inlet of the first cold gas conduit 12 and connects the first end chamber of the drive system 9, which now becomes the second end chamber of the drive system 10, to the reservoir 2, which causes an approximately adiabatic expansion of the gas contained therein to a pressure p2. In an analogous manner and for the same respective angles of rotation, the auxiliary slider of the pumping system 22 cuts off the connection of the cooling gas tank 2 through the second pipe of the cooling gas 20 with the first end chamber of the pumping system 18, then the slider of the pumping system 15 connects the first end chamber of the pumping system 18, which becomes thus the second end chamber of the pumping system 19, through the second hot gas pipe 21 with the hot gas reservoir 1, causes an approximately adiabatic compression of the gas contained therein to a pressure p1. After adiabatic decompression of the gas of volume v1, which has flowed to the cooling gas tank 2, its volume is v 1 (v 1 T 1 / (v 2 T 2 )) 1 / K and it is further cooled down to the temperature T2, which means, that it undergoes isobaric compression, because the change in pressure p2 resulting from isothermal decompression of the rest of the gas is neglected due to the very large volume of the cooling gas tank 2; where κ is the adiabatic exponent, defined as the ratio of the specific heat of a gas at constant pressure to its specific heat at a constant volume. Similarly, at the same time, after adiabatic compression of the gas with a volume v2 that has flowed to the hot gas tank 1 and its volume is V 2 (v 1 T 2 / (v 2 T 1 )) 1 / K is heated in the hot gas tank 1 to the temperature T1, i.e. it undergoes isobaric expansion, also in this case we neglect the change in pressure p2 due to the large volume of the hot gas tank 1. Thus, the thermodynamic cycle is approximately as follows; isobaric expansion, adiabatic expansion, isobaric compression and adiabatic compression. Stationary engine operating conditions, apart from the temperature values T1 and T2 that are constant in time, also require the gas densities ρ1 and ρ2 to be constant. This leads to the condition of equal mass m flowing between the tanks 1 both ways, and thus the equation is satisfied;

m = p1v = p2V2m = p1v = p2V2

Wynika z tego, że gęstość p2 = p1v1/v2 It follows that the density p 2 = p 1 v 1 / v 2

Biorąc pod uwagę zależność ciśnienia od gęstości i temperatury oraz to, że p1 musi być większe od p2, można zapisać, że:Taking into account the dependence of pressure on density and temperature, and the fact that p1 must be greater than p2, it can be written that:

T1 > T2v1/v2, która to zależność określa stacjonarne warunki pracy silnika.T 1 > T 2 v 1 / v 2 , which relationship determines the stationary operating conditions of the engine.

PL 215 915 B1PL 215 915 B1

Wykaz oznaczeń:List of markings:

zbiornik gazu gorącego, zbiornik gazu chłodnego, rotor układu napędzającego, rotor układu pompującego, wspólny wał, suwak układu napędzającego, sprężyna suwaka układu napędzającego, stator układu napędzającego, pierwsza komora skrajna układu napędzającego, druga komora skrajna układu napędzającego, pierwszy przewód rurowy gazu gorącego, pierwszy przewód rurowy gazu chłodnego, pomocniczy suwak układu napędzającego, sprężyna pomocniczego suwaka układu napędzającego, suwak układu pompującego, sprężyna suwaka układu pompującego, stator układu pompującego, pierwsza komora skrajna układu pompującego, druga komora skrajna układu pompującego, drugi przewód rurowy gazu chłodnego, drugi przewód rurowy gazu gorącego, pomocniczy suwak układu pompującego, sprężyna pomocniczego suwaka układu pompującego, koło zamachowe, m - masa gazu cyrkulującego,hot gas tank, cool gas tank, propeller rotor, pumping system rotor, common shaft, drive spool, drive spool spring, drive stator, first drive end chamber, second drive end chamber, first hot gas pipe, first cold gas pipe, auxiliary drive spool, auxiliary drive spool spring, pumping system spool, pumping system spool spring, pumping system stator, first pumping system end chamber, second pumping system end chamber, second cool gas pipe, second pipe tubular hot gas, auxiliary pumping system spool, spring of auxiliary pumping system spool, flywheel, m - circulating gas mass,

F1 - siła nacisku na powierzchnię boczną suwaka układu napędzającego,F1 - pressure force on the side surface of the drive system slider,

F2 - siła nacisku na powierzchnię boczną suwaka układu pompującego, κ - wykładnik adiabaty,F2 - pressure force on the lateral surface of the slider of the pumping system, κ - adiabatic exponent,

M - moment całkowity,M - total moment,

M1 - moment rotora napędzającego,M1 - driving rotor moment,

M2 - moment rotora pompującego.M2 - pumping rotor moment.

μ - masa molowa gazu, p1 - ciśnienie gazu gorącego, p2 - ciśnienie gazu chłodnego,μ - molar mass of gas, p1 - hot gas pressure, p2 - cold gas pressure,

R - uniwersalna stała gazowa,R - universal gas constant,

R1śr - średnie ramię siły rotora napędzającego,R1śr - mean arm of the driving rotor force,

R2śr - średnie ramię siły rotora pompującego, ρ1 - gęstość gazu gorącego, ρ2 - gęstość gazu chłodnego, s1 - pole powierzchni bocznej suwaka układu napędzającego, s2 - pole powierzchni bocznej suwaka układu pompującego,R2śr - mean force arm of the pumping rotor, ρ1 - hot gas density, ρ2 - cool gas density, s1 - lateral surface area of the drive system spool, s2 - lateral surface area of the pumping system spool,

T1 - temperatura gazu gorącego,T1 - hot gas temperature,

T2 - temperatura gazu chłodnego, v1 - objętość robocza układu napędzającego, v2 - objętość robocza układu pompującego,T2 - cold gas temperature, v1 - working volume of the drive system, v2 - working volume of the pumping system,

V - objętość gazu.V - gas volume.

Claims (10)

1. Silnik cieplny pneumatyczny, znamienny tym, że ma zbiornik gazu gorącego (1), do którego dostarczane jest ciepło, połączony pierwszym przewodem rurowym gazu gorącego (11) z pierwszą komorą skrajną układu napędzającego (9), a druga komora skrajna układu napędzającego (10) połączona jest pierwszym przewodem rurowym gazu chłodnego (12) ze zbiornikiem gazu chłodnego (2), od którego odbierane jest ciepło, natomiast zbiornik gazu chłodnego (2) połączony jest drugim przewodem rurowym gazu chłodnego (20) z pierwszą komorą skrajną układu pompującego (18), a druga komora skrajna układu pompującego (19) połączona jest drugim przewodem rurowym gazu gorącego (21) ze zbiornikiem gazu gorącego (1), przy czym zbiorniki (1, 2), przewody rurowe (11, 12, 20, 21) i komory (9, 10, 18, 19) stanowią układ zamknięty, przy czym komory układu napędzającego (9, 10) utworzone są pomiędzy powierzchniami rotora układu napędzającego (3) i statora układu napędzającego (8) natomiast komory układu pompującego (18, 19) utworzone są pomiędzy powierzchniami rotora układu pompującego (4) i statora układu pompującego (17).Pneumatic heat engine, characterized in that it has a hot gas tank (1) to which heat is supplied, connected by a first hot gas pipe (11) to the first end chamber of the drive system (9), and a second end chamber of the drive system ( 10) is connected with the first pipe of cool gas (12) with the tank of cool gas (2), from which the heat is collected, while the tank of cool gas (2) is connected with the second pipe of cool gas (20) with the first end chamber of the pumping system ( 18), and the second end chamber of the pumping system (19) is connected by a second hot gas pipe (21) with a hot gas tank (1), the tanks (1, 2), and pipes (11, 12, 20, 21) and chambers (9, 10, 18, 19) constitute a closed system, the chambers of the driving system (9, 10) are formed between the surfaces of the rotor of the driving system (3) and the stator of the driving system (8), while the chambers of the pumping system (18, 1) 9) are formed between the surfaces of the rotor of the pumping system (4) and the stator of the pumping system (17). 2. Silnik, według zastrz. 1, znamienny tym, że objętość robocza (v1) komór układu napędzającego (9, 10) jest większa od objętości roboczej (v2) komór układu pompującego (18, 19).2. The engine according to claim The method of claim 1, characterized in that the working volume (v1) of the chambers of the drive system (9, 10) is greater than the working volume (v2) of the chambers of the pumping system (18, 19). 3. Silnik, według zastrz. 1, znamienny tym, że komory układu napędzającego (9, 10) szczelnie odseparowane od siebie i od otoczenia, usytuowane są wewnątrz statora układu napędzającego (8) w przestrzeni pomiędzy statorem układu napędzającego (8) i rotorem układu napędzającego (3), który umieszczony jest stycznie do powierzchni statora układu napędzającego (8) i zaopatrzony, w co najmniej jeden suwak układu napędzającego (6) dociskany sprężyną suwaka układu napędzającego (7) do wewnętrznej powierzchni statora układu napędzającego (8), przy czym suwaki układu napędzającego (6) dzielą przestrzeń pomiędzy rotorem układu napędzającego (3) i statorem układu napędzającego (8), na co najmniej dwie komory układu napędzającego (9, 10), natomiast komory układu pompującego (18, 19) szczelnie odseparowane od siebie i od otoczenia, usytuowane są wewnątrz statora układu pompującego (17) w przestrzeni pomiędzy statorem układu pompującego (17) i rotorem układu pompującego (4), który umieszczony jest stycznie do powierzchni statora układu pompującego (17) i zaopatrzony, w co najmniej jeden suwak układu pompującego (15) dociskany sprężyną suwaka układu pompującego (16) do wewnętrznej powierzchni statora układu pompującego (17), przy czym suwaki układu pompującego (15) dzielą przestrzeń pomiędzy rotorem układu pompującego (4) i statorem układu pompującego (17), na co najmniej dwie komory układu pompującego (18, 19).3. The engine according to claim The drive system as claimed in claim 1, characterized in that the drive system chambers (9, 10) sealed from each other and from the surroundings are located inside the drive system stator (8) in the space between the drive system stator (8) and the drive system rotor (3), which is tangent to the stator surface of the drive system (8) and provided with at least one drive system spool (6) biased by a spring of the drive system slider (7) against the inner surface of the drive system stator (8), the slides of the drive system (6) dividing the space between the rotor of the propulsion system (3) and the stator of the propulsion system (8), for at least two chambers of the propulsion system (9, 10), while the chambers of the pumping system (18, 19) are tightly separated from each other and from the surroundings, are located inside the stator of the pumping system (17) in the space between the stator of the pumping system (17) and the rotor of the pumping system (4), which is tangent to the surface of the stato ra of the pumping system (17) and provided with at least one pumping system spool (15) pressed by a spring of the pumping system spool (16) to the inner surface of the stator of the pumping system (17), with the pumping system spools (15) dividing the space between the system rotor the pumping system (4) and the stator of the pumping system (17) to at least two chambers of the pumping system (18, 19). 4. Silnik, według zastrz. 3, znamienny tym, że rotor układu napędzającego (3) połączony jest z rotorem układu pompującego (4) wspólnym wałem (5), na którym osadzone jest koło zamachowe (24) będące odbiornikiem energii kinetycznej.4. The engine according to claim The method according to claim 3, characterized in that the rotor of the driving system (3) is connected to the rotor of the pumping system (4) by a common shaft (5) on which a flywheel (24) is mounted, which is a receiver of kinetic energy. 5. Silnik, według zastrz. 3, znamienny tym, że rotor układu napędzającego (3) z rotorem układu pompującego (4) osadzone są na wałach połączonych przekładnią, przy czym położenie kątowe rotorów (3, 4) jest zawsze identyczne, ponadto na wale układu napędzającego osadzone jest koło zamachowe (24) będące odbiornikiem energii kinetycznej.5. The engine according to claim 1 3, characterized in that the rotor of the driving system (3) with the rotor of the pumping system (4) are mounted on shafts connected by a transmission, the angular position of the rotors (3, 4) is always identical, and the flywheel ( 24) being a receiver of kinetic energy. 6. Silnik, według zastrz. 3, znamienny tym, że rotor układu napędzającego (3) wyposażony jest w jeden suwak układu napędzającego (6) dociskany sprężyną suwaka układu napędzającego (7) oraz w pomocniczy suwak układu napędzającego (13) dociskany sprężyną pomocniczego suwaka układu napędzającego (14), przy położeniu suwaka układu napędzającego (6) pomiędzy pierwszym przewodem rurowym gazu gorącego (11) i pierwszym przewodem rurowym gazu chłodnego (12).6. The engine according to claim 3, characterized in that the rotor of the drive system (3) is equipped with one drive system spool (6) pressed by the drive system slider (7) spring and with an auxiliary drive system slider (13) pressed by the auxiliary drive system slider (14), while the position of the drive system slider (6) between the first hot gas pipe (11) and the first cool gas pipe (12). 7. Silnik, według zastrz. 3, znamienny tym, że rotor układu pompującego (4) wyposażony jest w jeden suwak układu pompującego (15) dociskany sprężyną suwaka układu pompującego (16) oraz w pomocniczy suwak układu pompującego (22) dociskany sprężyną pomocniczego suwaka układu pompującego (23) przy położeniu suwaka układu pompującego (15) pomiędzy drugim przewodem rurowym gazu gorącego (21) i drugim przewodem rurowym gazu chłodnego (20).7. The engine according to claim 3, characterized in that the rotor of the pumping system (4) is equipped with one slider of the pumping system (15) pressed by a spring of the slider of the pumping system (16) and with an auxiliary slider of the pumping system (22), pressed by a spring of the auxiliary slider of the pumping system (23) at the position a pumping arrangement spool (15) between the second hot gas pipe (21) and the second cool gas pipe (20). 8. Silnik, według zastrz. 3, znamienny tym, że powierzchnia boczna (s1) suwaka układu napędzającego (6) wysuniętego ponad rotor układu napędzającego (3) jest większa od powierzchni bocznej (s2) suwaka układu pompującego (15) wysuniętego ponad rotor układu pompującego (4) dla każdego położenia kątowego rotorów (3, 4).8. The engine according to claim 3, characterized in that the side surface (s1) of the drive system spool (6) protruding above the rotor of the drive system (3) is larger than the side surface (s2) of the pumping system spool (15) protruding above the rotor of the pumping system (4) for each position angular rotors (3, 4). 9. Silnik, według zastrz. 1, znamienny tym, że objętości zbiorników (1, 2) są znacznie większe od objętości roboczych (v1, v2) komór układu napędzającego (9, 10) i pompującego (18, 19).9. The engine according to claim 1 A method as claimed in claim 1, characterized in that the volumes of the tanks (1, 2) are significantly larger than the working volumes (v1, v2) of the chambers of the driving (9, 10) and pumping (18, 19) system. 10. Silnik, według zastrz. 1, znamienny tym, że zbiornik gazu gorącego (1) połączony jest ze zbiornikiem gazu chłodnego (2) dodatkowym przewodem rurowym zaopatrzonym w zawór.10. The engine as claimed in claim 1 The method as claimed in claim 1, characterized in that the hot gas tank (1) is connected to the cool gas tank (2) by an additional pipeline provided with a valve.
PL389988A 2009-12-21 2009-12-21 Pneumatic heat engine PL215915B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL389988A PL215915B1 (en) 2009-12-21 2009-12-21 Pneumatic heat engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL389988A PL215915B1 (en) 2009-12-21 2009-12-21 Pneumatic heat engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL389988A1 PL389988A1 (en) 2011-07-04
PL215915B1 true PL215915B1 (en) 2014-02-28

Family

ID=44357223

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL389988A PL215915B1 (en) 2009-12-21 2009-12-21 Pneumatic heat engine

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL215915B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
PL389988A1 (en) 2011-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2581469C2 (en) Device for compressing gaseous media
EP1492940B1 (en) Scroll-type expander having heating structure and steam engine employing the expander
US3823573A (en) Automotive air conditioning apparatus
KR101332461B1 (en) Power generation apparatus
CN101377175A (en) Electricity generation in a turbine engine
US20100287936A1 (en) Thermodynamic machine, particular of the carnot and/or stirling type
CA2694330C (en) Method for converting thermal energy at a low temperature into thermal energy at a relatively high temperature by means of mechanical energy, and vice versa
US20100192565A1 (en) Rotary Energy Conversion Device With Reciprocating Pistons
US9746215B2 (en) Heat powered reciprocating piston engine
CN104265501B (en) A kind of liquid heat engine and power take-off
BR112021012184A2 (en) GAS EXPANSION AND FLUIDS COMPRESSION STATION
JP2009144598A (en) External combustion engine
PL215915B1 (en) Pneumatic heat engine
JPS5834662B2 (en) rotary stirling engine
KR102394987B1 (en) Variable volume transfer shuttle capsule and valve mechanism
CN109630309A (en) LNG cold energy Stirling electricity generation system
US20070277522A1 (en) Brayton Cycle Device And Exhaust Heat Energy Recovery Device For Internal Combustion Engine
CN102562195A (en) Heat pump type engine
EP2159386A2 (en) High efficiency solar thermal power generation system using a highly efficient heat exchanger and power conversion unit
CN102418621A (en) Stirling engine with eccentric shaft rolling rotation ring
KR20060071827A (en) An external combustion engine combined with cylinder, re-generator and cooler
CN215871086U (en) Synchronous motor cooling system
CN102562357A (en) Stirling engine with center shaft elliptical rotor
US10208737B1 (en) Uniformly pressurized thermal energy recovery systems
WO2024055113A1 (en) A heat exchange process and an energy storage system