RU2666708C1 - Heat engine - Google Patents

Heat engine Download PDF

Info

Publication number
RU2666708C1
RU2666708C1 RU2017117940A RU2017117940A RU2666708C1 RU 2666708 C1 RU2666708 C1 RU 2666708C1 RU 2017117940 A RU2017117940 A RU 2017117940A RU 2017117940 A RU2017117940 A RU 2017117940A RU 2666708 C1 RU2666708 C1 RU 2666708C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
rotor
heat engine
exchange chambers
working
Prior art date
Application number
RU2017117940A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Тимофеевич Кожанов
Original Assignee
Анатолий Тимофеевич Кожанов
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 Анатолий Тимофеевич Кожанов filed Critical Анатолий Тимофеевич Кожанов
Priority to RU2017117940A priority Critical patent/RU2666708C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2666708C1 publication Critical patent/RU2666708C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/06—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: heat-and-power engineering.SUBSTANCE: invention relates to heat power engineering and can be used to drive various devices. Heat engine contains a rotor, along its circumference there are heat exchange chambers with heating surfaces and openings filled with working substance, working elements interacting with the working substance. Heating surfaces are made on elements that are able to turn and are located inside the heat exchange chambers. Holes are made with the possibility of connecting the heat exchange chambers with the environment. Work items contain a transparent area.EFFECT: invention makes it possible to increase the efficiency of the heat engine.1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, использующей источники тепла окружающей среды, в частности лучистую солнечную энергию, и может быть применено для привода различных устройств.The invention relates to a power system using environmental heat sources, in particular radiant solar energy, and can be used to drive various devices.

Известен преобразователь тепловой энергии в механическую, содержащий ротор, расположенные по окружности ротора теплообменные камеры, заполненные рабочим веществом, и силовые цилиндры, поршни которых связаны с кривошипно-шатунным механизмом преобразования поступательного движения поршней во вращательное движение ротора (а.с. СССР 1180551, опубл. 23.09.1985).A known converter of thermal energy into mechanical energy, comprising a rotor, heat exchange chambers filled with a working medium located around the circumference of the rotor, and power cylinders whose pistons are connected with a crank mechanism for converting the translational motion of the pistons into rotational motion of the rotor (AS USSR 1180551, publ. . 09/23/1985).

Недостатками этого преобразователя является его сложность и невозможность работы при подводе тепловой энергии сверху, например от лучистой солнечной энергии.The disadvantages of this converter are its complexity and the inability to work when supplying thermal energy from above, for example from radiant solar energy.

Известен тепловой двигатель, содержащий ротор, по окружности которого расположены заполненные рабочим веществом теплообменные камеры с нагревательными поверхностями, имеющие отверстия, выполненные с возможностью соединения теплообменных камер с рабочими камерами, содержащими рабочие элементы, взаимодействующие с рабочим веществом и с подвижными упорами, взаимодействующими с неподвижно установленными относительно ротора кулачками (патентный документ RU 2451829 С2, опубл, 27.05.2012).A heat engine is known, comprising a rotor, around the circumference of which are located heat-exchange chambers filled with a working substance with heating surfaces, having openings made with the possibility of connecting the heat-exchange chambers with working chambers containing working elements interacting with the working substance and with movable stops interacting with the fixed mounted relative to the rotor with cams (patent document RU 2451829 C2, publ., 05.27.2012).

Недостатком этого теплового двигателя является то, что нагревательные поверхности теплообменных камер на значительном пути своего кругового движения при вращении ротора находятся под острым углом к солнечным лучам, что снижает эффективность нагрева теплообменных камер и находящегося в них рабочего вещества, а это, в итоге, снижает эффективность работы теплового двигателя.The disadvantage of this heat engine is that the heating surfaces of the heat exchange chambers along a significant path of their circular motion when the rotor rotates are at an acute angle to the sun's rays, which reduces the heating efficiency of the heat exchange chambers and the working substance inside them, and this, in the end, reduces the efficiency heat engine operation.

Сущность изобретения заключается в том, что в тепловом двигателе, содержащим ротор, по окружности которого расположены теплообменные камеры с нагревательными поверхностями и отверстиями, заполненные рабочим веществом, рабочие элементы, взаимодействующие с рабочим веществом, нагревательные поверхности выполнены на элементах, имеющих возможность поворота и расположенных внутри теплообменных камер, отверстия выполнены с возможностью соединения теплообменных камер с окружающей средой, а рабочие элементы содержат прозрачный участок.The essence of the invention lies in the fact that in a heat engine containing a rotor, around the circumference of which are heat exchange chambers with heating surfaces and openings filled with a working substance, working elements interacting with a working substance, heating surfaces are made on elements that can be rotated and located inside heat exchange chambers, openings are configured to connect the heat exchange chambers to the environment, and the working elements contain a transparent area.

Это позволяет повысить эффективность работы теплового двигателя.This improves the efficiency of the heat engine.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 представлен тепловой 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. 2.The invention is illustrated by drawings, where: in FIG. 1 shows a heat engine - a general view; in FIG. 2 is the same, view A in FIG. one; in FIG. 3 is a section BB in FIG. one; in FIG. 4 is a section bb in FIG. 2.

Тепловой двигатель содержит ротор 1 с расположенными по окружности четырьмя теплообменными камерами (далее - камера) 2, 3, 4, 5 (количество камер может отличаться от четырех), заполненными рабочим веществом - воздухом и закрепленными на консолях 6, жестко связанных с валом 7, к свободным концам которого могут подсоединяться приводимые в движение устройства, например, электрогенератор. С целью меньшего затенения камерами друг друга при освещении солнечными лучами и вращении ротора 1, они размещены в разных плоскостях, например, камеры 2, 4 находятся в одной плоскости, а камеры 3, 5 - в другой. Камеры 2, 3, 4, 5 содержат фланец 8 с установленным на нем рабочим элементом - герметично закрепленной по периметру мембраной 9 с прозрачной стенкой, образующей полость 10. Во фланце 8 выполнено отверстие 11, соединяющее полость 10 с окружающей средой - атмосферным воздухом. Отверстие 11 может быть закрыто или открыто запорным элементом - подвижным шариком 12, движение которого ограничено крестовиной 13, закркпленной на фланце 8. На крестовине 13 неподвижно установлена вилка 14, несущая на двух пальцах 15 имеющий возможность поворота элемент - подвеску 16 (например, из меди), на которой выполнена нагревательная поверхность 17. Сверху подвески 16 установлена линза 18 (одна или несколько), причем, центр тяжести подвески 16 с линзой 18 расположен ниже оси поворота подвески 16, в связи с чем, нагревательная поверхность 17 обращена вверх, На валу 7 установлено с возможностью поворота коромысло 19, на одном плече которого закреплен экран 20, закрывающий от солнечных лучей зону на правой (по фиг. 1) стороне ротора 1, а на другом - установлен с возможностью радиального перемещения противовес 21, причем, общий центр тяжести коромысла 19, экрана 20 и противовеса 21 расположен эксцентрично относительно оси вала 7. Радиальное перемещение противовеса 21 дает возможность смещать общий центр тяжести и, тем самым, дает возможность экрану 20 смещаться под действием общего центра тяжести по окружности и занимать оптимальное положение относительно солнечных лучей.The heat engine contains a rotor 1 with four heat exchange chambers (hereinafter referred to as the chamber) 2, 3, 4, 5 (the number of chambers may differ from four) located around the circumference, filled with a working substance - air and fixed on consoles 6, rigidly connected to the shaft 7, to the free ends of which can be connected driven devices, for example, an electric generator. In order to lessen the camera shading each other when illuminated by the sun's rays and the rotation of the rotor 1, they are placed in different planes, for example, cameras 2, 4 are in one plane, and cameras 3, 5 are in the other. Chambers 2, 3, 4, 5 contain a flange 8 with a working element installed on it - a membrane 9 hermetically fixed around the perimeter with a transparent wall forming a cavity 10. A hole 11 is made in the flange 8, connecting the cavity 10 with the surrounding atmosphere - atmospheric air. The hole 11 can be closed or opened by a locking element - a movable ball 12, the movement of which is limited by a cross 13 fixed on the flange 8. A fork 14 is fixedly mounted on the cross 13, supporting on two fingers 15 an element that can be pivoted - a suspension 16 (for example, made of copper ), on which the heating surface 17 is made. A lens 18 (one or more) is mounted on top of the suspension 16, moreover, the center of gravity of the suspension 16 with the lens 18 is located below the axis of rotation of the suspension 16, and therefore, the heating surface 17 is facing top, On the shaft 7, the rocker arm 19 is mounted with a possibility of rotation, on one shoulder of which a screen 20 is fixed, covering the area from the sun on the right side (in Fig. 1) of the rotor 1, and on the other a counterweight 21 is mounted for radial movement , the common center of gravity of the rocker arm 19, the shield 20 and the counterweight 21 is eccentric relative to the axis of the shaft 7. The radial movement of the counterweight 21 makes it possible to displace the common center of gravity and, thereby, allows the screen 20 to shift under the action of the common center of gravity about of circles and occupy an optimal position relative to the sun's rays.

Тепловой двигатель работает следующим образом.The heat engine operates as follows.

В состоянии покоя теплового двигателя, когда он не освещается солнечными лучами, нагревательная поверхность 17 подвески 16 камер 2, 3, 4, 5 обращена вверх, а мембрана 9 находится в сжатом состоянии и охватывает подвеску 16, отверстие 11 в камере 2 закрыто шариком 12 под действием собственного веса, в камере 4 отверстие 11 открыто и шарик 12 под действием своего веса упирается в крестовину 13, в камерах 3, 5 шарик 12 находится в нейтральном положении и отверстия 11 приоткрыты, экран 20 закрывает сверху зону на правой стороне ротора 1.At rest, the heat engine, when it is not illuminated by the sun, the heating surface 17 of the suspension 16 of the chambers 2, 3, 4, 5 is facing up, and the membrane 9 is in a compressed state and covers the suspension 16, the hole 11 in the chamber 2 is closed by a ball 12 under the action of its own weight, in the chamber 4, the hole 11 is open and the ball 12 under the influence of its weight rests on the crosspiece 13, in the chambers 3, 5, the ball 12 is in the neutral position and the holes 11 are ajar, the screen 20 closes the area on the right side of the rotor 1 from above.

При действии на тепловой двигатель солнечных лучей, они проходят через прозрачную стенку мембраны 9 камеры 2 и, воздействуя через линзу 18 на нагревательную поверхность 17, нагревают подвеску 16, от которой тепло передается находящемуся в закрытой полости 10 воздуху. Нагреваясь, воздух расширяется и растягивает мембрану 9 (показано штрихпунктирными линиями на фиг. 1, 3), увеличивая при этом объем полости 10, вследствие чего возникает подъемная сила, действующая на камеру 2 и создающая вращающий момент на роторе 1, в результате чего ротор 1 начинает поворачиваться по часовой стрелке (по фиг. 1), и камера 2 движется вверх по окружности. Одновременно с движением камеры 2, камера 3 перемещается на правую сторону ротора 1 и с камерой 4 движется вниз по окружности в затененной экраном 20 зоне, а камера 5 перемещается на левую, открытую для солнечных лучей, сторону и движется вверх по окружности, при этом, в определенный момент в камере 3 шарик 12 под действием своего веса передвигается к крестовине 13 и отверстие 11 становится полностью открытым, а в камере 5 шарик 12 под действием своего веса передвигается к отверстию 11 и закрывает его, после чего, при нагреве солнечными лучами подвески и воздуха в полости 10, в камере 5, так же, как и в камере 2, возникает подъемная сила, создающая вращающий момент на роторе 1, в дополнение к вращающему моменту от камеры 2. При дальнейшем вращении ротора 1 камера 2 достигает верхней точки своего кругового движения и, перейдя на правую сторону ротора 1, движется вниз по окружности в затененной экраном 20 зоне, при этом шарик 12, преодолев своим весом силу прижатия его к отверстию 11 давлением воздуха в полости 10, открывает отверстие 11 и находящийся в полости 10 камеры 2 нагретый воздух под действием упругих сил мембраны 9 устремляется через отверстие 11 наружу, вследствие чего создается реактивная сила, которая направлена в сторону вращения ротора 1 и, действуя на камеру 2, создает вращающий момент на роторе 1, в дополнение к вращающему моменту от подъемной силы камеры 5. Одновременно с переходом камеры 2 на правую сторону ротора 1, камера 4, пройдя нижнюю точку своего кругового движения, переходит на левую сторону ротора 1 и движется вверх по окружности, при этом в камере 4 протекают такие же процессы, как я в камере 5 при ее перемещении на левую сторону ротора 1. После выхода воздуха из полости 10 камеры 2, ее мембрана 9 возвращается в сжатое состояние, и наружный, более холодный воздух через отверстие 11 (или через дополнительное отверстие на фланце 8 с запорным устройством - на чертежах не показано) попадает в полость 10 охлаждающейся камеры 2, продолжающей свое круговое движение вниз на правой стороне ротора 1.When exposed to the heat engine of the sun, they pass through the transparent wall of the membrane 9 of the chamber 2 and, acting through the lens 18 on the heating surface 17, heat the suspension 16, from which heat is transferred to the air in the closed cavity 10. When heated, the air expands and stretches the membrane 9 (shown by dash-dotted lines in Figs. 1, 3), while increasing the volume of the cavity 10, as a result of which there is a lifting force acting on the chamber 2 and creating a torque on the rotor 1, as a result of which the rotor 1 begins to rotate clockwise (in Fig. 1), and the camera 2 moves upward in a circle. Simultaneously with the movement of the camera 2, the camera 3 moves to the right side of the rotor 1 and with the camera 4 moves down in a circle in the shaded area of the screen 20, and the camera 5 moves to the left side open for sunlight, and moves up in a circle, at a certain point in the chamber 3, the ball 12 moves under its own weight towards the crosspiece 13 and the hole 11 becomes completely open, and in the chamber 5, the ball 12 moves under its own weight towards the hole 11 and closes it, after which the suspension is heated by the sun's rays and air in the cavity 10, in the chamber 5, in the same way as in the chamber 2, a lifting force arises which creates a torque on the rotor 1, in addition to the torque from the chamber 2. With a further rotation of the rotor 1, the chamber 2 reaches its upper point circular motion and, going to the right side of the rotor 1, moves downward in a circle in the zone shaded by the screen 20, while the ball 12, having overcome the weight of pressing it to the hole 11 by air pressure in the cavity 10, opens the hole 11 and located in the cavity 10 of the chamber 2 heated air under the control of their membrane forces 9 rushes out through the hole 11, as a result of which a reactive force is created, which is directed in the direction of rotation of the rotor 1 and, acting on the chamber 2, creates a torque on the rotor 1, in addition to the torque from the lifting force of the chamber 5. At the same time the passage of the chamber 2 to the right side of the rotor 1, the camera 4, having passed the lower point of its circular motion, goes to the left side of the rotor 1 and moves upwards in a circle, while the same processes occur in the chamber 4 as I did in the chamber 5 when moving it to left st to the rotor 1. After the air leaves the cavity 10 of the chamber 2, its membrane 9 returns to a compressed state, and the external, cooler air through the hole 11 (or through an additional hole on the flange 8 with a locking device - not shown in the drawings) enters the cavity 10 of the cooling chamber 2, continuing its circular motion downward on the right side of the rotor 1.

Во время вращения ротора 1 экран 20 с противовесом 21 находятся в неизменном положении и не препятствуют вращению ротора 1, а камеры 2, 3, 4, 5, совершая круговое движение и переходя с одной стороны ротора 1 на другую, обеспечивают непрерывную работу теплового двигателя, при этом положение нагревательных поверхностей 17 подвесок 16 остается неизменным, а сами подвески 16 поворачиваются относительно камер и перемешивают воздух в полостях 10, что способствует теплообмену между подвесками 16 и воздухом.During the rotation of the rotor 1, the screen 20 with the counterweight 21 are in the same position and do not interfere with the rotation of the rotor 1, and the chambers 2, 3, 4, 5, making a circular motion and moving from one side of the rotor 1 to the other, provide continuous operation of the heat engine, the position of the heating surfaces 17 of the suspensions 16 remains unchanged, and the suspensions 16 themselves rotate relative to the chambers and mix the air in the cavities 10, which contributes to the heat exchange between the suspensions 16 and the air.

На фланце 8 может быть установлена наружная прозрачная оболочка для защиты мембраны 9 от внешних воздействий, причем, в оболочке должно быть выполнено отверстие для возможности движения воздуха через это отверстие при растяжении или сжатии мембраны 9.An outer transparent shell can be mounted on the flange 8 to protect the membrane 9 from external influences, moreover, a hole must be made in the shell to allow air to move through this hole when the membrane 9 is stretched or compressed.

Вместо мембраны 9 в камерах 2, 3, 4, 5 возможно использование сильфона, содержащего прозрачную часть.Instead of the membrane 9 in chambers 2, 3, 4, 5, it is possible to use a bellows containing a transparent part.

Заявленное изобретение позволяет повысить эффективность работы теплового двигателя.The claimed invention improves the efficiency of the heat engine.

Claims (1)

Тепловой двигатель, содержащий ротор, по окружности которого расположены теплообменные камеры с нагревательными поверхностями и отверстиями, заполненные рабочим веществом, рабочие элементы, взаимодействующие с рабочим веществом, отличающийся тем, что нагревательные поверхности выполнены на элементах, имеющих возможность поворота и расположенных внутри теплообменных камер, отверстия выполнены с возможностью соединения теллообменных камер с окружающей средой, а рабочие элементы содержат прозрачный участок.A heat engine comprising a rotor, around the circumference of which are heat-exchange chambers with heating surfaces and openings filled with a working substance, working elements interacting with a working substance, characterized in that the heating surfaces are made on elements that can be rotated and located inside the heat-exchange chambers, openings made with the possibility of connecting the telomenschambers with the environment, and the working elements contain a transparent area.
RU2017117940A 2017-05-23 2017-05-23 Heat engine RU2666708C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017117940A RU2666708C1 (en) 2017-05-23 2017-05-23 Heat engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017117940A RU2666708C1 (en) 2017-05-23 2017-05-23 Heat engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2666708C1 true RU2666708C1 (en) 2018-09-11

Family

ID=63580244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017117940A RU2666708C1 (en) 2017-05-23 2017-05-23 Heat engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2666708C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4173123A (en) * 1976-07-16 1979-11-06 Motorola, Inc. Optically driven solar engine
SU1180551A1 (en) * 1983-04-01 1985-09-23 Ленинградский Ордена Трудового Красного Знамени Технологический Институт Холодильной Промышленности Thermal-to-mechanical power converter
WO2012003021A1 (en) * 2010-07-01 2012-01-05 Twin Disc, Inc. Power generator using a wind turbine, a hydrodynamic retarder, and an organic rankine cycle drive
RU2451829C2 (en) * 2010-08-27 2012-05-27 Анатолий Тимофеевич Кожанов Thermal engine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4173123A (en) * 1976-07-16 1979-11-06 Motorola, Inc. Optically driven solar engine
SU1180551A1 (en) * 1983-04-01 1985-09-23 Ленинградский Ордена Трудового Красного Знамени Технологический Институт Холодильной Промышленности Thermal-to-mechanical power converter
WO2012003021A1 (en) * 2010-07-01 2012-01-05 Twin Disc, Inc. Power generator using a wind turbine, a hydrodynamic retarder, and an organic rankine cycle drive
RU2451829C2 (en) * 2010-08-27 2012-05-27 Анатолий Тимофеевич Кожанов Thermal engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4682582A (en) Solar energy collector and sun motor utilizing same
CA2651157A1 (en) Return and limited motion in energy capture devices
CN105928228A (en) Heliostat of double-push-rod structure
KR101980427B1 (en) Energy-saving equilibrium mechanism, rotating machine and method of implementation
RU2666708C1 (en) Heat engine
KR101133043B1 (en) A stirling engine generator
EP2860391B1 (en) Generator with vertical piston and reciprocal movement, with orientable blades and conversion of mechanical energy to electrical energy by means of a vertical solenoid device
JP2016537577A (en) Power transmission device
RU2367818C1 (en) Thermal engine
WO2000068545A1 (en) Drive mechanism and rotary displacer for hot air engines
US9598959B2 (en) Fluid expansion engine
US4014170A (en) Thermal engine
CN208596981U (en) A kind of servo brushless motor mounting seat
WO2012025916A1 (en) Wind energy harvesting method and apparatus
RU2451829C2 (en) Thermal engine
KR102568073B1 (en) Device for reversing a blade of a runner unit
SU1118799A1 (en) Hydraulic heat engine
US579654A (en) Hot-air engine
RU2388937C2 (en) Rotor machine
US4658703A (en) Method and apparatus for extracting heat and mechanical energy from a pressured gas
US536393A (en) Steam-engine
SU1216417A1 (en) Windmill
RU2707106C1 (en) Solar-wind motor
SU1044813A1 (en) Wind motor
CN208079652U (en) A kind of radiator for electromechanical equipment

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190524