RU2467203C1

RU2467203C1 - Engine

Info

Publication number: RU2467203C1
Application number: RU2011126436/06A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Тимофеевич Кожанов (RU); Анатолий Тимофеевич Кожанов
Original assignee: Анатолий Тимофеевич Кожанов
Priority date: 2011-06-27
Filing date: 2011-06-27
Publication date: 2012-11-20

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to power engineering and is designed to drive various machines. Engine comprises support whereon bed with rotor is mounted. Heat exchange chambers filled with working substance are arranged around the rotor. Working members can reciprocate. Besides, engine comprises device to convert reciprocation of said members into rotor rotation, and transparent casing. Said casing encloses heat exchange chamber at arc of rotor circle. Aforesaid bed is mounted on support to turn about vertical axis.

EFFECT: higher efficiency and expanded operating performances.

5 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике, а именно к устройствам и двигателям, использующим нетрадиционные источники энергии, в частности лучистую энергию Солнца, энергию ветра, и может быть применено для привода различных машин.The invention relates to energy, and in particular to devices and engines using unconventional energy sources, in particular radiant energy of the Sun, wind energy, and can be used to drive various machines.

Известен тепловой двигатель, содержащий основание, установленный на основании с возможностью вращения ротор, расположенные по окружности ротора теплообменные камеры, выполненные в виде трубок, заполненных рабочим веществом, рабочие элементы, взаимодействующие с рабочим веществом и имеющие возможность поступательного движения, преобразователь движения рабочих элементов во вращение ротора, содержащий колесо, размещенное на роторе и взаимодействующее с закрепленным на основании колесом (патент RU 2367818, Кл. F03G 7/04, опубл. 20.09.2009).A heat engine is known, comprising a base, a rotor mounted on the base rotatably, heat exchange chambers arranged around the circumference of the rotor, made in the form of tubes filled with a working substance, working elements interacting with the working substance and having the possibility of translational movement, a converter for moving the working elements into rotation a rotor containing a wheel placed on the rotor and interacting with the wheel fixed on the base (patent RU 2367818, CL. F03G 7/04, publ. 09/20/2009).

Недостатками этого двигателя является то, что он не позволяет использовать энергию ветра, и, кроме того, при нагреве лучами Солнца теплообменных камер часть тепла уходит в окружающую среду, что снижает эффективность работы двигателя, особенно при наличии ветра, способствующего оттоку тепла в окружающую среду.The disadvantages of this engine is that it does not allow the use of wind energy, and, in addition, when the sun rays heat the heat exchanging chambers, part of the heat goes into the environment, which reduces the efficiency of the engine, especially in the presence of wind, which contributes to the outflow of heat into the environment.

Известно устройство для перекачивания жидкости, содержащее опору, установленный на опоре многоугольный корпус с имеющими возможность вращения барабанами, расположенные по окружности барабанов термочувствительные элементы, заполненные рабочим веществом и имеющие возможность поступательного движения, преобразователь поступательного движения во вращение барабанов, прозрачное покрытие, охватывающее термочувствительные элементы на части окружности барабанов (патент BY 12450, кл. F03G 7/06, опубл. 30.10.2009).A device for pumping liquid containing a support, a polygonal housing mounted on a support with rotatable drums, thermosensitive elements arranged around the circumference of the drums filled with a working substance and capable of translational motion, translational translator into rotational rotation of the drums, a transparent coating covering the thermosensitive elements on parts of the circumference of the drums (patent BY 12450, class F03G 7/06, publ. 10/30/2009).

Но это устройство недостаточно эффективно и имеет ограниченные эксплуатационные возможности, так как не позволяет использовать энергию ветра.But this device is not efficient enough and has limited operational capabilities, as it does not allow the use of wind energy.

Целью заявленного изобретения является повышение эффективности работы и расширение эксплуатационных возможностей двигателя.The aim of the claimed invention is to increase operating efficiency and expand the operational capabilities of the engine.

Сущность изобретения заключается в том, что в двигателе, содержащем опору, установленное на опоре основание с имеющим возможность вращения ротором, расположенные по окружности ротора теплообменные камеры, заполненные рабочим веществом, рабочие элементы, имеющие возможность поступательного движения, преобразователь движения рабочих элементов во вращение ротора, прозрачный кожух, охватывающий теплообмене камеры на части окружности ротора, основание установлено на опоре с возможностью поворота вокруг вертикальной оси.The essence of the invention lies in the fact that in an engine containing a support, a base mounted on a support with a rotor capable of rotation, heat exchange chambers filled with a working substance located around the circumference of the rotor, working elements with the possibility of translational motion, a converter for moving the working elements into rotor rotation, a transparent casing covering the heat exchange of the chamber on a part of the circumference of the rotor, the base is mounted on a support with the possibility of rotation around a vertical axis.

Это позволит повысить эффективность работы и расширить эксплуатационные возможности двигателя.This will increase the efficiency and expand the operational capabilities of the engine.

Сущность изобретения поясняется чертежам, где:The invention is illustrated by drawings, where:

на фиг.1 представлен двигатель - общий вид; на фиг.2 - то же, вид А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1, на фиг.5 - разрез Г-Г на фиг.4.figure 1 presents the engine is a General view; figure 2 is the same, view a in figure 1; figure 3 is a section bB in figure 1; figure 4 is a section BB in figure 1, figure 5 is a section GG in figure 4.

Двигатель содержит основание 1 с двумя стойками 2, в которых на валах 3 установлен с возможностью вращения ротор 4. Ротор 4 включает два барабана 5 и четыре теплообменные камеры 6 (количество теплообменных камер может быть другим), представляющие собой заполненные рабочим веществом трубки (например, алюминиевые) 7, 8, 9, загнутые концы которых герметично введены в полость 10 стаканов 11, установленных герметично на торцах барабанов 5. Между трубками 7, 8, 9 выполнены перемычки (например, из алюминиевого листа) 12, а между стаканами 11 и торцами барабанов 5 установлены гибкие мембраны 13, соединенные своим центром со штоком 14, свободно установленным в расточке барабана 5 и имеющим возможность продольного движения вместе с толкателями 15, 16, закрепленными на выступе 17, выполненном на штоке 14. На свободном конце толкателей 15, 16 выполнены зубья в виде зубчатой рейки. В барабанах 5 напротив каждого стакана 11 установлен с возможностью вращения вал 18, несущий закрепленное на нем коническое зубчатое колесо 19 и две обгонные муфты 20, 21. На обоймах обгонных муфт 20, 21 по окружности выполнены зубья, которые взаимодействуют с зубьями соответствующих толкателей 15, 16. Зубчатые колеса 19 находятся в зацеплении с соответствующим коническим зубчатым колесом 22, неподвижно установленным на каждой стойке 2 соосно с осью вращения ротора 4. На основании 1 закреплен кожух 23, охватывающий теплообменные камеры 6 на части окружности ротора 4, в верхней его зоне. Кожух 23 выполнен из прозрачного материала, обладающего в то же время низкой теплопроводностью.The engine comprises a base 1 with two struts 2, in which a rotor 4 is mounted for rotation on the shafts 3. The rotor 4 includes two drums 5 and four heat exchange chambers 6 (the number of heat exchange chambers may be different), which are tubes filled with a working substance (for example, aluminum) 7, 8, 9, the bent ends of which are hermetically inserted into the cavity 10 of the cups 11, mounted hermetically at the ends of the drums 5. Between the tubes 7, 8, 9 are bridges (for example, from an aluminum sheet) 12, and between the cups 11 and the ends drums 5 flexible membranes 13 are mounted, connected at their center to the stem 14, freely mounted in the bore of the drum 5 and having the possibility of longitudinal movement together with pushers 15, 16, mounted on a protrusion 17 made on the rod 14. On the free end of the pushers 15, 16 teeth are made in in the form of a gear rack. In the drums 5, opposite to each cup 11, a shaft 18 is mounted for rotation, bearing a bevel gear 19 fixed thereon and two freewheels 20, 21. On the clips of the freewheels 20, 21, teeth are made around the circle that interact with the teeth of the respective pushers 15, 16. The gears 19 are meshed with the corresponding bevel gear 22, fixedly mounted on each rack 2 coaxially with the axis of rotation of the rotor 4. On the base 1 is mounted a casing 23, covering the heat exchange chambers 6 in part circumferentially rotor 4, in its upper zone. The casing 23 is made of a transparent material having at the same time low thermal conductivity.

Двигатель работает следующим образом.The engine operates as follows.

Лучи Солнца, проходя через прозрачный кожух 23, нагревают расположенные в верхней зоне ротора 4 трубки 7, 8, 9 и перемычки 12, при этом кожух 23 препятствует оттоку тепла от нагретых трубок и перемычек в окружающую среду. Находящееся в трубках рабочее вещество, например воздух, нагревается и под действием возрастающего давления в трубках и полости 10 мембрана 13 выгибается вправо (по фиг.3), передвигая шток 14 с толкателями 15, 16 вперед (вправо по фиг.3), при этом толкатель 15, взаимодействуя своими зубьями с зубьями муфты 20, вращает ее, а через нее - вал 18 с зубчатым колесом 19 по часовой стрелке (по фиг.5), а толкатель 16, передвигаясь вперед и взаимодействуя с муфтой 21, вращает ее в сторону, обратную вращению вала 18, не препятствуя этому вращению. Находясь в зацеплении с неподвижным зубчатым колесом 22, колесо 19, вращаясь, обкатывается вокруг колеса 22 и поворачивается вместе с ротором 4 вокруг его оси, при этом нагретая лучами Солнца теплообменная камера (трубки 7, 8, 9) выходит из зоны расположения кожуха 23 и входит в нижнюю теневую зону, закрытую от лучей телом ротора, при этом теплоизолирующее действие кожуха 23 прекращается и в связи с тем, что температура в теневой зоне ниже, чем в верхней, освещаемой Солнцем зоне, воздух в трубках 7, 8, 9 охлаждается и снижается его давление, вследствие чего мембрана 13 выгибается в обратную сторону (влево по фиг.3) и передвигает шток с толкателями 15, 16 назад, при этом толкатель 16, взаимодействуя с муфтой 21, вращает ее, а через нее - вал 18 с зубчатым колесом 19 в том же направлении - по часовой стрелке (по фиг.5). При этом толкатель 15, передвигаясь назад и взаимодействуя с муфтой 20, вращает ее в сторону, обратную вращению вала 18, не препятствуя этому вращению. Вращаясь, зубчатое колесо 19 обкатывается вокруг колеса 22 и поворачивается вместе с ротором 4 в прежнем направлении, в результате чего охлажденная в теневой зоне теплообменная камера входит в освещенную зону и в зону расположения кожуха 23, а очередная, нагретая вверху теплообменная камера выходит из зоны расположения кожуха 23 и заходит в теневую зону, таким образом происходит последовательный нагрев и охлаждение теплообменных камер, чем обеспечивается вращение ротора 4.The rays of the Sun, passing through a transparent casing 23, heat the tubes 7, 8, 9 and jumpers 12 located in the upper zone of the rotor 4, while the casing 23 prevents the outflow of heat from heated tubes and jumpers into the environment. The working substance located in the tubes, for example air, is heated and under the action of increasing pressure in the tubes and cavity 10, the membrane 13 bends to the right (in Fig. 3), moving the rod 14 with pushers 15, 16 forward (to the right in Fig. 3), while the pusher 15, interacting with its teeth with the teeth of the coupling 20, rotates it, and through it the shaft 18 with the gear wheel 19 clockwise (Fig. 5), and the pusher 16, moving forward and interacting with the coupling 21, rotates it to the side opposite to the rotation of the shaft 18, without interfering with this rotation. Being in mesh with the fixed gear wheel 22, the wheel 19, rotating, is run around the wheel 22 and rotates with the rotor 4 around its axis, while the heat exchange chamber heated by the rays of the Sun (tubes 7, 8, 9) leaves the zone of the casing 23 and enters the lower shadow zone, closed from the rays by the body of the rotor, while the heat-insulating effect of the casing 23 is stopped and due to the fact that the temperature in the shadow zone is lower than in the upper zone illuminated by the Sun, the air in the tubes 7, 8, 9 is cooled and its pressure decreases, due to the membrane 13 bends in the opposite direction (to the left in figure 3) and moves the rod with pushers 15, 16 back, while the pusher 16, interacting with the coupling 21, rotates it, and through it the shaft 18 with the gear wheel 19 in the same direction - clockwise (Fig.5). In this case, the pusher 15, moving backward and interacting with the coupling 20, rotates it in the direction opposite to the rotation of the shaft 18, without interfering with this rotation. Rotating, the gear wheel 19 rolls around the wheel 22 and rotates together with the rotor 4 in the same direction, as a result of which the heat exchange chamber cooled in the shadow zone enters the illuminated zone and the casing 23 location zone, and the next heat exchange chamber heated at the top leaves the location zone casing 23 and enters the shadow zone, thus there is a sequential heating and cooling of the heat exchange chambers, which ensures the rotation of the rotor 4.

Под действием на двигатель ветра одна часть ветрового потока воздуха проходит сверху кожура 25, не воздействуя при этом на находящиеся в верхней зоне ротора 4 теплообменные камеры, а другая часть ветрового потока воздуха проходят снизу ротора 4, воздействуя на его нижние, не закрытые кожухом 23 теплообменные камеры, в результате чего под действием ветра происходит более интенсивное охлаждение нижних, теплообменных камер, что повышает эффективность работы двигателя. При этом, если направление ветра совпадает с направлением движения нижних теплообменных камер, то ротору 4 сообщается крутящий момент, складывающийся с крутящим моментом, возникающим в результате нагрева и охлаждения теплообменных камер, что так же повышает эффективность работы двигателя, для того, чтобы обеспечить совпадение движения нижних теплообменных камер, которое они получают при их нагреве и охлаждении, с направлением ветра, основание 1 может быть установлено на какой-либо опоре 24 с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, выполняя при этом под действием ветра развороты подобно флюгеру.Under the influence of the wind engine, one part of the wind air flow passes from above the skin 25, without affecting the heat exchange chambers located in the upper zone of the rotor 4, and the other part of the wind air flow passes from the bottom of the rotor 4, affecting its lower heat exchangers chambers, as a result of which more intensive cooling of the lower, heat-exchange chambers takes place under the influence of wind, which increases the efficiency of the engine. Moreover, if the direction of the wind coincides with the direction of movement of the lower heat exchange chambers, then the rotor 4 is informed of the torque that is added to the torque resulting from heating and cooling of the heat exchange chambers, which also increases the efficiency of the engine, in order to ensure the coincidence of movement lower heat transfer chambers, which they receive when they are heated and cooled, with the direction of the wind, the base 1 can be mounted on any support 24 with the possibility of rotation around a vertical axis, while performing turns under the influence of wind like a weather vane.

При наличии ветра двигатель может работать и тогда, когда Солнце закрыто облаками или в ночное время, то есть тогда, когда мембраны 13 остаются в покое. В этом случае ветер, воздействуя на нижние теплообменные камеры, вращает ротор 4, а с ним и зубчатые колеса 19, обкатывающиеся вокруг колес 22, а также валы 18, при этом обгонные муфты 20, 21 позволяют ротору 4 вращаться беспрепятственно. Для исключения вращения колес 19 и валов 18 и связанных с их вращением потерь энергии, колеса 22 могут быть установлены на стойках 2 с возможностью осевого смещения, что позволяет при необходимости выводить колеса 22 из зацепления с колесами 19.In the presence of wind, the engine can also work when the Sun is closed by clouds or at night, that is, when the membranes 13 remain at rest. In this case, the wind, acting on the lower heat-exchange chambers, rotates the rotor 4, and with it the gears 19 rolling around the wheels 22, as well as the shafts 18, while overrunning clutches 20, 21 allow the rotor 4 to rotate freely. To exclude the rotation of the wheels 19 and the shafts 18 and the energy losses associated with their rotation, the wheels 22 can be mounted on racks 2 with the possibility of axial displacement, which allows the wheels 22 to be disengaged from the wheels 19 if necessary.

В качестве охлаждающей среды для работы двигателя может быть использована вода 25 какого-либо водоема.As a cooling medium for the engine can be used water 25 of any reservoir.

Для снижения теплопроводности кожуха 23 в нем может быть выполнена внутренняя полость, заполненная газом с низкой теплопроводностью или находящаяся под вакуумом.To reduce the thermal conductivity of the casing 23, an internal cavity filled with gas with low thermal conductivity or under vacuum can be made in it.

Заявленное изобретение позволяет повысить эффективность работы и расширить эксплуатационные возможности двигателя.The claimed invention improves the efficiency and expand the operational capabilities of the engine.

Claims

An engine comprising a support, a base mounted on a support with a rotor capable of rotation, heat exchange chambers arranged around the circumference of the rotor filled with a working substance, working elements with the possibility of translational motion, a converter for moving the working elements into rotor rotation, a transparent casing covering the heat exchange chambers in parts rotor circumference, characterized in that the base is mounted on a support with the possibility of rotation around a vertical axis.