RU2200252C2 - Тепловой двигатель - Google Patents
Тепловой двигатель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2200252C2 RU2200252C2 RU2001108626A RU2001108626A RU2200252C2 RU 2200252 C2 RU2200252 C2 RU 2200252C2 RU 2001108626 A RU2001108626 A RU 2001108626A RU 2001108626 A RU2001108626 A RU 2001108626A RU 2200252 C2 RU2200252 C2 RU 2200252C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drum
- tubes
- elements
- axle
- heat sources
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Изобретение предназначено для преобразования тепловой энергии в механическую. Двигатель содержит барабан, установленный на горизонтальной оси с возможностью вращения, термобиметаллические элементы и источники тепла. Внутри барабана установлена система диаметрально расположенных прямых закрытых трубок, частично заполненных жидкостью, равномерно удаленных друг от друга в окружном направлении, соответственно смещенных друг за другом в направлении оси барабана и упруго закрепленных своими концами в установленных на внутренней поверхности барабана втулках. Термобиметаллические элементы выполнены в виде консольно закрепленных внутри втулок пластинок, размещенных в поперечных плоскостях барабана по одну сторону от трубок в направлении кругового обхода барабана, а источники тепла размещены параллельно оси барабана с двух его сторон и в одной горизонтальной плоскости с последней. Конструкция двигателя позволяет повысить его кпд. 2 ил.
Description
Изобретение относится к преобразователям тепловой энергии в механическую, а именно к тепловым двигателям с твердым рабочим телом.
Известны тепловые двигатели, содержащие кольцевой выполненный из пассивного и активного слоев металла и проходящий через зоны нагрева и охлаждения рабочий элемент, соединенный с валом отбора мощности и прижатый к цилиндрическим роликам, установленным с возможностью вращения на неподвижном основании /см. а.с. СССР 478123, кл. F 03 G 7/06, 1973 [1]/. При этом рабочие элементы могут быть выполнены в виде двух двухслойных, соприкасающихся пассивными слоями концентрично закрепленных дисков с установленными на их периферии роликами /см. а.с. СССР 709830, кл. F 03 G 7/06, 1978 [2]/, либо в виде также двухслойных цилиндрических колец, плотно входящих одно в другое /см. а.с. СССР 1000590, кл. F 03 G 7/06, 1981 [3]/.
Однако все вышеуказанные тепловые двигатели характеризуются предельно низкими экономичностью и кпд. Это объясняется тем, что механическая работа в данных двигателях, совершаемая в результате преобразования тепловой энергии и идущая на создание вращающего момента, затрачивается непосредственно на тепловые изгибные деформации рабочего элемента, то есть последний выполняет функции силового исполнительного механизма. В результате этого возникает необходимость в развитии значительных удельных мощностей при тепловых деформациях, возможность компенсации изгибных деформаций рабочего элемента упругими деформациями других элементов и т.п.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является тепловой двигатель, содержащий установленные на параллельных горизонтальных осях подвижный и неподвижный барабаны, термобиметаллическое устройство в виде полого цилиндра, соосно охватывающего неподвижный барабан с прикрепленными к нему упругими элементами и прижатого пружиной к подвижному барабану, и источник тепла /см. а.с. СССР 987162, кл. F 03 G 7/06, 1981, [4]/, и принятый за прототип.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного теплового двигателя, принятого за прототип, относятся низкие экономичность и кпд, что объясняется непосредственным преобразованием в данном двигателе тепловых изгибных деформаций рабочего элемента в механическую работу, затрачиваемую на создание вращающегося момента.
Сущность изобретения заключается в создании теплового двигателя, в котором формирование однонаправленного вращающего момента происходит путем периодического преобразования тепловой энергии источника как в тепловые изгибные деформации рабочего элемента, так и в неуравновешенную силу тяжести, возникающую при перетекании жидкости из одной части замкнутой системы в другую часть.
Технический результат - повышение экономичности и кпд теплового двигателя.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном тепловом двигателе, содержащем барабан, установленный на горизонтальной оси с возможностью вращения, термобиметаллические элементы и источники тепла, особенность заключается в том, что внутри барабана установлена система диаметрально расположенных прямых закрытых трубок, частично заполненных жидкостью, равномерно удаленных друг от друга в окружном направлении, соответственно смещенных друг за другом в направлении оси барабана и упруго закрепленных своими концами в установленных на внутренней поверхности барабана втулках, термобиметаллические элементы выполнены в виде консольно закрепленных внутри втулок пластинок, размещенных в поперечных плоскостях барабана по одну сторону от трубок в направлении кругового обхода барабана, а источники тепла размещены параллельно оси барабана с двух его сторон и в одной горизонтальной плоскости с последней.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображен предлагаемый тепловой двигатель, общий вид; на фиг.2 - вид А на фиг.1 с центральным поперечным разрезом.
Тепловой двигатель содержит барабан 1, установленный на горизонтальных полуосях 2 в подшипниках 3 с возможностью вращения, размещенную внутри барабана 1 систему диаметрально расположенных прямых закрытых трубок 4, частично заполненных жидкостью 5, равномерно удаленных друг от друга в окружном направлении, соответственно смещенных друг за другом в направлении оси барабана 1 и упруго закрепленных своими концами в установленных на внутренней поверхности барабана 1 втулках 6, термобиметаллические элементы, выполненные в виде консольно закрепленных внутри втулок 6 пластинок 7, размещенных в поперечных плоскостях барабана 1 по одну сторону от трубок 4 в направлении кругового обхода барабана 1, а также источники тепла 8, размещенные параллельно продольной оси барабана 1 с двух его сторон и в одной горизонтальной плоскости с осью барабана 1. Упругое крепление концов трубок 4 во втулках 6 осуществлено с помощью размещенного внутри втулок 6 мягкого упругого материала 9, в котором в зоне расположения и рабочего хода при изгибе термобиметаллического элемента 7 выполнена радиальная прорезь /на чертежах не показана/. В барабане 1 в местах установки на его внутренней поверхности втулок 6 выполнены сквозные отверстия для обеспечения непосредственной связи термобиметаллических элементов 7 с тепловым полем источников тепла 8. Активный слой в термобиметаллических элементах 7 /консольных пластинках/ выполнен из немагнитной стали и расположен на сторонах пластинок 7, контактирующих с внутренней поверхностью втулок 6, пассивный слой выполнен из инвара и расположен на сторонах пластинок 7, контактирующих с концами трубок 4.
В качестве мягкого упругого материала 9 применена теплостойкая пористая резина, имеющая рабочую температуру до +300oС и малую удельную жесткость, достаточную для упругой концентричной ориентации трубок 4 во втулках 6, однако практически не препятствующую нормальной работе термобиметаллического элемента 7.
Работа теплового двигателя осуществляется следующим образом.
При выключенных источниках тепла 8 подвижная система, состоящая из барабана 1 со втулками 6 и трубок 4 с жидкостью 5, находится в положении статического равновесия, при этом одна из трубок 4 /фиг.1/ находится в положении, близком к горизонтальному. При включении источников тепла 8 термобиметаллические элементы 7 с обоих концов данной трубки 4 нагреваются и изменяют свою форму показанным на фиг.1 образом. При этом свободные концы консолей 7 приподнимают свободные концы трубки 4, вследствие этого последняя несколько разворачивается относительно горизонтального положения в пределах втулок 6 в направлении против часовой стрелки. Естественно, что такой разворот приводит к смещению жидкости 5 в левую на фиг.1 часть трубки 4, нарушению положения статического равновесия барабана 1 с трубками 4 и, соответственно, к повороту барабана 1 в направлении против хода часовой стрелки на заданный угол в новое положение статического равновесия. При этом, выходя из зоны нагрева, термобиметаллические элементы 7 данной трубки 4 охлаждаются и принимают плоское состояние с ориентацией вдоль внутренней поверхности втулок 6, а за счет действия упругого материала 9 внутри втулок 6 данная трубка 4 принимает концентричное относительно втулок 6 положение. Заданный угол поворота барабана 1, обусловленный перетеканием жидкости 5 только в одной горизонтальной трубке 4, то есть шаговый угол поворота, должен быть равным величине угла между соседними трубками 4 в окружном направлении. При выполнении указанного условия при повороте барабана 1 за счет перетекания жидкости 5 в одной горизонтально расположенной трубке 4 следующая за ней при движении против часовой стрелки трубка 4 займет горизонтальное положение, процесс шагового поворота повторится и т.д., в результате чего будет происходить процесс непрерывного и практически плавного вращения барабана 1 в подшипниках 3. Требуемый подбор заданной величины шагового угла поворота барабана 1 осуществляется точной регулировкой конструктивно-технологических параметров устройства: рабочего хода биметаллических элементов 7, плотности жидкости 5, продольных и поперечных размеров трубок 4 и т.д. К смещению же трубок 4 в направлении вдоль оси барабана 1 не предъявляется жестких требований, поскольку это смещение обеспечивает диаметральное расположение трубок 4 без контакта друг с другом, и главное - независимый поочередный нагрев каждой пары биметаллических элементов 7, контактирующих с горизонтально ориентированными в данный момент времени трубками 4. Ориентация источников тепла 8 в горизонтальной плоскости и их протяженность вдоль образующих барабана 1 /на чертежах это не показано/ при размерах по вертикали в пределах диаметра втулок 6 обеспечивает одновременное нахождение в зоне нагрева только двух термобиметаллических элементов 7 и остывание в это время остальных элементов.
Для упрощения понимания принципа работы двигателя достаточно рассмотреть процесс его работы постепенно, считая, что источники тепла 8 периодически выключаются, то есть весь процесс происходит как бы релейно. Источник 8 выключен, система трубок 4 находится в равновесии, одна трубка 4 горизонтальна, источник тепла 8 включился, жидкость 5 в горизонтальной трубке 4 перетекает влево, система начинает поворот против часовой стрелки, источник 8 отключается, система занимает новое положение равновесия, при котором следующая трубка 4 занимает горизонтальное положение, источник тепла 8 опять включается, система опять поворачивается и т.д.
В известных тепловых двигателях /см.[1]-[4]/ вращающий момент создается непосредственно за счет тепловых изгибных деформаций термобиметаллических элементов, выжимающих участки вращающегося барабана из зоны нагрева и выполняющих функции силового исполнительного механизма. В предлагаемой конструкции однонаправленный вращающий момент создается путем периодического преобразования тепловой энергии источника тепла не только в тепловые изгибные деформации термобиметаллических элементов, но и в неуравновешенную силу тяжести, возникающую при перетекании жидкости из одной части горизонтально ориентированной трубки в другую часть при повороте трубки за счет тепловых деформаций. Это позволяет равномерно распределить нагрузки на силовой исполнительный механизм, снизить развиваемые удельные мощности при тепловых изгибных деформациях термобиметаллических элементов и тем самым повысить экономичность и кпд теплового двигателя.
Claims (1)
- Тепловой двигатель, содержащий барабан, установленный на горизонтальной оси с возможностью вращения, термобиметаллические элементы и источники тепла, отличающийся тем, что внутри барабана установлена система диаметрально расположенных прямых закрытых трубок, частично заполненных жидкостью, равномерно удаленных друг от друга в окружном направлении, соответственно смещенных друг за другом в направлении оси барабана и упруго закрепленных своими концами в установленных на внутренней поверхности барабана втулках, термобиметаллические элементы выполнены в виде консольно закрепленных внутри втулок пластинок, размещенных в поперечных плоскостях барабана по одну сторону от трубок в направлении кругового обхода барабана, а источники тепла размещены параллельно оси барабана с двух его сторон и в одной горизонтальной плоскости с последней.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001108626A RU2200252C2 (ru) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | Тепловой двигатель |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001108626A RU2200252C2 (ru) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | Тепловой двигатель |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2001108626A RU2001108626A (ru) | 2003-02-27 |
RU2200252C2 true RU2200252C2 (ru) | 2003-03-10 |
Family
ID=20247857
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001108626A RU2200252C2 (ru) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | Тепловой двигатель |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2200252C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102588025A (zh) * | 2012-02-29 | 2012-07-18 | 深圳清华大学研究院 | 一种热力机系统 |
RU2623728C1 (ru) * | 2016-03-01 | 2017-06-30 | Николай Васильевич Ясаков | Тепломеханический преобразователь ("Русский двигатель") |
RU2636956C1 (ru) * | 2016-07-05 | 2017-11-29 | Николай Васильевич Ясаков | Безроторный тепломеханический преобразователь |
-
2001
- 2001-03-30 RU RU2001108626A patent/RU2200252C2/ru active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102588025A (zh) * | 2012-02-29 | 2012-07-18 | 深圳清华大学研究院 | 一种热力机系统 |
RU2623728C1 (ru) * | 2016-03-01 | 2017-06-30 | Николай Васильевич Ясаков | Тепломеханический преобразователь ("Русский двигатель") |
RU2636956C1 (ru) * | 2016-07-05 | 2017-11-29 | Николай Васильевич Ясаков | Безроторный тепломеханический преобразователь |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3984985A (en) | Solar engine | |
RU2200252C2 (ru) | Тепловой двигатель | |
US4337982A (en) | Friction damper | |
US3010703A (en) | Sealing arrangement | |
KR840008032A (ko) | 가스터빈 엔진의 연소기 라이너의 재구성 방법 | |
JP2002005300A (ja) | 回転体シール装置 | |
KR102496911B1 (ko) | 가열가능한 롤(heatable roll) | |
US2893699A (en) | Regenerator and seal therefor | |
US4040475A (en) | Axially movable sector plate support for rotary regenerative heat exchanger | |
US2732184A (en) | Pivotally supported housing for rotary regenerators | |
RU2000125336A (ru) | Поворотное сопло с управляемым вектором тяги реактивного двигателя с использованием нескольких разнесенных по окружности эластичных устройств | |
JPS6089687A (ja) | 環状ヒ−トパイプ | |
US3047272A (en) | Heat exchanger | |
US3363673A (en) | Means for driving the rotor of a rotary regenerative heat exchanger | |
US4163419A (en) | Rotary compacting machine for fibrous material | |
SU1000590A1 (ru) | Тепловой двигатель | |
US3834449A (en) | Horizontal support for rotary regenerative heat exchanger | |
NO141293B (no) | Konstruksjonsdeler for opplagring av elektriske maskiner | |
SU737747A1 (ru) | Устройство дл креплени бандажа на корпусе барабанной вращающейс печи | |
JP2019073985A (ja) | 触媒装置 | |
GB2321280A (en) | Engine driven by expansion and contraction of elongate member, which may be bimetallic, or fluid filled, possibly with change of state of fluid | |
US3342403A (en) | Machine having a rotor supported between end-plates | |
RU2020131034A (ru) | Комбинированный виброизолятор пространственного типа с вибродемпфирующей пружиной | |
US2708106A (en) | Circumferential seals for regenerative heat exchangers | |
JP3137594B2 (ja) | 動力発生機構 |