SU1250700A1 - Тепловой двигатель - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к теплоэнергетике, а именно к устройствам преобразовани  низкопотенциальной тепловой энергии в механическую , и может быть использовано дл  привода механизмов с возвратно-гюсту- штельным движением.

Целью изобретени   вл етс  повышение КПД.

На фиг. 1 представлен предлагаемый тепловой двигатель в осевом разрезе, на котором лева  и права  части соответствуют крайним положени м штока отбора .мош.нос- ти; на фиг. 2 - уложенный по спирали трубопровод, соедин ющий резервуары про- тивоположпых жестких стенок рабочей камеры; на фиг. 3 - схема размеш,ени  эластичного капилл рно-пористого покрыти  на резервуаре, расположенном в зоне конденсации; на фиг. 4 - схема теплового двигател  с калорифером дл  охлаждени  нагревающей среды и с нусковым источником нагрева.

Тепловой двигатель содержи i KOjinyc 1 и размещенную в нем частично заполненную ле1 кокип щей текучей средой рабочую камеру 2 с зонами испарени  3 и конденсации 4. Камера 2 имеет эластичную стен ку в виде си.тьфона 5 и расположенные дру1 напротив друга, соответственно в зонах испарени  3 и конденсации 4, жесткие стенки 6 и 7, покрытые с внутренней стороны капилл рно-пористым материалом 8. Же- стенка 6 неподвижно соединена со ппоко.м 9 отбора мощности, а жестка  стенка 7 - с корнусом 1. Снаружи на корпусе 1 неподвижно установлен соосно сильфону 5 источник 10 охлаждени . В корпусе 1 уста- новлепа также охватываюпи  сильфон 5 камера 11 насоса дл  нагревающей среды с впускным 12 и выпускным 13 клапанами, образующа  источник нагрева. В капилл рно-пористом материале 8 на жесткой стенке 6 рабочей камеры 2 выполнена полость 14 с образванием закрытого резервуара 15, а на жесткой стенке 7 - полость 16 с образованием закрытого резервуара 17. Резервуары 15 и 17 противопо.южных жестких стенок 6 и 7 соединены между собой гибким транспортным элементом в виде неканил- ;| рного трубопровода 18. Резервуар 15, расположенный на стенке 6, неподвижно соединенной со щтком 9 отбора мощности, выполнен в виде обращенного во внутреннее нространство рабочей камеры 2 выступа 19 в форме цилиндра с возможностью контакта его торца 20 при минимальном об1)еме рабочей камеры 2 с резервуаром 17 противоположной жесткой стенки 7, расположенной в зоне 4 конденсации. Трубопр жод 18 (вариант устройства, нредставленный на фиг. 2) дл  уменьшени  его деформаций при перемещении жесткой стенки 6 уложен по спирали с диаметром витка большим, чем диаметр выступа 19, Стенка резервуара 17, расположенного в зоне 4 конденсации на участке контакта с нротивополож- ным резервуаром 15, дл  улучшени  контакта между резервуарами 15 и 17 в случае остаточного усталостного перекоса сильфона 5 может быть снабжена эластичным капил- л рно-нористым покрытием 21 (фиг. 3). Между HITOKOM 9 отбора моп;ности и корпусом 1 установлено уплотнение 22. В варианте устройства , представленном на фиг. 4, предлагаемый двигатель оснащен ох;1адителем на- 0 гревающей среды в виде соединенного с источником 10 охлаждени  калорифера 23 и донолнительным нусковым источником нагрева - электронагревателем 24.

Тепловой двигатель работает следующим образом.

В пачальпый момент времени, дл  которого положение элементов тенлового двигател  иредстав.тено на правой по;1овине чертежа (фиг. 1), резервуар 15 входит в соприкос0 новение с резервуаром 17. В результате этог(з конденсат легкокип щей текучей среды за счет капилл рных сил частично переходит из насыщенного им капилл рно-пористого материала 8 резервуара 17 в ный за нредыдущий период капилл рно-по- 1) материал 8 резервуара 15. В камере 1 I насоса находитс  нагревающа  среда, теплота которой затрачиваетс  на испарение легкокин н1ей текучей среды из канилл р- но-пористого материала 8 резервуара 15 в местах его соприкосновени  с нагреваемой жесткой стенкой 6 рабочей камеры 2. Давление наров легкокин щей текучей среды внутри сильфона 5 возрастает, и он раст гиваетс , поднима  шток 9. При этом вы- нускной клапан 13 открываетс , и нагре вающа  среда вытесн етс  из двигател , а резервуары 15 и 17 yд л ютc  друг от друга . По мере увеличени  давлени  внутри силь())она 5 и подъема iHKJKa 9 происходит осушение капилл рно-пористого материала 8 стенок резервуара 15 и увеличение перепада

0 давлений снаружи и внутри этого резервуара 15, а при подходе штока 9 к положению наибольшего выдвижени  его стенки резервуара 15 станов тс  проницаемыми дл  паров легко кин н ей текучей среды, причем проницаемость становитс  наибольшей при наиболь шем подъеме штока 9, когда жестка  стенка 6 соприкасаетс  с корнусом 1 (лева  половина двигател  на фиг. 1). Выпускной клапан 13 закрываетс . Пары легкокип щей текучей среды, проникающие внутрь резервуара 15, по гибкому некапилл рному трубопроводу 18 перетекают в резервуар 17, где конденсируютс , отдава  свою тен- . юту источнику 10 охлаждени , а образо- конденсат впитываетс  капилл рно-пористым материалом 8 резервуара 17.

5 Давление нара в рабочей камере 2 умень- П1аетс , в результате чего сильфон 5 сжимаетс , опуска  1НТОК 9. Под .действием разрежени  в камере 11 впускной клапан 12 открываетс , и нагревающа  среда втекает в камеру II. Однако ее тепло не передаетс  легкокип щей текучей среде, так как резервуар 15 осущен и проницаем дл  паров этой среды. Процесс сжати  сильфона 5 и соответственно перемещени  щтока 9 заканчиваетс  при соприкосновании осущенного резервуара 15 с насыщенным конденсатом резервуаром 17 и при перетекании части этого конденсата в капилл рно-пористый материал 8 резервуара 15 под действием капилл рных сил. При дальнейщем испарении конденсата из стенок резервуара 15 увеличиваетс  давление в камерах 2 и 11, в результате чего впускной клапан 12 закрываетс . Далее цикл работы двигател  вновь повтор етс . За все периоды работы двигател  резервуар 17  вл етс  непроницаемым дл  паров легкокип щей текучей среды, так как он все врем  насыщен ее конденсатом. Уп

лотнение 22 исключает подтечку нагревающей среды вдоль щтока 9. Запуск двигател  в работу из холодного состо ни  может быть осуществлен путем первоначального прогрева остывщей нагревающей среды с помощью пускового источника нагрева - электронагревател  24. КПД предлагаемого двигател  повыщаетс  по сравнению с известным за счет исключени  непроизводительных потерь тепла при переносе части паров легкокип щей текучей среды при ее нагреве в зону 4 конденсации и преждевременном переносе конденсата в зону 3 испарени . При подключении калорифера 23 по схеме, приведенной на фиг. 4, одна и та же среда используетс  как нагревающа  дл  зоны 3 испарени  и - после охлаждени  этой среды в калорифере 23 - как охлаждающа  среда дл  зоны 4 конденсации .

фиг.2

Ч JT

фиг.З

Г2

Claims (3)

1. ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий корпус, размещенную в нем частично заполненную легкокипящей текучей средой рабочую камеру с зонами испарения и конденсации и с эластичными и жесткими стенками, последние расположены напротив друг друга в зонах испарения и конденсации, покрыты с внутренней стороны капиллярно-пористым материалом и соединены между собой гибким тран спортным элементом, причем одна жесткая стенка неподвижно соединена со штоком отбора мощности, а другая — с корпусом, неподвижно установленный снаружи на корпусе соосно рабочей камере источник охлаждения и источник нагрева, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД он снабжен впускным и выпускным клапанами и установленной в корпусе охватывающей эластичные стенки камерой насоса для нагревающей среды, в капиллярно-пористом материале на каждой жесткой стенке выполнены полости с образованием закрытых резервуаров, гибкий транспортный элемент выполнен в виде некапиллярного трубопровода,посредством которого резервуары противоположных жестких стенок соединены между собой, резервуар, расположенный на стенке, неподвижно соединенной со штоком отбора мощности, выполнен в виде обращенного во внутреннее пространство рабочей камеры выступа, преимущественно в форме цилиндра, с возможностью контакта торца последнего при минимальном объеме рабочей камеры с резервуаром противоположной жесткой стенки, расположенной в зоне конденсации.

2. Двигатель по π. 1, отличающийся тем, что трубопровод уложен по спирали с диаметром витка большим, чем диаметр вы ступа.

3. Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что стенка резервуара, расположенного в зоне конденсации, на участке ее контакта с противоположным резервуаром снабжена эластичным капиллярно-пористым покрытием.

фиг /

SU ,..,1250700