RU2758887C1 - Thermodynamic engine - Google Patents
Thermodynamic engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2758887C1 RU2758887C1 RU2021104368A RU2021104368A RU2758887C1 RU 2758887 C1 RU2758887 C1 RU 2758887C1 RU 2021104368 A RU2021104368 A RU 2021104368A RU 2021104368 A RU2021104368 A RU 2021104368A RU 2758887 C1 RU2758887 C1 RU 2758887C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tube
- tubes
- rod
- flexible plate
- heat
- Prior art date
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)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к сфере энергетики.The invention relates to the field of energy.
Известно изобретение - «Камера переменного объема» (см. Рудякевич В.Е., Самуськов А.Е., Камера переменного объема, Авт. св. СССР №958658, МПК F01B 19/02, F04B 43/02, F15B 15/10, 1982 г., Бюл. №34), которое содержит корпус, подвижный шток, закрепленную по перифирии в корпусе и взаимодействующую в центре со штоком мембрану, отделяющую рабочую полость от штоковой, пружинные пластины, имеющие радиальные лепестки, причем с целью повышения надежности примыкающая к незакрепленным концам лепестков стенка штоковой выполнена конфузорной с уменьшающимся в направлении от мембраны периметром поперечного сечения, а периметр пружинных пластин в пакете выполнен уменьшающимся в направлении от мембраны и концы лепестков оперты на конфузрорную поверхность стенки штоковой полости.Known invention - "Chamber of variable volume" (see Rudyakevich V.E., Samuskov A.E., Chamber of variable volume, ed. St. USSR No. 958658, IPC F01B 19/02, F04B 43/02, F15B 15/10 , 1982, Bul. No. 34), which contains a body, a movable rod, fixed along the periphery in the body and a membrane interacting in the center with the rod, separating the working cavity from the rod, spring plates having radial petals, and in order to increase the reliability of the adjacent to the loose ends of the petals, the rod wall is made confuser with the cross-sectional perimeter decreasing in the direction from the membrane, and the perimeter of the spring plates in the package is made decreasing in the direction from the membrane and the ends of the petals are supported on the confuser surface of the rod cavity wall.
Недостатком данного изобретения является то, что изобретение имеет узкую сферу применения и не может рассматриваться как двигатель или энергетическая установка многоразового применения.The disadvantage of this invention is that the invention has a narrow scope and cannot be considered as a reusable engine or power plant.
Известно техническое решение - «Мембранный двигатель» (Воробьев А.Д., Воробьева Н.В, Козел Л.Г., Гришина М.С., Стасевич В.В., Самохвалова Л.А., Мембранный двигатель, Авт.свидетельство СССР №1620702. МПК F15B 15/10, 43/02. 15.01.91. Бюл. №2.), содержащее корпус, мембрану, связанную с подвижным штоком, рабочие полости, каналы подвода-отвода рабочей среды, опорные пластины, демпфер, втулки, пружины, осевые и радиальные каналы, регулируемый дроссель.Known technical solution - "Membrane engine" (Vorobiev A.D., Vorobieva N.V., Kozel L.G., Grishina M.S., Stasevich V.V., Samokhvalova L.A., Membrane engine, Author's certificate USSR No. 1620702. IPC F15B 15/10, 43/02. 01/15/91. Bulletin No. 2.), containing a body, a membrane associated with a movable rod, working cavities, channels for supplying and removing the working medium, support plates, a damper, bushings, springs, axial and radial channels, adjustable throttle.
Недостатком данного изобретения является невозможность получения бесплатной энергии и работы.The disadvantage of this invention is the impossibility of obtaining free energy and work.
Наиболее близкой технической разработкой является - «Оппозитный двигатель внутреннего сгорания» (см. Максимов В.П., Долматов Н.П., Кметь Е. А., Литвинцев С.А., Давиденко А.А., Оппозитный двигатель внутреннего сгорания, Патент РФ на ИЗ №2644318, МПК F01B 19/02, F02B 75/36, 2018 г., Бюл. №4), который содержит корпус, выполненный в виде противоположно расположенных камер сгорания с поперечным сечением прямоугольной формы, причем в каждой камере сгорания расположены система впрыска, система выпуска и свечи зажигания, в центре корпуса имеется также гибкая пластина, которая связана со штоком, концы которого взаимодействуют с маховиками.The closest technical development is - "Boxer internal combustion engine" (see Maksimov V.P., Dolmatov N.P., Kmet E.A., Litvintsev S.A., Davidenko A.A., Boxer engine, RF patent for IZ No. 2644318, IPC F01B 19/02, F02B 75/36, 2018, Bul. No. 4), which contains a body made in the form of oppositely located combustion chambers with a rectangular cross-section, and in each combustion chamber the injection system, the exhaust system and the spark plugs are located; in the center of the body there is also a flexible plate, which is connected to the rod, the ends of which interact with the flywheels.
Недостками данного изобретения являются: 1) загрязнение окружающей среды из-за выхлопных газов, выделяющихся при сгорании топлива; 2) невозможность получения работы и производства электрической энергии только за счет повышения температуры некоторых частей двигателя без процесса сгорания топлива.The disadvantages of this invention are: 1) environmental pollution due to exhaust gases released during the combustion of fuel; 2) the impossibility of obtaining work and generating electrical energy only by increasing the temperature of some parts of the engine without the process of fuel combustion.
Решаемая техническая проблема - существующие двигатели, в основном, работают со значительным влиянием на окружающую среду, включая выбросы выхлопных газов (двигатели внутреннего сгорания, воздушно-реактивные двигатели и т.д.), снижение мощности ветра и, как следствие, изменение климата (ветровые электростанции) и др.Solvable technical problem - existing engines generally operate with significant environmental impact, including exhaust emissions (internal combustion engines, air-jet engines, etc.), reduced wind power and, as a result, climate change (wind turbines power plants), etc.
Задача заявляемого изобретения - производство механической работы за счет перепада температур в некоторых частях ТД и в условиях гравитации за счет тепловой мощности окружающей среды и/или тепловых потоков от дополнительных источников тепла.The objective of the claimed invention is the production of mechanical work due to the temperature difference in some parts of the TD and in gravity due to the thermal power of the environment and / or heat flows from additional heat sources.
Решаемой задачей заявляемого изобретения является создание энергоэффективного двигателя, который может производить работу только за счет перепада температур в некоторых его частях и в условиях гравитации.The problem to be solved of the claimed invention is to create an energy efficient engine that can perform work only due to temperature differences in some of its parts and in gravity.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении коэффициента полезного действия двигателя с возможностью производства работы и энергии без загрязнения окружающей среды.The technical result to be achieved by the present invention is to increase the efficiency of the engine with the possibility of producing work and energy without polluting the environment.
Технический результат достигается тем, что в термодинамическом двигателе (ТД), содержащем корпус, шток, гибкую пластину, связанную со штоком, установлены опора, вал, подшипник, корпус, образованный трубками, расположенными радиально в теплоизолированной ступице, которая посажена на вал при помощи подшипника, кожух, способный поворачиваться на некоторый угол вокруг оси вращения корпуса и скрывающий несколько трубок в тени, предотвращая преждевременный нагрев трубок от тепла, поступающего извне, причем внутри каждой трубки находится рабочее вещество, способное расширяться в объеме при повышении температуры в определенных пределах от тепловых потоков, внутри каждой трубки установлено по одной пружине, жестко закрепленной на трубке и взаимодействующей с гибкой пластиной, на которой установлен груз, также внутри каждой трубки установлено по одному штоку, соединенному с гибкой пластиной и грузом. ТД может содержать редуктор, соединенный с корпусом и электрическим генератором для производства электрической энергии. ТД также может содержать резервуар с жидкостью для охлаждения нагретых трубок.The technical result is achieved by the fact that in a thermodynamic engine (TD), containing a housing, a rod, a flexible plate connected to the rod, a support, a shaft, a bearing, a housing formed by tubes located radially in a heat-insulated hub, which is mounted on the shaft by means of a bearing , a casing capable of pivoting at a certain angle around the axis of rotation of the body and hiding several tubes in the shade, preventing premature heating of the tubes from heat coming from outside, and inside each tube there is a working substance that can expand in volume when the temperature rises within certain limits from heat fluxes , one spring is installed inside each tube, rigidly fixed to the tube and interacting with the flexible plate on which the weight is installed; also, one rod is installed inside each tube, connected to the flexible plate and the weight. The TD may contain a gearbox connected to a housing and an electric generator to generate electrical energy. The TD may also contain a liquid reservoir for cooling the heated tubes.
Для пояснения технической сущности предлагаемого изобретения рассмотрим фиг. 1, 2, 3, 4, где: 1 - корпус, 2 - теплоизоляционная ступица, 3 -трубка, 4 - шток, 5 - пружина, 6 - гибкая пластина, 7 - рабочее вещество, 8 -подшипник, 9 - вал, 10 - груз, 11 - опора, 12 - кожух, 13 - тепловой поток, 14 - тепловой поток, 15 - резервуар с жидкостью, 16 - жидкость.To clarify the technical essence of the invention, consider FIG. 1, 2, 3, 4, where: 1 - housing, 2 - heat-insulating hub, 3 - tube, 4 - stem, 5 - spring, 6 - flexible plate, 7 - working substance, 8 - bearing, 9 - shaft, 10 - load, 11 - support, 12 - casing, 13 - heat flow, 14 - heat flow, 15 - reservoir with liquid, 16 - liquid.
На фигурах (рисунках) представлено следующее:The figures (pictures) show the following:
Фиг. 1 - Общий вид ТД;FIG. 1 - General view of the TD;
Фиг. 2 - Разрез трубки ТД;FIG. 2 - Section of the TD tube;
Фиг. 3 - Работа ТД, содержащего кожух;FIG. 3 - Operation of the TD containing the casing;
Фиг. 4 - Работа ТД, содержащего кожух, с охлаждением трубок в резервуаре с жидкостью.FIG. 4 - Operation of the TD, containing the casing, with the cooling of the tubes in the tank with the liquid.
Таким образом, ТД содержит корпус 1, выполненный в виде колеса, содержащего теплоизолированную ступицу 2 с посаженными на нее трубками 3 одинаковой массы и длины L (фиг. 1).Thus, the TD contains a
Трубки 3 могут быть изготовлены из высокопроводящего металла или металлического сплава, например, из меди, бронзы и т.п.(медь имеет коэффициент теплопроводности λ=389,6 Вт/(м⋅К)).
Внутри каждой трубки 3 герметично находится одно и то же рабочее вещество 7 с большим коэффициентом теплового расширения β.Inside each
- физическая величина, характеризующая относительное изменение объема или линейных размеров тела с увеличением температуры на 1 К при постоянном давлении. Имеет размерность обратной температуры. Различают коэффициенты объемного и линейного расширения (см. https://ru.wikipedia.org/wiki/Коэффициент_теплового_расширения). Например, для воды (в интервале температур от 20°С до 40°С) β=302⋅10-6 °С-1; для керосина β=960⋅10-6 °С-1; для спирта β=1080⋅10-6 °С-1; для эфира β=1600⋅10-6 °С-1. - a physical quantity characterizing the relative change in the volume or linear dimensions of the body with an increase in temperature by 1 K at constant pressure. Has the dimension of return temperature. Distinguish between the coefficients of volumetric and linear expansion (see https://ru.wikipedia.org/wiki/thermal_expansion_coefficient). For example, for water (in the temperature range from 20 ° С to 40 ° С) β = 302⋅10 -6 ° С -1 ; for kerosene β = 960⋅10 -6 ° С -1 ; for alcohol β = 1080⋅10 -6 ° С -1 ; for ether β = 1600⋅10 -6 ° С -1 .
На конце каждой трубки 3 герметично и жестко установлена гибкая пластина 6, на которой, в свою очередь, зафиксирован груз 10. Все грузы 10 в ТД абсолютно одинаковы по массе. Гибкая пластина 6 и груз 10 жестко соединены со штоком 4, который удерживается внутри трубки 3 и может двигаться в одном направлении. Также гибкая пластина 6 соединена с пружиной 5, которая установлена внутри трубки 3. Длина всех трубок L одинакова. Однако плечо L' может быть увеличено или уменьшено за счет перемещения груза 10 (фиг. 2).At the end of each
Корпус 1 посажен на вал 9 при помощи теплоизолированной ступицы 2 и подшипника 8. Конструкция ТД удерживается над поверхностью земли благодаря опоре 11, которая неподвижна. Опора 11 может быть выполнена в виде стержней, пластин, соединенных вместе, также содержит часть, сидящую на валу 9, и горизонтальную плоскость, контактирующую с землей (на фиг. не обозначены).The
ТД также содержит кожух 12 с возможностью поворота вокруг оси вращения корпуса 1 на некоторый угол (фиг. 3). Кожух 12 может быть выполнен полым и не задевает трубок 3 и грузов 10 при работе ТД. Основная функция кожуха 12 - предотвращение попадания значительной части теплового потока 13 или 14 на трубки 3, расположенные на противоположной стороне корпуса 1, с целью поддержания постоянной разницы температур между соосно расположенными трубками 3 (фиг. 3).TD also contains a
ТД может содержать резервуар 15 с жидкостью 16 с целью охлаждения трубок 3 при повороте корпуса 1 вокруг оси вращения корпуса 1 (фиг. 4).TD may contain a
Трубки не соединены с друг другом напрямую (фиг. 1, 3), так как соединены с теплоизолированной ступицей 2, изготовленной из материала с небольшим коэффициентом теплопроводности Я (например, λ≤0,25 Вт/(м⋅К)). Таким образом, исключается значительный теплоперенос от наиболее нагретых трубок к менее нагретым путем теплопроводности.The tubes are not directly connected to each other (Figs. 1, 3), since they are connected to a heat-insulated
Работа данного ТД:The work of this TD:
При поступлении солнечной радиации (излучения) в виде теплового потока 13 трубки 3, расположенные вне кожуха, воспринимают этот тепловой поток Q [Вт] и нагреваются (фиг. 3, 4). Рабочее вещество 7 внутри этих трубок быстро разогревается и расширяется, возникает сила, давящая на гибкие пластины 6 изнутри, пружины 5 растягиваются, а грузы 10 удаляются от центра вращения корпуса 1 в противоположную сторону на некоторое расстояние, при этом расстояние L' увеличивается. Чем больше температура рабочего вещества 7, тем на большее расстояние сдвигаются грузы 10, пружины растягиваются сильнее, а гибкие пластины 6 больше выгибаются (до определенного предела). Таким образом, плечи L' с одной стороны корпуса 1 больше, чем с другой (на фиг. 3 - плечи L' слева меньше, чем плечи L' справа). В связи с этим по законам механики моменты сил с одной стороны корпуса 1 становятся больше, чем моменты сил с другой стороны корпуса 1 относительно единого центра вращения, корпус 1 начинает поворачиваться на валу 9, далее происходит самопроизвольное вращение корпуса 1 (по часовой стрелке на фиг. 3). При попадании трубок 3 под кожух 12 солнечная радиация напрямую не действует на трубки 3, температура которых в связи с этим меньше, а значит, рабочее вещество 7 в этих трубках также менее нагрето. При снижении температуры внутри рабочего вещества 7 силы, действующие на гибкие пластины 6, уменьшаются, пружины 5 сжимаются, грузы 10 сдвигаются к центру вращения, тем самым, уменьшается расстояние L'.When solar radiation (radiation) arrives in the form of a
Таким образом, самопроизвольное движение корпуса 1 вокруг оси вращения корпуса 1 происходит благодаря тому, что с одной стороны при расширении рабочего вещества под влиянием нагрева грузы сдвигаются на большее расстояние от центра вращения, создавая большие моменты сил, чем с другой стороны корпуса.Thus, the spontaneous movement of the
С целью лучшего охлаждения трубок 3 и повышения эффективности ТД предлагается также охлаждать части трубок 3 при помощи жидкости 16 в резервуаре 15. То есть, при последующем повороте корпуса 1 вокруг оси вращения часть трубки 3 непосредственно контактирует с жидкостью 16 и отдает какое-то тепло Q (фиг. 4). Жидкость 16 может быть прохладной пресной водой с температурой менее, чем температура трубок 3. Резервуар 15 может быть как искусственно созданным, так и естественным (например, озеро, река, море и т.п.). Жидкость 16 в резервуаре 15 может оставаться неподвижной или двигаться с определенной массовой скоростью ρw [кг/(м2⋅с)] (при вынужденной конвекции охлаждение трубок происходит быстрее, чем при естественной).In order to better cool the
Необходимо отметить, что с целью расширения диапазона применения ТД возможно использовать тепловой поток 14, не связанный с солнечным излучением. Например, тепловой поток 14 может быть от продуктов сгорания на тепловых станциях, от паров воды, поднимающихся с поверхности охлаждаемой жидкости, и т.п. При этом возможен случай, когда ТД работает одновременно от нескольких тепловых потоков Q [Вт], например, 13 и 14.It should be noted that in order to expand the range of application of the TD, it is possible to use the
К корпусу 1 может быть подсоединен редуктор, генератор электрического тока или другие устройства (в описании и на фиг. - не показаны).A gearbox, an electric current generator or other devices (not shown in the description and in the figure) can be connected to the
Из всего вышесказанного можно сделать однозначный вывод: разработанный термодинамический двигатель позволяет получать работу и энергию без загрязнения окружающей среды и создания шума.From all of the above, an unambiguous conclusion can be drawn: the developed thermodynamic engine allows you to get work and energy without polluting the environment and creating noise.
Устройство является достаточно простым и может успешно применяться с целью выполнения работы, а также для производства электроэнергии в промышленности и в быту.The device is quite simple and can be successfully used for the purpose of performing work, as well as for generating electricity in industry and in everyday life.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021104368A RU2758887C1 (en) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | Thermodynamic engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021104368A RU2758887C1 (en) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | Thermodynamic engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2758887C1 true RU2758887C1 (en) | 2021-11-02 |
Family
ID=78466465
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021104368A RU2758887C1 (en) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | Thermodynamic engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2758887C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2360535A1 (en) * | 1973-12-05 | 1975-06-19 | Wilhelm Haeberle | Heat engine with rotary output - is driven by sequential expansion and contraction of wires under tension |
RU2022166C1 (en) * | 1992-10-07 | 1994-10-30 | Владислав Григорьевич Вохмянин | Thermal engine |
US20140290238A1 (en) * | 2013-03-21 | 2014-10-02 | Terry W. Thompson | Thermal expansion drive devices and related methods |
US9140144B2 (en) * | 2009-11-15 | 2015-09-22 | Dyverga Energy Corporation | Rotary gravity engine utilizing volatile material and low temperature heat sources |
-
2021
- 2021-02-19 RU RU2021104368A patent/RU2758887C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2360535A1 (en) * | 1973-12-05 | 1975-06-19 | Wilhelm Haeberle | Heat engine with rotary output - is driven by sequential expansion and contraction of wires under tension |
RU2022166C1 (en) * | 1992-10-07 | 1994-10-30 | Владислав Григорьевич Вохмянин | Thermal engine |
US9140144B2 (en) * | 2009-11-15 | 2015-09-22 | Dyverga Energy Corporation | Rotary gravity engine utilizing volatile material and low temperature heat sources |
US20140290238A1 (en) * | 2013-03-21 | 2014-10-02 | Terry W. Thompson | Thermal expansion drive devices and related methods |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2660716C2 (en) | Improved organic rankine cycle decompression heat engine | |
Howard et al. | Modeling of dish-Stirling solar thermal power generation | |
US9273554B2 (en) | High efficiency energy conversion | |
CN102797589A (en) | Supercritical fluid-type external-combustion heat engine | |
RU2758887C1 (en) | Thermodynamic engine | |
Wu et al. | Design and parametric analysis of linear Joule-cycle engine with out-of-cylinder combustion | |
Mason et al. | Characterization of a solar-powered fluidyne test bed | |
US12049876B2 (en) | Temperature differential engine | |
US9598959B2 (en) | Fluid expansion engine | |
Zhang et al. | Combustion simulation and key parameter optimization for opposite axial piston engine in small-scale | |
Kwasi-Effah et al. | Stirling Engine Technology: A Technical Approach to Balance the Use of Renewable and Non-Renewable Energy Sources | |
CN104047816A (en) | Rotating power mechanical device | |
Maier et al. | Stirling engine | |
WO2014000072A1 (en) | Heat engine operating in accordance with carnot's thermodynamic cycle and control process | |
ĎURčAnSKý et al. | Modelling and application of Stirling engine with renewable sources in electricity production | |
Matusov et al. | Structural design of Stirling engine with free pistons | |
Mahmood et al. | Fabrication of Stirling Engine and study its characteristics | |
ES1278919U (en) | ISOTHERMAL FORCE GENERATOR (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) | |
Ferreira et al. | Analysis of the geometrical parameters of thermal components in a stirling engine | |
Guo et al. | Flow field analysis of a turbo expander based on organic Rankine cycle for geothermal power system simulation. | |
KR102050556B1 (en) | Geerator system for driving orc turbine genetor from hot water using wind and solar | |
Yeongmin et al. | Thermal-flow analysis of a simple LTD (Low-Temperature-Differential) heat engine | |
Chouder et al. | A variant of the Fluidyne: the liquid piston ERICSSON engine | |
Zhang et al. | Dynamic characteristic of swash-plate mechanism applied in quasi-free-piston generator | |
Shchinnikov et al. | Experimental estimation of surface heat transfer coefficient for air-cooled internal combustion engine |