UA125054C2 - Ротикуляційний термодинамічний пристрій - Google Patents

Ротикуляційний термодинамічний пристрій Download PDF

Info

Publication number
UA125054C2
UA125054C2 UAA202005530A UAA202005530A UA125054C2 UA 125054 C2 UA125054 C2 UA 125054C2 UA A202005530 A UAA202005530 A UA A202005530A UA A202005530 A UAA202005530 A UA A202005530A UA 125054 C2 UA125054 C2 UA 125054C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
rotor
chamber
axis
fluid medium
hole
Prior art date
Application number
UAA202005530A
Other languages
English (en)
Inventor
Джонатан Фентон
Original Assignee
Фіт'Ю Лімітед
Фит'Ю Лимитед
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 Фіт'Ю Лімітед, Фит'Ю Лимитед filed Critical Фіт'Ю Лімітед
Publication of UA125054C2 publication Critical patent/UA125054C2/uk

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/08—Rotary pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C11/00—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type
    • F01C11/002—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type of similar working principle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/008—Driving elements, brakes, couplings, transmissions specially adapted for rotary or oscillating-piston machines or engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C9/00—Oscillating-piston machines or engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C9/00—Oscillating-piston machines or engines
    • F01C9/005—Oscillating-piston machines or engines the piston oscillating in the space, e.g. around a fixed point
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B11/00—Compression machines, plants or systems, using turbines, e.g. gas turbines
    • F25B11/02—Compression machines, plants or systems, using turbines, e.g. gas turbines as expanders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/02—Arrangements of bearings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Hydraulic Motors (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Soil Working Implements (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)

Abstract

Ротикуляційний термодинамічний пристрій (100), який має першу секцію (111) для потоку плинного середовища та другу секцію (115) для потоку плинного середовища. Перша секція (111) для потоку плинного середовища виконана з можливістю проходження плинного середовища між першим отвором (114а) і другим отвором (114b) крізь першу камеру (134а). Друга секція (115) для потоку плинного середовища виконана з можливістю проходження плинного середовища між третім отвором (116a) і четвертим отвором (116b) крізь другу камеру (134, 234b). Другий отвір (114b) сполучається з третім отвором (116a) для пропуску плинного середовища крізь перший теплообмінник (302a).

Description

Винахід стосується ротикуляційного термодинамічного пристрою.
Зокрема, винахід стосується термодинамічного пристрою, що працює як тепловий насос та/або тепловий двигун.
Рівень техніки
Звичайні теплові насоси і теплові двигуни, які стискають і розширюють робоче плинне середовище, часто включають насос для стиснення робочого плинного середовища і турбіну для розширення плинного середовища. Це пояснюється тим, що найбільш ефективні звичайні термодинамічні детандери (розширювачі), як правило, є обертального типу (наприклад, турбіни) і, як правило, обмежуються коефіцієнтом розширення на одній ступені 3:1.
Для оптимізації продуктивності системи швидкість роботи турбіни, як правило, роблять вище, ніж швидкість роботи насоса. Отже, насос і турбіна мають тенденцію бути різних типів і обертаються незалежно один від одного, щоб вони могли працювати з різними швидкостями.
Крім того, звичайні системи насосів і турбін вимагають відповідних швидкостей роботи, щоб максимально підвищити їх ефективність. Сама природа більшості систем означає, що вони, як правило, оптимізовані для відносно вузького робочого діапазону, а робота поза цим діапазоном може призвести до високої неефективності або неприйнятного зносу компонентів.
Це означає, що для відомого теплового насоса або відомого теплового двигуна потрібен великий перепад температур для досягнення досить високих швидкостей роботи, а це означає, що такі пристрої не можуть працювати в умовах, де доступні лише більш низькі перепади температур. Це обмежує ефективність таких відомих пристроїв.
Отже, вкрай бажано створити тепловий насос або двигун, які можуть працювати в широкому діапазоні робочих швидкостей та/або перепадів температур з меншими обмеженнями, меншими втратами та більшою ефективністю.
Суть винаходу
Згідно з цим винаходом передбачено пристрій і спосіб, які викладено в незалежних пунктах формулі винаходу, яка додається. Інші особливості винаходу будуть зрозумілі із залежних пунктів формули винаходу та подальшого опису.
Відповідно, виконаний ротикуляційний термодинамічний пристрій (100), що має: першу секцію (111) для потоку плинного середовища, яка включає: першу частину (118) вала, яка
Зо визначає, і обертається навколо, першу вісь (130) обертання; першу вісь (120), яка визначає другу вісь (132) обертання, причому, перша частина (118) вала проходить крізь першу вісь (120); перший поршневий елемент (122а), передбачений на першій частині (118) вала, причому, перший поршневий елемент (122а) проходить від першої осі (120) до віддаленого кінця першої частини (118) вала; перший ротор (119)) на першій осі (120); причому, перший ротор (119) містить: першу камеру (134а), перший поршневий елемент (122а), що простягається крізь першу камеру (134а); стінку першого корпуса, що прилягає до першої камери (134а), причому, перший отвір (114а) і другий отвір (1146) в стінці корпусу виконані так, що кожен сполучається з першою камерою (134а) для пропуску плинного середовища; при цьому: перший ротор (119) і перша вісь (120) обертаються з першою частиною (118) вала навколо першої осі (130) обертання; і перший ротор (119) хитається навколо осі (120) навколо другої осі (132) обертання, щоб дозволити першому ротору (119) хитатися відносно першого поршневого елемента (122а) при обертанні першого ротора (119) навколо першої осі (130) обертання; при цьому, перша секція (111) для потоку плинного середовища виконана з можливістю проходження плинного середовища між першим отвіром (114а) і другим отоїром (1146) крізь першу камеру (134а); пристрій, додатково має другу секцію (115) для плинного середовища, яка містить: другу камеру (134р, 2345), другу стінку корпусу, що прилягає до другої камери (13460, 2346), третій отвір (11ба) і четвертий отвір (1165), передбачені у другій стінці корпусу, і кожен сполучається для пропуску плинного середовища з другою камерою (13465, 234Б) так, що друга секція (115) для потоку плинного середовища виконана з можливістю проходження плинного середовища між третім отвором (116ба) і четвертим отвором (1165) крізь другу камеру (134, 2345); другий отвір (1146) сполучається для пропуску плинного середовища з третім отвіром (116ба) крізь перший теплообмінник (302а).
Друга вісь (132) обертання може бути суттєво перпендикулярна до першої осі (130) обертання.
Перший ротор (119) може мати другу камеру (13460). Перший поршневий елемент (122а) може простягатися з одного боку першої осі (120) уздовж першої частини вала (118). Другий поршневий елемент (1225) може простягатися з іншого боку першої осі (120) уздовж першої частини вала (118), крізь другу камеру (134Б), щоб дозволити першому ротору (119) хитатися відносно другого поршневого елемент (12205), коли перший ротор (119) обертається навколо 60 першої осі (130) обертання.
Четвертий отвір (1165) може сполучатись для пропуску плинного середовища з першим отвіром (114а) через другий теплообмінник (З30ба).
Об'ємна пропускна здатність першої камери (134а) першого ротора може бути фактично однаковою, меншою або більшою, ніж об'ємна пропускна здатність другої камери (134бБ) першого ротора.
Перша частина (118) вала, перша вісь (120) і перший поршневий елемент (елементи) (122а, 1225) можуть бути зафіксовані один відносно одного.
Пристрій (200) може додатково мати: другий ротор (219), що має другу камеру (234Б), другу частину (218) вала, що обертається навколо першої осі (130) обертання; причому, друга частина (218) вала з'єднана з першою частиною (118) вала таким чином, що перша частина (118) вала і друга частина (218) вала можуть обертатися разом навколо першої осі (130) обертання. Також може бути передбачена друга вісь (220), яка визначає третю вісь (232) обертання, другу частину (218) вала, що простягається крізь другу вісь (220); другий поршневий елемент (2225), передбачений на другій частині (218) вала, другий поршневий елемент (2225) простягається від другої осі (220) у напрямку до віддаленого кінця другої частини (218) вала; другий ротор (219) знаходиться на другій осі (220); другий поршневий елемент (2226) простягається через другу камеру (2345); при цьому: другий ротор (219) і друга вісь (220) можуть обертатися разом з другою частиною (218) вала навколо першої осі (130) обертання; а другий ротор (219) може хитатися навколо другої осі (220) навколо третьої осі (232) обертання, щоб другий ротор (219) мав можливість хитатися відносно другого поршневого елемента (222), коли другий ротор (219) обертається навколо другої осі (130) обертання.
Третя обертова вісь (232) може бути суттєво перпендикулярною до першої осі (130) обертання.
Перший ротор (119) може мати: другу камеру (1346) першого ротора, перший поршневий елемент (122а), що простягається від одного боку першої осі (120) уздовж першої частини вала (118); і другий поршневий елемент (1220), що простягається від іншого боку першої осі (120) уздовж першої частини (118) вала, поперек першої камери другого вала (134р), щоб дозволити першому ротору (119) хитатися відносно другого поршневого елемента (1220), коли перший ротор (119) обертається навколо першої осі (130) обертання. Другий ротор (219) може мати: 0) другу камеру (234а) другого ротора, другий поршневий елемент (2220), що простягається від одного боку другої осі (220) уздовж другої частини (218) вала; і перший поршневий елемент (22г2а) другого ротора простягається від іншого боку другої осі (220) вздовж другої частини (218) вала, поперек першої камери (234а) другого ротора, щоб другий ротор (219) мав можливість хитатися відносно першого поршневого елемента (222а) другого ротора, коли другий ротор (219) обертається навколо першої осі (130) обертання. Друга камера (1345) першого ротора може сполучатись для пропуску плинного середовища з: п'ятим отвіром (114с) і шостим отвіром (1144), тим самим утворюючи першу секцію (111) для потоку плинного середовища, яка виконана для проходження плинного середовища між п'ятим отвіром (114с) і шостим отвором (1144) крізь другу камеру (1345) першого ротора; перша камера (234а) другого ротора сполучається для пропуску плинного середовища з сьомим отвіром (116бс) і восьмим отвіром (1164), таким чином утворюючи другу секцію (115) для потоку плинного середовища, виконану з можливістю проходження плинного середовища між сьомим отвіром (116бс) і восьмий отвір (1164) крізь другу камеру (234Б) другого ротора; причому, шостий отвір (1144) сполучається для пропуску плинного середовища з сьомим отвором (116с), крізь перший теплообмінник (302а).
Восьмий отвірів (1164) може сполучатись для пропуску плинного середовища і з п'ятим отвором (114с) крізь другий теплообмінник (З0ба).
Четвертий отвір (1165) може сполучатись для пропуску плинного середовища з першим отвором (114а) крізь другий теплообмінник (30ба).
Перша камера (134а) і друга камера (134р) першого ротора (119) можуть мати фактично однакову об'ємну пропускну здатність; перша камера (234а) і друга камера (2340) другого ротора (219) мають суттєво однакову об'ємну пропускну здатність; об'ємна пропускна здатність перших камер ротора (134а, 134) суттєво однакова, менша або більша, ніж об'ємна пропускна здатність камер (234а, 234Б) другого ротора.
Перша частина (118) вала може бути безпосередньо з'єднана з другою частиною (218) вала таким чином, що перший ротор (119) і другий ротор (219) можуть працювати тільки при однаковій швидкості.
Друга частина (218) вала, друга вісь (220) та другий поршневий елемент (елементи) (222а, 222) можуть бути зафіксовані один відносно одного.
Перший теплообмінник (302а) може працювати як поглинач тепла для видалення теплової бо енергії з плинного середовища, що проходить крізь нього.
Другий теплообмінник (30ба) може працювати як джерело тепла для додавання теплової енергії в плинне середовище, що проходить крізь нього.
Перший теплообмінник (302а) може мати камеру (810), функціонуючу для забезпечення потоку плинного середовища між першою секцією (112) для потоку плинного середовища та другою секцією (115) для потоку плинного середовища, і інжектор (812), виконаний з можливістю впорскування кріогенного агента в камеру (810) таким чином, щоб теплова енергія передавалася від плинного середовища в кріогенний агент.
Перший теплообмінник (302а) може працювати як джерело тепла для додавання теплової енергії в плинне середовище, що проходить крізь нього.
Другий теплообмінник (30ба) може працювати як поглинач тепла для видалення теплової енергії з плинного середовища, що проходить крізь нього.
Перший теплообмінник (302а) може мати: камеру згоряння, функціонуючу при безперервному горінні.
Кожна камера (134а, 13460, 234а, 2340) може мати отвір (36); і кожен відповідний поршневий елемент (122а, 1220, 22г2а, 2220) простягається від відповідної осі (20) поперек відповідної камери до відповідного отвору (36).
Пристрій може додатково мати: активатор хитання, який може функціонувати для хитання ротора (119, 219) навколо осі (120, 220); причому, активатор хитання має: перший напрямний елемент (52) на роторі (119, 219), і другий напрямний елемент (50) на корпусі (112); перший напрямний елемент (52) може працювати разом з другим напрямним елементом (50) для хитання ротора (119, 219) навколо осі (120, 220).
Щонайменше, один з першого напрямного елемента (52) та другого напрямного елемента (50) може мати електромагніт, здатний магнітно з'єднуватися з іншим першим напрямним елементом (52) та другим напрямним елементом (50).
Пристрій може додатково мати: активатор хитання, який може працювати для хитання ротора (119, 219) навколо осі (120, 220); причому, активатор хитання має перший напрямний елемент (52) на роторі і другмий напрямний елемент (50) на корпусі (112); перший напрямний елемент (52) є формою, сумісною з другим напрямним елементом (50); і один з першого або другого напрямних елементів визначає шлях (50), в якому інший з першого або другого
Зо напрямних елементів (52) обмежений для слідування по ньому; інший з першого або другого напрямного елемента (52) має елемент (820) обертання, який функціонує для зачеплення з шляхом (50) та обертання, коли він рухається вздовж шляху (50).
Джерело тепла може додатково містити речовину, що проходить по каналу (303) у перший теплообмінник 302а, при цьому, пристрій (1000) забезпечує охолодження речовини.
Плинне середовище, що проходить крізь пристрій, може містити повітря.
В деяких прикладах пристрій має двигун (308), з'єднаний з першою частиною 118 вала, виконаною з можливістю приводу ротора (119) навколо першої осі (130) обертання.
Двигун (308) може бути реверсивним, так, що, коли двигун виконаний з можливістю приводити в рух перший ротор (119) навколо першої осі (130) обертання, перший теплообмінник (З30г2а) працює як джерело тепла для передачі тепла від речовини до плинного середовища, а коли двигун виконаний з можливістю приводити в рух ротор (119) навколо першої осі (130) обертання в другому напрямку, протилежному першому напрямку, перший теплообмінник (З0г2а) функціонує як поглинач тепла для передачі тепла від плинного середовища до речовини.
Другий напрямний елемент (550) може мати опорно-поворотне кільце (527), виконане з можливістю утримувати щонайменше частину підшипника (529), з'єднаного з корпусом.
Перший напрямний елемент (552) може мати палець, виконаний з можливістю входження в опорно-поворотне кільце (527).
В одному варіанті здійснення передбачений ротикуляційний термодинамічний пристрій (100), що має першу секцію (111) для потоку плинного середовища, що включає: першу частину (118) вала, яка визначає і може обертатися навколо першої осі (130) обертання; вісь (120), що визначає другу вісь (132) обертання, причому, перша частина (118) вала, простягається крізь першу вісь (120); перший поршневий елемент (122а), передбачений на першій частині (118) вала, який простягається від першої осі (120) до віддаленого кінця першої частини (118) вала; перший ротор (119)) на першій осі (120), який має: першу камеру (134а), перший поршневий елемент (122а), що простягається поперек першої камери (134а); стінку першого корпуса, що прилягає до першої камери (134а), перший отвір (114а) і другий отвір (1140), передбачені в стінці корпусу і кожен сполучається для пропуску плинного середовища з першою камерою (134а); причому, перший ротор (119) і перша вісь (120) можуть обертатися з першою частиною (118) вала навколо першої осі (130) обертання; і перший ротор (119) може хитатися навколо осі бо (120) навколо другої осі (132) обертання, щоб дозволити першому ротору (119) хитання відносно першого поршневого елемента (122а) при обертанні першого ротора (119) навколо першої осі (130) обертання; таким чином, перша секція (111) для потоку плинного середовища виконана з можливістю проходження плинного середовища між першим отвором (114а) і другим отвором (114р) крізь першу камеру (134а). Пристрій додатково має другу секцію (115) для потоку плинного середовища, яка має: другу камеру (1340, 234р), другий поршневий елемент (1225), який простягається від іншого боку першої осі (120) уздовж першої частини (118) вала; другий поршневий елемент (1220), що простягається крізь другу камеру (134Б6). Щоб дозволити першому ротору (119) хитатися відносно другого поршневого елемента (1220), коли перший ротор (119) обертається навколо першої осі (130) обертання, друга стінка корпусу, що прилягає до другої камери (1345, 2345), третій отвір (116ба) і четвертий отвір (1160) забезпечений у другій стінці корпусу кожен сполучається для пропуску плинного середовища з другою камерою (1346, 2340), так що друга секція (115) для потоку плинного середовища виконана з можливістю проходження плинного середовища між третім отвіром (116ба) і четвертим отвіром (1166Б)) крізь другу камеру (134, 2340). Причому, перша секція (111) і друга секція (115) для потоків плинного середовища є двома боками першого ротора (119), і одна з першої секції (111) для потоку плинного середовища і другої секції (115) для потоку плинного середовища функціонує як компресор, а інша з першої секції (111) для потоку плинного середовища і другої секції (115) для потоку плинного середовища функціонує як детандер, при цьому, другий отвір (114бБ) сполучається для пропуску плинного середовища з третім отвіром (11ба) крізь перший теплообмінник (302а).
Отже, може бути передбачений пристрійздатний втягувати і розширяти плинне середовище і який може бути виконаний як тепловий насос для відведення тепла з системи (наприклад, холодильника) або виконаний як тепловий двигун для вилучення енергії з робочого плинного середовища для забезпечення обертання на виході.
Секція нагнітання (наприклад, насос) і розширювальна секція (наприклад, турбіна) цього пристрою можуть підтримувати свою оптимальну ефективність при близьких швидкостях і бути виконані як єдиний набор механічних елементів, розміщених всередині загального пристрою.
Отже, пристрої за винаходом можуть бути суттєво термодинамічно ідеальними.
Пристрій може мати серцевинний елемент, що має зв'язані камери нагнітання та
Зо розширення, визначені стінками спільного ротора. Ротор встановлений з можливістю хитання відносно обертового поршня. Отже, цей пристрій забезпечує позитивну нагнітальну систему, яка функціонує та діє при меншій швидкості обертання, ніж приклади відповідного рівня техніки.
Система також може функціонувати на швидкостях, еквівалентних швидкостям у прикладах відповідного рівня техніки.
Серцевинні елементи можуть бути описані як "ротикулятор", оскільки ротор в цьому описі здатен "обертатись" і одночасно "хитатись", наприклад, як описано в заявці РСТ/5В2016/052429 (Опубліковано як М/О02017/089740). Тобто створено тепловий двигун або тепловий насос, що має "ротикуляційний пристрій".
Отже, ротикуляція та поняття "ротикуляя" означають пристрій, у якому одне тіло (наприклад, ротор) обертається і одночасно, описуючи тривимірний просторовий рух, який може бути застосовано для виконання об'ємної "роботи" одночасно та поступального руху з обертанням.
Отже, пристрій забезпечує точне керування кількома об'ємними камерами в межах одного механічного пристрою. Враховуючи це, маємо менші механічні втрати в об'ємних камерах та вищу ефективність пристрою у порівнянні з відомими пристроями.
Таким чином, винахід стосується пристрою, здатного як до примусового нагнітання, так і до абсолютного вакуумування його робочих об'ємів, що є характерним для "ідеального" детандера/ компресора/насоса, що забезпечують високий коефіцієнт розширення/стиснення, ніж відомі пристрої.
Пристрій є таким, що функціонує одночасно і для розширення робочого плинного середовища, і для стиснення та/або нагнітання того ж самого робочого плинного середовища.
Таким чином, тепловий двигун за винаходом може працювати з меншим перепадом тепла, утилізуючи тепло при більш низькій температурі, ніж у прикладах відповідного рівня техніки.
Оскільки перша секція для потоку плинного середовища та друга секція для потоку плинного середовища (наприклад, секції розширення та нагнітання) пов'язані між собою, тепловий насос за винаходом суттєво є більш ефективним, ніж у прикладах відповідного рівня техніки, оскільки розширення плинного середовища використовується для приводу секції нагнітання / помпування /стискання, тим самим забезпечуючи зовнішній вхідний двигуна меншої потужності.
Отже, пристрій за винаходом може ефективно працювати в широкому діапазоні умов, дозволяючи забезпечувати умови, які є недоступними для пристроїв відомого рівня техніки, бо 60 вони потребують більшої енергії для виконання таких же умов роботи.
Короткий опис креслень
Приклади цього винаходу тепер будуть описані з посиланням на додані креслення, на яких: на Фіг. 1 показано у розібраному вигляді частини прикладу пристрою, який включає роторний вузол і корпус, згідно з цим винаходом;
Фіг. 2 - зовнішній вигляд пристрою в перспективі за цим винаходом з іншим корпусом і підключенням у порівнянні з показаним на Фіг. 1;
Фіг. З - вигляд в перспективі "напівпрозорий" зібраний пристрій на Фіг. 1; на Фіг. 4 більш детально показано роторний вузол на Фіг. 1;
Фіг. 5 - ротор роторного вузла на Фіг. 4;
Фіг. 6 - вигляд з торця роторного вузла на Фіг. 4;
Фіг. 7 - вигляд з торця ротора на Фіг. 5;
Фіг. 8 - вигляд у перспективі осі роторного вузла;
Фіг. 9 - вигляд у перспективі вала роторного вузла;
Фіг. 10 - збірка осі на Фіг. 8 і вала на фіг. 9;
Фіг. 11 - вигляд корпусу Фіг. 1 з деталлю всередині, показаною пунктирними лініями;
Фіг. 12 - внутрішній вигляд корпусу, показаного на Фіг. 11;
Фіг. 13 - внутрішній вигляд корпусу ротора на Фіг. 2;
Фіг. 14 - альтернативний приклад ротора;
Фіг. 15 - перший приклад теплового насоса з відкритим контуром за винаходом, прийнятний для холодильного пристрою;
Фіг. 16 - другий приклад теплового насоса з відкритим контуром за винаходом, прийнятний для холодильного пристрою;
Фіг. 17, 18 - альтернативний засіб забезпечення об'ємів ротора, які можуть утворювати частину теплових насосів на Фіг. 16, 16 відповідно, або частину теплових двигунів додаткових прикладів за винаходом;
Фіг. 19 - перший приклад теплового двигуна із замкнутим контуром за винаходом, придатного для, але не обмежуючись цим, пристрою збирання енергії;
Фіг. 20 - другий приклад теплового двигуна із замкнутим контуром за винаходом, придатного для, але не обмежуючись цим, пристрою для збирання енергії;
Зо Фіг. 21 - перший приклад теплового двигуна з відкритим контуром за винаходом, придатного для, але не обмежуючись цим, пристрою генеруваннації потужності;
Фіг. 22 - другий приклад теплового двигуна з відкритим контуром за винаходом, придатного для, але не обмежуючись цим, пристрою генеруванняї потужності;
Фіг. 23 - третій приклад теплового двигуна з відкритим контуром за винаходом, придатного для, але не обмежуючись цим, пристрою генерування потужності;
Фіг. 24 - четвертий приклад теплового двигуна з відкритим контуром за винаходом, придатного для, але не обмежуючись цим, пристрою генеруванням потужностії;
Фіг. 25 - приклад теплового насоса з відкритим контуром за винаходом, придатним для холодильного пристрою;
Фіг. 26 - приклад альтернативного роторного вузла у розібраному вигляді; і
Фіг. 27А і 27В - вид збоку і поперечний переріз роторного вузла Фіг. 26.
Детальний опис
Пристрій і спосіб його роботи за цим винахом описані нижче.
Зокрема, винахід стосується пристрою, що включає ротикуляційний термодинамічний пристрій, який може працювати як тепловий насос та/або тепловий двигун.
Тобто пристрій придатний для застосування як частина робочого пристрою, що працює з плинним середовищем, як тепловий насос та/або тепловий двигун. Описані основні елементи пристрою, а також приклади застосувань, що не є обмежуючими, в яких пристрій може бути використаний.
Термін "плинне середовище" застосовується у своєму звичайному значенні, наприклад: рідина, газ, пара або комбінація рідини, газу та/або пари, або матеріал, який поводить себе як плинне середовище.
На Фіг. 1 показаний вигляд внутрішньої частини 10 пристрою у роз'єднаному стані за винаходом. Елементи внутрішньої частини 10 показані на Фіг. 1-14, 17, 18, а на Фіг. 15, 16, 19-24 показано, як внутрішня частина 10 поєднується з іншими елементами для отримання теплового насоса та/або теплового двигуна за винаходом. Внутрішня частина має корпус 12 і роторний вузол 14. На Фіг. 2 показаний альтернативний приклад корпусу 12, коли він закритий навколо роторного вузла 14.
У прикладі, показаному на Фіг. 1, корпус 12 розділений на дві частини 12а, 126, які закриваються навколо роторного вузла 14. Однак в альтернативному варіанті корпус може бути виготовлений з більш, ніж двох частин та/або розділений по-іншому, ніж показано на фіг. 1.
Роторний вузол 14 включає ротор 16, вал 18, вісь 20 і поршневий елемент 22. Корпус 12 має стінку 24, яка визначає порожнину 26, ротор 16 може обертатися і хитатися всередині порожнини 26.
Вал 18 визначає першу вісь 30 обертання і може обертатися навколо неї Вісь 20 простягається навколо вала 18. Вісь простягається під кутом до вала 18. Додатково, вісь визначає другу вісь 32 обертання. Іншими словами, вісь 20 визначає другу вісь 32 обертання, а вал 18 проходить крізь вісь 20 під кутом до осі 20. Поршневий елемент 22 змонтовано на валу 18.
У наведених прикладах пристрій має два поршневих елемента 22, тобто перший і другий поршневі елементи 22. Ротор 16 також визначає дві камери З34а, Юр, одна діаметрально протилежна іншій, з обох боків ротора 16.
У прикладах, коли пристрій є частиною пристрою для стиснення плинного середовища, кожна камера 34 може бути виконана як камера стиснення. Аналогічно, у прикладах, де пристрій є пристроєм нагнітання плинного середовища, кожна камера 34 може бути виконана як камера витіснення У прикладах, в яких пристрій є пристроєм розширення плинного середовища, кожна камера 34 може бути виконана як камера розширення або дозування.
Хоча поршневий елемент 22 може фактично бути єдиною частиною, яка простягається повністю крізь роторний вузол 14, таке рішення фактично означає, що кожна камера 34 забезпечена поршневим елементом 22. Тобто, хоча поршневий елемент 22 може мати тільки одну частину, він може утворювати дві секції 22 поршневого елемента, по одній з кожного боку роторного вузла 14.
Інщшими словами, перший поршневий елемент 22 простягається від одного боку осі 20 вздовж вала 18 у напрямку до одного боку корпусу 12, а другий поршневий елемент 22 простягається від іншого боку осі 20 вздовж вала 18 у напрямку до іншого боку корпуса 12.
Ротор 16 має першу камеру 34а, що має перший отвір 36 з одного боку роторного вузла 14, і другу камеру 34Фб, що має другий отвір 36 з іншого боку роторного вузла 14. Ротор 16
Зо розміщений на осі 20, при цьому ротор 16 має можливість хитатися відносно осі 20 навколо другої осі 32 обертання. Поршневий елемент 22 простягається від осі 20 крізь камери З4а, 345 до отворів 36. Невеликий зазор утримується між краями поршневого елемента 22 і стінкою ротора 16, яка визначає камеру 34. Зазор може бути досить малим, щоб забезпечити ущільнення між краями поршневого елемента 22 і стінкою ротора 16, яка визначає камеру 34.
Альтернативно, або додатково, між поршневими елементами 22 і стінкою ротора 16, яка визначає камеру 34, можуть бути передбачені ущільнювальні елементи.
Камери 34 визначаються бічними стінками (тобто торцеві стінки камер 34), які проходять до поршневих елементів 22 і від них, при цьому бічні стінки з'єднуються граничними стінками, які проходять повз боків поршневого елемента 22. Тобто, камери 34 визначаються бічними / торцевими стінками та граничними стінками, передбаченими в роторі 16.
Отже, ротор 16 може обертатися разом з валом 18 навколо першої осі 30 обертання, і хитатися навколо осі 20 навколо другої осі 32 обертання. Така конструкція призводить до того, що перший поршневий елемент 22 може працювати при ході (тобто пересікаючи) від одного боку першої камери 34а до протилежного боку першої камери З4а, коли ротор 16 обертається навколо першої осі 30 обертання. Іншими словами, оскільки ротор 16 обертається з валом 18 навколо першої осі 30 обертання, то ротора 16 хитається навколо осі 20 навколо другої осі 32 обертання, під час роботи відбувається відносне поворотне (тобто хитальне) переміщення між ротором 16 та першим поршневим елементом 22, коли ротор 16 обертається навколо першої осі 30 обертання. Тобто, пристрій виконано з можливістю регулювати хитальний рух ротора 16 відносно першого поршневого елемента 22, коли ротор 16 обертається навколо першої осі 30 обертання.
Така конструкція також призводить до того, що другий поршневий елемент 22 може працювати в напрямку руху (тобто пересікаючи) від одного боку другої камери 346 до протилежного боку другої камери 34БЮБ, коли ротор 16 обертається навколо першої осі 30 обертання. Іншими словами, оскільки ротор 16 обертається з валом 18 навколо першої осі 30 обертання, і ротор 16 хитається навколо осі 20 навколо другої осі 32 обертання, під час роботи спостерігається відносний поворотний (тобто хитальний) рух між ротором 16 і обома поршневими елементами 22, коли ротор 16 обертається навколо першої обертальної осі 30.
Тобто, пристрій виконано з можливістю керованого хитального руху ротора 16 відносно обох бо поршневих елементів 22, коли ротор 16 обертається навколо першої осі 30 обертання.
Відносний хитальний рух створюється активатором хитання, про що буде описано нижче.
Встановлення ротора 16 таким чином, щоб він мав можливість повороту (тобто хитання) відносно поршневих елементів 22 означає, що поршневі елементи 22 забезпечують при русі поділ між двома половинами або кожної камери З4а, 3465 для формування підкамер 34аї1, З4аг, 34р1, 34р2 всередині камер З4а, 340. В процесі роботи об'єм кожної підкамери З34аї1, З4аг2, 34р1 і 34р2 змінюється в залежності від відносної орієнтації ротора 16 і поршневих елементів 22.
Коли корпус 12 замкгнений відносно роторного вузла 14, ротор 16 розташований відносно стінки 24 корпусу таким чином, що зберігається невеликий зазор між отвором 34 камери над більшістю стінки 24. Зазор може бути досить малим, щоб забезпечити ущільнення між ротором 16 і стінкою 24 корпусу.
Альтернативно, або додатково, ущільнювальні елементи можуть бути виконані в зазорі між стінкою 24 корпусу і ротором 16.
Виконано отвори для передавання плинного середовища до камер З4а, 345. Для кожної камери 34 корпус 12 може містити впускний отвір 40 для подачі плинного середовища в камеру 34 і вихлопний / випускний отвір 42 для виходу плинного середовища з камери 34. Отвори 40, 42 проходять крізь корпус і відкриваються на стінці 24 корпусу 12.
Впускний і впускний / вихлопний отвори 40, 42 показано при різних орієнтаціях на Фіг. 1 ї на
Фіг. 2. На Фіг. 1 напрямок потоку, визначений кожним отвором, є під кутом до першої осі 30 обертання. На Фіг. 2 напрямок потоку, визначений кожним отвором, паралельний першій осі 30 обертання. Отвори 40, 42 можуть мати однакові площі потоку. В інших прикладах отвори 40, 42 можуть мати різні площі потоку.
Також виконано підшипникові вузли 44 для підтримки кінців валу 18. Це може бути будь-який звичайний тип підшипникового вузла, придатний для застосування.
Отвори 40, 42 можуть бути такого розміру і так розміщені в корпусі 12, що в процесі роботи, коли відповідні отвори 36 камери проходять повз отворів 40, 42, у першому відносному положенні отвори 36 вирівнюються з отворами 40, 42 таким чином, що отвори камери є повністю відкриті, а у другому відносному положенні отвори 36 не вирівнюються і вони повністю закриті стінкою 24 корпусу 12, а у проміжному відносному положенні отвори 36 частково вирівняні з отворами 40, 42 так, що отвори 36 частково обмежені стінкою 24 корпусу.
Зо Альтернативно, отвори 40,42 можуть мати такі розміри і так розміщені в корпусі 12, що в процесі роботи в першому діапазоні (або наборі) відносних положень отворів 40,42 і відповідних отворів 36 ротора, отвори 40, 42 і отвори 36 ротора виходять за межі вирівнювання таким чином, що отвори 36 повністю закриті стінкою 24 корпусу 12, щоб запобігти протіканню плинного середовища між підкамерами З34а!1, З4а?2 та їх відповідним отвором (отворами) 40,42, і запобігти потоку плинного середовища між підкамерами 34р1, 34р2 та відповідним отвором (отворами) 40,42. У другому діапазоні (або наборі) відносних положень отворів 40,42 та відповідних отворів 36 камери ротора отвори 36, щонайменше частково, вирівняні з отворами 40,42 таким чином, що отвори 36, щонайменше частково, є відкриті, щоб дозволити плинному середовищу протікати між підкамерами камери (камер) З4а, 3465 та їх відповідним отвором (отворами) 40,42.
Отже, підкамери працюють при збільшенні об'єму щонайменше при плинному сполученні з впускним отвором (щоб забезпечити втікання плинного середовища в підкамеру), і підкамери працюють при зменшенні об'єму щонайменше при плинному сполученні з випускним отвором (щоб забезпечити витікання плинного середовища з підкамери).
Розміщення та розмір отворів можуть змінюватись залежно від застосування (тобто, чи використовуються вони як частина насосу для перекачування плинного середовища, як пристрій для нагнітання плинного середовища, як пристрій для розширення плинного середовища) для забезпечення найкращої експлуатаційної ефективності. Розташування отворів тут описано та показано на фігурах просто для показу принципу впуску та випуску носія (наприклад, плинного середовища).
В деяких прикладах пристрою за винаходом (не показано) впускні і випускні отвори можуть бути забезпечені механічними або електромеханічними клапанами, які функціонують для керування потоком плинного середовища /носіїв крізь отвори 40, 42.
Пристрій може мати активатор хитання. Приклад такого активатора хитання, що не є обмежувальним, проілюстрований на фіг. З і відповідає показаному на фіг. 1, 2.
Однак, активатор хитання може мати будь-яку відповідну форму напрямного засобу, виконаного з можливістю керувати хитальним рухом ротора. Наприклад, активатор хитання може мати електромагнітний пристрій, виконаний з можливістю керування хитальним рухом ротора. Тобто, активатор хитання може мати перший напрямний елемент 52 на роторі 119, 219, і другий напрямний елемент 50 на корпусі 112, при цьому, перший напрямний елемент 52 може 60 працювати разом з другою напрямним елементом 50 для забезпечення хитання ротора навколо осі. Щонайменше один з першого напрямного елемента 52 і другого напрямного елемента 50 має електромагніт, здатний магнітно з'єднуватися з іншим з першого напрямного елемента 52 і другого напрямного елемента 50.
У будь-якій формі активатор хитання функціонує (тобто виконаний) для хитання ротора 16 навколо осі 20. Тобто, пристрій може додатково мати активатор хитання, що працює (тобто виконаний) для хитання ротора 16 навколо на другий осі 32 обертання, визначеною віссю 20.
Активатор хитання може бути виконаний з можливістю хитання ротора 16 під будь-яким кутом, що відповідає необхідній роботі пристрою. Наприклад, активатор хитання може працювати для повороту ротора 16 під кутом, що становить приблизно 60 градусів.
Активатор хитання може мати, як показано в прикладах, перший напрямний елемент на роторі 16 і другий напрямний елемент на корпусі 12. Отже, активатор хитання може бути виконано як механічуа ланку між ротором 16 і корпусом 12, виконану з можливістю генерувати регульований відносний хитальний рух ротора 16 відносно поршневого елементу 22, коли ротор 16 обертається навколо першої осі 30 обертання. Тобто, це є відносний рух ротора 16, що спричиняється напрямними елементами активатора хитання, який створює хитальний рух ротора 16.
Перший напрямний елемент є формою, сумісноюз другим напрямним елементом. Один з першого або другого напрямних елементів визначає шлях, яким інший з першого або другого напрямних елементів повинен слідувати, коли ротор обертається навколо першої осі 30 обертання. Шлях, можливо виконаний як канавка, має маршрут виконаний для спонукання ротора 16 до хитання навколо осі 20 і осі 32. Цей маршрут також механічно забезпечує набір положень ротора 16 при обертанні і хитанні.
Як показано на прикладі (Фіг. 1, а більш чітко на Фіг. 4), на роторі 16 виконано палець 52 (фіг. 1, 3), а в корпусі 12 виконано напрямну канавку 50. Тобто, напрямний шлях 50 може бути виконано на корпусі, а інший напрямний елемент 52 може бути виконано на роторі 16.
Роторний вузол 14, схожий на вузол у прикладі на Фіг. 1, З, показаний на Фіг. 4-7. Як можна бачити, на роторі 16 виконано палець 52 для входження в напрямну канавку 50 на корпусі 12.
Ротор 16 може бути суттєво сферичним. Як показано, ротор 16 може бути, щонайменше частково, суттєво сферичним. Для зручності на Фіг. 4 показаний весь роторний вузол 14 з валом
Зо 18, віссю 20 і поршневим елементом 22. На відміну від цього, на Фіг. 5 показаний сам ротор 16 і порожнина 60, яка проходить крізь ротор 16 і виконана з можливістю входження в неї осі 20. На
Фіг. 6 показаний вид, якщо дивитися вздовж першої осі 30 обертання на фіг. 6, а на Фіг. 7 такий же вид, як показано на Фіг. 6, дивлячись вниз на отвір 36, який визначає камеру 34 ротора 16.
На Фіг. 8 показаний вид у перспективі осі 20, що має прохід 62 для входження осі 18 та 35 поршневого елементу 22. Вісь 20 суттєво є циліндричною. На Фіг. 9 показаний приклад вала 18 і поршневого елементу 22. Вал 18 і поршневий елемент 22 можуть бути виконані як цілісна деталь (фіг 10), або можуть бути виготовлені з декільекох деталей. Поршневий елемент 22, суттєво, має квадратний або прямокутний переріз. Як показано на фігурах, вал 18 може мати циліндричні опорні ділянки, які виступають від поршневого елемента 22 для встановлення у 40 підшипникових вузлах 44 корпусу 12, а отже, дозволяють обертання вала 18 навколо першої осі обертання.
На Фіг. 10 показаний вал 18 і поршневий елемент 22, з'єднані з віссю 20. Вони можуть бути утворені у вигляді вузла, як описано вище, або вони можуть бути виконані як цілісна деталь, наприклад, відливанням або куванням.
Вісь 20 може бути забезпечена суттєво в центрі валу 18 і поршневого елементу 22. Тобто вісь 20 може бути виконана суттєво посередині між двома кінцями вала 18. В зібраному стані, вал 18, вісь 20 і поршневий елемент 22 можути бути закріплені один відносно одного. Вісь 20 може бути суттєво перпендикулярною валу і поршневому елементу 22, а отже, друга вісь 32 обертання може бути суттєво перпендикулярною до першої осі 30 обертання.
Поршневі елементи 22 мають розмір, щоб закінчуватись близько до стінки 24 корпусу 12, невеликий зазор зберігається між кінцем поршневих елементів 22 і стінкою корпусу 24. Зазор може бути досить малим, щоб забезпечити ущільнення між поршневими елементами 22 і стінкою корпусу 24. Альтернативно, або додатково, в зазорі між стінкою 24 корпусу і поршневими елементами 22 можуть бути виконані ущільнювальні елементи.
Приклади напрямної канавки 50 показані в поперечному перерізі на Фіг. 11, 12, які відповідають прикладу на Фіг. 1. У цьому прикладі напрямна канавка 50 суттєво є круглою (тобто без вигинів).
Ротор 14 може бути виконаний з однієї частини або декількох частин, які зібрані разом навколо вала 18 і осі 20 у вигляді вузла. В альтернативному варіанті, ротор 16 може бути 60 виконаний у вигляді однієї цілісної деталі, або цілісно виконаний як одна деталь, або виготовлений з декількох частин, що утворюють один елемент. У цьому випадку вісь 20 може бути ковзно вставлена в порожнину 60, потім вал 18 і поршневий елемент 22 ковзно вставляють у прохід 62, сформований у вісі 20, а потім всі елементи фіксуються разом. Між віссю 20 і отвором порожнини 60 ротора може зберігатися невеликий зазор. Зазор може бути досить малим, щоб забезпечити ущільнення між віссю 20 і отвором порожнини 60 ротора16.
Альтернативно, або додатково, можуть бути забезпечені ущільнювальні елементи в зазорі між віссю 20 і отвором порожнини 60 ротора 16.
Як чітко показано на Фіг. 13, у прикладі, де напрямний елемент виконаний як доріжка на корпусі12, ця напрямна доріжка 50 описує шлях навколо (тобто на, поблизу до, та/або по обидва боки) першої периферії корпусу. У цьому прикладі площина першої периферії перекривається або вирівнюється з площиною, описаною другою віссю 32 обертання, коли вона обертається навколо першої осі 30 обертання.
На Фіг. 13 показано горизонтальний переріз корпусу, де можна бачити розташування першої осі 30 обертання. Напрямна доріжка 50 має щонайменше першу точку 70 вигину (на одному боці корпусу 12) для направлення доріжки від першого боку площини другої осі 32 обертання, потім до другого боку площини другої осі 32 обертання, і другу точку 72 вигину (на протилежному боці корпусу) для направлення доріжки 50 від другого боку площини другої осі 32 обертання, а потім назад до першого боку площини другої осі 32 обертання. Отже, доріжка 50 не вирівняна з площиною другої осі 32 обертання, а коливається з боку до боку площини другої осі 32 обертання. Тобто, доріжка 50 не розташована в площині другої осі 32 обертання, але визначає синусоїдальний шлях між обома боками площини другої осі 32 обертання. Доріжка 50 може бути зміщена від другої осі 32 обертання. Отже, коли ротор 16 повернутий навколо першої осі 30 обертання, взаємодія доріжки 50 і пальця 52 нахиляє (тобто створює качання або хитання) ротор 16 назад і вперед навколо осі 20 і, отже, другої осі 32 обертання.
У такому прикладі, відстань, на яку напрямна доріжка простягається від вигину 70,72 на одному боці площини другої осі 32 обертання до вигину 70,72 на іншому боці площини другої осі 32 обертання, визначає співвідношення між кутом повороту ротора 16 навколо другої осі 32 обертання і кутовим обертанням вала 18 навколо першої осі 30 обертання. Кількість вигинів 70,72 визначає відношення кількості хитань (наприклад, циклів стиснення, розширення,
Зо нагнітання, тощо) ротора 16 навколо другої осі 32 обертання при обертанні ротора 16 навколо першої осі 30 обертання.
Тобто, напрямок напрямної доріжки 50 визначає підйом, амплітуду і частоту ротора 16 навколо другої осі 32 обертання по відношенню до обертання першої ї осі 30 обертання, тим самим визначаючи відношення кутового переміщення камери 34 відносно до радіального зміщення від вала (або навпаки) в будь-якій точці.
Іншими словами, положення доріжки 50 безпосередньо описує механічне відношення / взаємозв'язок між швидкістю обертання ротора і швидкістю зміни об'єму камер З4а, 345 ротора.
Тобто траєкторія доріжки 50 безпосередньо описує механічне відношення / взаємозв'язок між швидкістю обертання ротора 16 і швидкістю повороту ротора 16. Отже, швидкість зміни та ступінь переміщення в об'ємі камери по відношенню до швидкості обертання роторного вузла 14 встановлюється зміною траєкторії (тобто вигином) напрямної доріжки.
Профіль канавки може бути виконаний з можливістю створення різних переміщень в порівнянні з характеристиками стиснення, оскільки двигуни внутрішнього згоряння, що працюють на бензині, дизельному паливі (та інших видів палива), насос і розширення можуть вимагати різних характеристик та/або налаштування під час експлуатації роторного вузла.
Іншими словами, траєкторія доріжки 50 може бути різною.
Таким чином, напрямна доріжка 50 забезпечує "програмований поворотний шлях", який може бути попередньо встановлений для будь-якого застосування пристрою. Тобто шлях може бути оптимізований для забезпечення вимог до пристрою. Іншими словами, напрямна доріжка може бути запрограмована відповідно до різних застосувань.
Альтернативно, елементи, що визначають напрямну доріжку 50, можуть бути змінними, щоб дозволити регулювання доріжки 50, що може забезпечити динамічне регулювання поворотної доріжки під час роботи пристрою. Це може дозволяти настроювати швидкість і ступінь повороту ротора навколо другої осі обертання, щоб керувати продуктивністю та/або ефективністю роботи пристрою. Тобто, регульована поворотна доріжка дозволить змінювати механічне співвідношення / взаємозв'язок між швидкістю обертання ротора і швидкістю зміни або мірою зміщення об'єму камер 34а, 345 ротора. Тому, доріжка 50 може бути виконана у вигляді елемента каналу, або подібне, який розміщений на роторі 16 і корпусі 12 ротора, і який може переміщуватися та/або регулюватися, частково або в цілому, відносно ротора 16 і корпусу бо ротора 16.
Таким чином, доріжка 50 і вигини 70, 72 визначають швидкість зміни переміщення ротора 16 відносно поршня 22, що дозволяє добре впливати на механічну взаємозалежність між обертанням і поворотом ротора 16.
На Фіг. 14 показаний ще один, не обмежуючий, приклад ротора 16, схожого з показаним на
Фіг. 4-7. Ділянки 73 слугують для встановлення підшипникового вузла (наприклад, роликового підшипника) або забезпечення опорної поверхні для утримання ротора 16 на осі 20. Також показаний особливий ("вирізаний") елемент 74 у вигляді порожнини у вільній частині ротора, який полегшує конструкцію (тобто забезпечує функцію економії ваги) і забезпечує ділянку для захоплення / затиску / підтримки ротора 16 під час виготовлення. Для захоплення / затиску / підтримки ротора 16 під час виготовлення також може бути виконана додаткова ділянка 75 поруч із пальцем 52. У цьому прикладі палець 52 виконаний у вигляді роликового підшипника, який може обертатися навколо осі, перпендикулярної осі 32. Підшипник взаємодіє з напрямною доріжкою 50 і проходить вздовж неї, обертаючись, при переміщенні вздовж доріжки, мінімізуючи тертя між напрямним елементом та доріжкою.
Фіг. 15, 16 і 19-24 ілюструють, як роторний пристрій на Фіг. 1-14,17, 18 може бути пристосований для роботи як тепловий насос або тепловий двигун. Будь-який з елементів, описаних з посиланням на Фіг. 1-14, 17, 18, може бути включений в пристрої на Фіг. 15, 16 та 19- 24. Загальну термінологію використовують для визначення загальних елементів, хоча для розрізнення між елементами можуть використовуватися альтернативні номери посилань, коли це є доречним.
Приклад 1 - тепловий насос із замкненим контуром, виконаний як одинарний агрегат
На Фіг. 15 показано пристрій 100 завинаходом, виконаний як тепловий насос із замкнутим контуром, наприклад, холодильний агрегат.
Як описано з посиланням на фіг. 1-14, пристрій 100 має першу частину 118 вала (подібну валу 18), яка визначає першу вісь 130 обертання (подібну осі 30 обертання) та яка обертається навколо неї. Перша вісь 120 (подібна осі 20) визначає другу вісь 132 обертання (подібну осі 32 обертання), причому, перша частина 118 вала простягається крізь першу вісь 120. Друга вісь 132 обертання суттєво є перпендикулярною першій осі 130 обертання. Перший поршневий елемент 122а (подібний першому поршневому елементу 22) виконано на першій частині 118 вала, перший поршневий елемент 122а простягається від першої осі 120 до віддаленого кінця першої частини 118 вала. Перший ротор 119 (подібний ротору 16 на Фіг. 1-14, 17, 18) розміщено на першій осі 120. Корпус 112 (подібний корпусу 12) виконано навколо роторного вузла 119.
Перший ротор 119 має першу камеру 134а (подібну до першої камери З34а), причому, перший поршневий елемент 122а простягається крізь першу камеру 134а. Стінка корпусу 112 виконана суміжно з першою камерою 134а.
Перший отвір 114а і другий отвір 1145 (подібні отворам 40, 42), розташовані у стінці корпусу 112 і примикають до першої камери 134а. Отвори 114а, 114р знаходяться у плинному сполученні з першою камерою 134а і функціонують як впускні / випускні отвори для потоку.
Перша камера 134а розділена на підкамери 134а1, 134а2 (подібні до підкамер 34а1, З4аг), кожна з протилежних боків поршня 122а. Отже, в будь-який час отвори 114а, 11465 можуть сполучатись для пропуску плинного середовища з однією з підкамер 134а1, 134а2, але не з обома.
Перший ротор 119 має другу камеру 1345 (подібну другій камері 345). Стінка корпусу 112 виконана поруч з другою камерою 134р. Корпус 112 має третій отвір 116ба і четвертий отвір 1160, які сполучаються для пропуску плинного середовища з другою камерою 134р. Отвори 11ба, 1166 сполучаються для пропуску плинного середовища з першою камерою 13460 і функціонують як впускні / випускні отвори для потоку.
Друга камера 134р поділена на підкамери 13461, 134р2 (подібні до підкамер 3461, 3402), кожна з протилежних боків поршня 1225. Отже, в будь-який час отвори 11ба, 1165 можуть сполучатись для пропуску плинного середовища з однією з підкамер 134р1, 134р2, але не з обома.
Перший поршневий елемент 122а простягається від одного боку першої осі 120 уздовж першої частини 118 вала, а другий поршневий елемент 12260 (подібний до другого поршневого елемента 22) простягається з іншого боку першої осі 120 уздовж першої частини 118 вала, крізь другу камеру 134Юр. Таким чином, як описано стосовно прикладів на Фіг. 1-14, конструкція виконана з можливістю відносного хитального руху між першим ротором 119 ї другим поршневим елементом 1220, коли перший ротор 119 обертається навколо першої осі 130 обертання.
Перша частина 118 вала, перша вісь 120 і перший поршневий елемент 122а, 1220 можуть 60 бути зафіксовані один відносно одного.
Таким чином, перший ротор 119 і перша вісь 120 можуть обертатися першою частиною 118 вала навколо першої осі 130 обертання, і перший ротор 119 може хитатися навколо осі 120 навколо другої осі 132 обертання, щоб дозволити відносний хитальний рух між першим ротором 119 і перший поршневим елементом 122а, коли перший ротор 119 обертається навколо першої осі 130 обертання.
Другий отвір 11465 сполучається для пропуску плинного середовища з третім отвором 116ба крізь перший канал / трубопровід З00а, який має перший теплообмінник 302а. Перший теплообмінник 302а функціонує для видалення теплової енергії з робочого плинного середовища, що проходить крізь нього. Тобто перший теплообмінник 302а - це поглинач тепла від робочого плинного середовища (тобто поглинач тепла для носія або носіїв, що протікає крізь систему). Перша секція З0б0а1 каналу ЗОба з'єднує другий отвір 1146 з першим теплообмінником
ЗОга, а друга секція 3З00а2 каналу З0ба з'єднує перший теплообмінник 302а з третім отвором 116ба. Тобто плинне середовище в каналі / трубопроводі З00а може проходити крізь перший теплообмінник 302.
Отже, перша камера 134а, теплообмінник 302а і друга камера 134р розташовані послідовно в потоці.
Четвертий отвір 1166 сполучається для пропуску плинного середовища з першим отвором 114а крізь другий канал 304а (або трубопровід) 304а, який має другий теплообмінник З30ба.
Другий теплообмінник З0ба функціонує для додавання теплової енергії від робочого плинного середовища, що проходить крізь нього. Тобто другий теплообмінник ЗОба є джерелом тепла для робочого плинного середовища (тобто джерелом тепла для носія або носіїв, що протікає крізь систему).
Перший теплообмінник 302а може бути забезпечений як будь-який відповідний поглинач тепла (наприклад, в тепловій взаємодії з об'ємом, що підлягає нагріванню, річкою, навколишнім повітря, тощо). Другий теплообмінник З0ба може мати або бути в тепловій взаємодії з будь-яким відповідним джерелом тепла (наприклад, об'ємом, який охолоджується, внутрішнім повітрям харчового сховища, тощо).
Перша секція 304а1 каналу 304а з'єднує четвертий отвір 1165 з другим теплообмінником
ЗОоба, а друга секція 304а2 каналу З304а з'єднує другий теплообмінник З0ба з першим отвором
Коо) 114а.
Двигун 308 приєднаний до першої частини 118 вала, щоб забезпечувати рух ротора 119 навколо першої осі 130 обертання.
У цьому прикладі перша камера 134а і поршень 122а забезпечують першу частину 111 для потоку плинного середовища, яка в цьому прикладі функціонує як компресор або нагнітальний насос. Отже, перша частина 111 для потоку плинного середовища виконана з можливістю проходження плинного середовища між першим отвором 114а і другий отвором 114р крізь першу камеру 134а.
Друга камера 1345 і поршень 1220, забезпечують другу частину 115 для потоку плинного середовища, який в цьому прикладі функціонують як дозуюча секція або секція розширення.
Отже, друга частина 115 для потоку плинного середовища виконана з можливістю проходження плинного середвища між третім отвором 116а і четвертим отвором 11660 крізь другу камеру 134.
Об'ємна пропускна здатність другої камери 1345 першого ротора може бути суттєво однаковою, меншою або більшою, ніж об'ємна пропускна здатність першої камери 134а першого ротора.
Тобто, у цьому прикладі об'ємна пропускна здатність другої частини 115 для потоку плинного середовища може бути однаковою, меншою або більшою, ніж об'ємна пропускна здатність першої частини 111 для потоку плинного середовища.
Наприклад, об'ємна пропускна здатність другої камери 1346 першого ротора може складати щонайменше половину об'ємної пропускної здатності першої камери 134а першого ротора.
Альтернативно, об'ємна пропускна здатність другої камери 1346 першого ротора може бути щонайменше в два рази більш об'ємної пропускної здатності першої камери 134а першого ротора.
Отже, у цьому прикладі, це забезпечує коефіцієнт розширення в межах одного пристрою (наприклад, як показано на Фіг. 17).
Це може бути досягнуто шляхом забезпечення першої камери 134а першого ротора шириною, що відрізняється від ширини другої камери 1346 першого ротора, при цьому перший поршень 122а має іншу ширину, ніж другий поршень 12250. Отже, хоча поршні будуть хитатися, отже, рухатись однаковою мірою навколо другої обертальної осі 132, об'єм камер 134а, 13465 і робочий об'єм поршня 122а, 1225 будуть відрізнятися.
На Фіг. 17, де показаний тільки роторний вузол 116, можна бачити, що різні об'єми досягнуті виконанням першої камери 134а першого ротора більш ширшої, ніж друга камера 13465 першого ротора, при цьому перший поршень 122а відповідно ширший, ніж другий поршень 12260. Отже, хоча поршні будуть хитатися і, отже, рухатись однаковою мірою навколо другої осі 132 обертання, робочий об'єм камери 134а буде більшим, ніж об'єм камери 1346, і, отже, робочий об'єм поршня 122а буде більшим, ніж поршня 1226.
В процесі роботи (як описано далі) робоче плинне середовище вводиться всередину і циркулює по системі.
Плиннем середовищем може бути рідина з холодоагентом або інший носій, наприклад, але не обмежуючись цим, етанол, Н22 або наднасичений СО».
Зважаючи на те, що система суттєво закрита, робоче плинне середовище не можна споживати або переробляти після кожного циклу. Тобто, протягом більшої частини робочого часу той самий фіксований об'єм робочого плинного середовища залишатиметься та постійно циркулюватиме по системі. В альтернативних прикладах робоче плинне середовище може бути частково або повністю замінено під час роботи пристрою (наприклад, під час кожного циклу або після заздалегідь заданої кількості циклів).
Оскільки перша частина 111 для потоку плинного середовища (в даному прикладі частина нагнітання / стиснення / всмоктування) і друга частина 115 для потоку плинного середовища (в даному прикладі частина дозування / розширення) є двома боками одного ротора, обертання ротора 119 забезпечується і двигуном, і дозуванням / розширенням плинного середовища у другій камері 1345 (тобто, в підкамерах 13401, 13402). Таким чином, конфігурація пристрою за винаходом забезпечує повернення частини енергії від фази розширення для часткового приведення в рух ротора 119.
Тепер буде описано роботу пристрою 100. 1 стадія роботи
У прикладі, показаному на Фіг. 15, робоче плинне середовище надходить у підкамеру 134а1 крізь отвір 114а.
Потім робоче плинне середовище помпують (наприклад, стискають) під дією поршня 122а, що приводиться в рух двигуном 308, в підкамеру 134а2 і випускають крізь другий отвір 11460.
Одночасно, коли робоче плинне середовище потрапляє в підкамеру 134а1, воно виходить з підкамери 134а2 крізь другий отвір 114р.
Одночасно, коли робоче плинне середовище виходить з підкамери 134аї1, воно витягується з підкамери 134а2 крізь перший отвір 1146. 2 стадія роботи
У прикладі, показаному на Фіг. 15, після витягування з першої камери 134а ротора 119 робоче плинне середовище рухається по каналу З0ба1 і надходить у перший теплообмінник 302а, який виконаний як поглинач тепла. Отже, тепло виділяється з робочого плинного середовища під час проходження крізь перший теплообмінник 302а.
Залежно від характеру робочого плинного середовища в першому теплообміннику 302а може відбуватися фазова зміна робочого плинного середовища.
З стадія роботи
У прикладі, показаному на Фіг. 15, робоче плинне середовище рухається по каналу ЗО0ба? і надходить в підкамеру 13461 ротора крізь третій отвір 116ба, де його тиск обмежується і робоче плинне середовище подається дозами в канал ЗОд4а крізь четвертий отвір 11660.
Одночасно, коли робоче плинне середовище надходить у підкамеру 13401 робоче плинне середовище витягується з підкамери 134р2 крізь четвертий отвір 11665.
Так як ротор 119 продовжує обертатися, робоче плинне середовище витягується з підкамери 13401 крізь четвертий отвір 116Б, і більше робочого плинного середовища надходить у підкамеру 13402 крізь третій отвір 11ба, де воно розширюється.
У всіх прикладах послідовне розширення робочого плинного середовища в підкамерах 134р1, 134р2 ротора викликає силу, тим самим (щонайменше частково) спричиняючи поворот ротора навколо своєї другої осі обертання і спричиняючи обертання ротора навколо його першої осі обертання. Ця сила є додатковою до сили, що надається двигуном 308. 4 стадія роботи
У прикладі, показаному на Фіг. 15, робоче плинне середовище далі рухається від другої камери 134р по каналу 304а!1 і надходить у другий теплообмінник З0ба, який у цьому прикладі виконаний як джерело тепла.
Залежно від природи робочого плинного середовище, може відбуватися фазова зміна робочого плинного середовище у другому теплообміннику З0ба.
Отже, робоче плинне середовище поглинає тепло від джерела тепла, а потім виходить від другого теплообмінника З0ба і рухається по каналу 304а2 перед тим, як увійти в першу камеру 134а для повторного запуску циклу.
Приклад 2 - тепловий насос із замкнутим контуром, виконаний як подвійний агрегат
Фіг. 16 ілюструє ще один приклад теплового насоса із замкнутим контуром, наприклад, вузол холодильного агрегату. Цей приклад включає множину ознак, спільних із прикладом на
Фіг. 15, або еквівалентних їм, і тому вони позначаються одними і тими ж номерами посилань.
Отже, пристрій 200 має першу секцію 111 для потоку плинного середовища, яка, як у прикладі Фіг. 15, може працювати як компресор або нагнітальний насос. Перша секція 111 для потоку плинного середовища має перший отвір 114а і другий отвір 114р, які функціонують як впускні / випускні отвори для потоку.
Пристрій також включає другу секцію 115 для потоку плинного середовища, яка, як і у прикладі на Фіг. 15, може працювати як дозуюче секція або розширювальна секція. Друга секція 115 для потоку плинного середовища має третій отвір 11ба і четвертий отвір 11660, які функціонують як впускні / випускні отвори для потоку.
Пристрій 200 має першу частину 118 вала, яка визначає і обертається навколо першої осі 130 обертання. Перша вісь 120 визначає другу вісь 132 обертання, перша частина 118 вала простягається крізь першу вісь 120. Друга вісь 132 обертання суттєво перпендикулярна першій осі 130 обертання. Перший поршневий елемент 122а виконано на першій частині 118 вала, перший поршневий елемент 122а проходить від першої осі 120 до віддаленого кінця першої частини 118 вала. Перший ротор 119 є на першій осі 120. Перший ротор 119 має першу камеру 134а, причому перший поршневий елемент 122а простягається крізь першу камеру 134а.
Перший нагнітательний випускний отвір 113а і перший нагнітательний впускний отвір 114а сполучаються для пропуску плинного середовища з першою камерою 134а.
Перша частина 118 вала, перша вісь 120 і перший поршневий елемент 122а, 1220 можуть бути зафіксовані один відносно одного.
Також, перший ротор 119 має другу камеру 13405. Перший поршневий елемент 122а простягається від одного боку першої осі 120 вздовж першої частини 118 вала крізь першу камеру 134а, визначаючи підкамери 134а1ї, 134а2, а другий поршневий елемент 122р
Зо простягається від іншого боку першої осі 120 вздовж першої частини 118 вала, поперек другої камери 134р, визначаючи підкамери 134р1, 134р2. Отже, конструкція виконана з можливістю відносного хитального руху між першим ротором 119 і другим поршневим елементом 1220, коли перший ротор 119 обертається навколо першої осі 130 обертання.
Таким чином, як описано стосовно прикладів на Фіг. 1-14, перший ротор 119 і перша вісь 120 можуть обертатися з першою частиною 118 вала навколо першої осі 130 обертання, і перший ротор 119 може хитатися навколо осі 120 навколо другої осі 132 обертання дозволяючи здійснювати відносний хитальний рух між першим ротором 119 і першим поршневим елементом 122а і другим поршневим елементом 1220, коли перший ротор 119 обертається навколо першої осі 130 обертання.
Друга вісь 220 визначає третю вісь 232 обертання, друга частина 218 вала простягається крізь другу вісь 220. Третя вісь 232 обертання суттєво перпендикулярна першій осі 130 обертання і паралельна другій осі 132 обертання першого ротора, і, отже, буде простягатися від / на сторінку, як показано на Фіг. 16.
Другий ротор 219 розміщений на другій осі 220. Перша частина 118 вала безпосередньо взаємодіє з другою частиною 218 вала так, що перший ротор 119 і другий ротор можуть обертатися тільки з однаковою швидкістю. Другий корпус 212 (подібний до корпусу 12) виконано навколо другого ротора 219.
Подібно до першого ротора 119, другий ротор 219 має першу камеру 234а і другу камеру 234р. Другий поршневий елемент 2220 виконано на другій частині 218 вала, другий поршневий елемент 2220 простягається від другої осі 220 поперек другої камери 2346 у напрямку до віддаленого кінця другої частини 218 вала, визначаючи підкамери 23401, 23402.
Другий поршневий елемент 2225 простягається від однго боку другої осі 220 вздовж другої частини 218 вала. Другий поршневий елемент 222а ротора простягається від іншого боку другої осі 220 уздовж валової частини 218 вала, поперек першої камери 234а, визначаючи підкамери 234а1, 234а2. Таким чином, як описано стосовно прикладів на Фіг. 1-14, конструкція виконана з можливістю відносного хитального руху між другим ротором 219 і першим і другим поршневими елементами 222а, 22260, коли другий ротор 219 обертається навколо першої осі 130 обертання.
Друга частина 218 вала, друга ось 220 і другий поршневий елемент 222а, 22256 можуть бути зафіксовані один відносно одного.
У цьому прикладі третій отвір 11ба і четвертий отвір 116 сполучаються для пропуску плинного середовища з другою камерою 234, третій отвір 116а і четвертий отвір 11665 виконано в стінці корпусу 212 другого ротора.
Отже, другий ротор 219 їі друга вісь 220 обертаються разом з другою частиною 218 вала навколо першої осі 130 обертання, і другий ротор 219 може хитатися навколо другої осі 220 навколо третьої осі 232 обертання, щоб дозволити відносний хитальний рух між другим ротор 219 і першим і другим поршневими елементами 222а, 2225, коли другий ротор 219 обертається навколо першої осі 130 обертання.
Другий отвір 114 першого ротора 119 сполучається для пропуску плинного середовища з третім отвором 116 другого ротора 219 по першому каналу / трубопроводу З0ба, який має перший теплообмінник 302а. Як і у прикладі на Фіг. 15, перший теплообмінник 302а функціонує для видалення теплової енергії з робочого плинного середовища, що проходить крізь нього (тобто є поглиначем тепла). Перша секція 300а1! каналу З00а з'єднує другий отвір 1145 з першим теплообмінником З0га, а друга секція З00а?2 каналу З0ба з'єднує перший теплообмінник
Зога з третім отвором 116а.
Друга камера!34б першого ротора сполучається для пропуску плинного середовища з п'ятим отвором114с і шостим отвором 11440, виконаними в стінці першого корпусу 112, таким чином, що розташування виконано з можливістю проходження плинного середовища між п'ятим отвором 114с і шостим отвором 1144 крізь другу камеру 1346 першого ротора.
Перша камера 234а другого ротора сполучається для пропуску плинного середовища з сьомим отвором 116с і восьмим отвором 1164, виконаними в стінці другого корпусу 212, таким чином, що обладнання виконане з можливістю проходження плинного середовища між сьомим отвором 116с і восьмим отвором 116а крізь першу камеру 234а другого ротора.
Шостий отвір 114 першого ротора 119 сполучається для пропуску плинного середовища з сьомим отвором 116с другого ротора 219 по другому каналу / трубопроводу ЗО00Б, який містить (тобто простягається крізь) перший теплообмінник 302а. Перша секція 30001 каналу 3005 з'єднує шостий отвір 1144 з першим теплообмінником 302а, а друга секція 30052 каналу З300Б з'єднує перший теплообмінник 302а з сьомим отвором 116с.
Четвертий отвір 116 другого ротора 219 сполучається для пропуску плинного середовища з
Зо першим отвором 114а першого ротора 119 по другому каналу / трубопроводу 304а, який має другий теплообмінник З0ба. Як і в прикладі на Фіг. 15, другий теплообмінник З0ба функціонує для додавання теплової енергії в робоче плинне середовище, що проходить крізь нього (тобто є джерелом тепла). Перша секція 304а1 каналу 304а з'єднує четвертий отвір 1166 з другим теплообмінником З0ба, а друга секція 304а2 каналу З0ба з'єднує другий теплообмінник З0ба з першим отвором 114а.
Восьмий отвір 1164 другого ротора 219 сполучається для пропуску плинного середовища з п'ятим отвором 114с першого ротора по другому каналу / трубопроводу 304Бр, який має(тобто проходить крізь) другий теплообмінник З0ба. Перша секція 30401 каналу 304Бр з'єднує восьмий отвір 1164 з другим теплообмінником З0ба, а друга секція 304602 каналу 304Бр з'єднує другий теплообмінник З0ба з п'ятим отвором 114с.
Отже, у цьому прикладі є два контури потоку плинного середовища (наприклад, між першою камерою 134а першого ротора та другою камерою 23460 другого ротора та між другою камерою 1346 першого ротора та першою камерою 234а другого ротора), які можуть бути плинне ізольовані одна від одної. Робоче плинне середовище може бути таким же, як описано у прикладі на Фіг. 15.
У цьому прикладі перший вузол 119 ротора (тобто перші камери 134а, 13456 ротора і перші роторні поршні 122а, 1225) і перший корпус 112 відтак забезпечують першу секцію 111 для потоку плинного середовища, яка в цьому прикладі працює як компресор або нагнітальний насос. Отже, перша секція 111 для потоку плинного середовища виконана з можливістю проходження плинного середовища між першим отвором 114а і другим отвором 114р крізь першу камеру 134а першого ротора і для проходження плинного середовища між п'ятим отвором 114с і шостим отвором 114а крізь другу камеру 134р першого ротора.
Також, вузол ротора 219 (тобто камери 234а, 23456 другого ротора і перші поршні 222а, 2226 ротора) і другий корпус 212 забезпечують другу секцію 115 для потоку плинного середовища, яка в цьому прикладі функціонують як дозуюча секція або секція розширення. Отже, друга секція 115 для потоку плинного середовища виконана з можливістю проходження плинного середовища між третім отвором 116а і четвертим отвором 1166 крізь другу камер 2346 другого ротора і для проходження рідини між сьомим отвором 116с і восьмим отвором 1164 крізь першу камеру 234а другого ротора.
Як показано на фіг. 16, перша камера 134а і друга камера 1346 першого ротора 119 (тобто перша секція 111 для потоку плинного середовища) мають суттєво таку ж об'ємну пропускну здатність, як інша. Перша камера 234а і друга камера 2340 другого ротора 219 (тобто друга секція 115 для потоку плинного середовища) мають фактично однакову об'ємну пропускну здатність. Однак об'ємна пропускна здатність перших камер 134а, 1346 першого ротора (перша секція 111 для потоку плинного середовища) може бути суттєво однаковою, меншою або більшою, ніж об'ємна пропускну здатність камер 234а, 234р другого ротора (друга секція 115 для потоку плинного середовища).
Тобто, у цьому прикладі об'ємна пропускну здатність камер 234а, 234 ротора другої секції 115 потоку плинного середовища може бути такою самою, меншою або більшою, ніж об'ємна пропускна здатність камер 134а, 1346 ротора першої секції 111 для потоку плинного середовища.
Тобто, у цьому прикладі об'ємна пропускну здатність другої секції 115 для потоку плинного середовища може бути щонайменше половиною об'ємної пропускну здатність першої секції 111 для потоку плинного середовища.
Альтернативно, у цьому прикладі об'ємна пропускну здатність другої секції 115 для потоку плинного середовища може бути щонайменше вдвічі більше об'ємної пропускної здатністі першої секції 111 для потоку плинного середовища.
Як показано на Фіг. 18, де є тільки ротори 119, 219, поршні 122, 222 і вали 118, 218, різниця в об'ємній пропускній здатності може бути досягнута шляхом виконання камер 134а, 1346 першого ротора ширшими, ніж камери 234а, 2340 другого ротора, при цьому поршні 122а, 12265 першого ротора ширші, ніж поршні 222а, 22265 другого ротора. Отже, хоча поршні 122, 222 можуть обертатися під тим самим кутом, об'єм перших камер 134а, 1340 буде більшим, ніж камер 234а, 23406 другого ротора і робочий об'єм поршнів 122а, 1225 першого ротора буде більшим, ніж робочий об'єм поршнів 222а, 22265 другого ротора.
Оскільки вал 118 першої секції 111 для потоку плинного середовища (перший ротор 119) і вал 218 першої секції 115 для потоку плинного середовища (другий ротор 219) з'єднані таким чином, що вони обертаються разом, обертання першого ротора 119 забезпечується і двигуном 308, і за рахунок розширення плинного середовища в підкамерах 234а1, 234а2, 23401, 23402 другого ротора 219.
В інших прикладах вал 118 першого ротора і вал 218 другого ротора виконані як один цілісний вал, який простягаєься крізь обидва ротора 119, 219.
Тепер буде описано роботу пристрою 200. 1 стадія роботи
У прикладі, наведеному на Фіг. 16, робоче плинне середовище надходить у підкамери 134а1, 134651 крізь, перший отвір 114а і п'ятий отвір 114с відповідно.
Потім робоче плинне середовище помпують (наприклад, стискають) дією відповідних поршнів 122а, 1220, що приводяться в рух двигуном 308, в підкамери 134а, 134р і випускають крізь другий отвір 11465 і шостий отвір 1144 відповідно.
Одночасно, коли робоче плинне середовище втягується вз підкамери 134а1, 13401, воно витягується з підкамер 134аг2, 134р2 крізь другий отвір 11465 і шостий отвір 1144 відповідно.
Одночасно, коли робоче плинне середовище витягується з підкамер 134а1, 13401, робоче плинне середовище втягується в підкамери 134а2, 13402 крізь перший отвір 114а і п'ятий отвір 114с відповідно. 2 стадія роботи
У прикладі, показаному на Фіг. 16, після витягування з камер 134а, 1346 першого ротора робоче плинне середовище рухається по каналах З0баї, ЗО0Б1 відповідно і входить у перший теплообмінник 302а, який виконаний як поглинач тепла. Отже, тепло виділяється з робочого плинного середовища під час проходження крізь перший теплообмінник 302а.
Залежно від характеру робочого плинного середовища в першому теплообміннику 302а може відбуватися фазова зміна робочого плинного середовища.
З стадія роботи
У прикладі, показаному на Фіг. 16, робоче плинне середовище рухається по каналах Зббаг, 30002 і входить в підкамери 23401, 234а1 другого ротора крізь третій отвір 116ба і сьомий отвір 116с відповідно, де його тиск обмежено і робоче плинне середовище дозується в канали 304а1, 304р1 відповідно крізь четвертий отвір 1166 і восьмий отвір 116а відповідно.
Одночасно, коли робоче плинне середовище надходить у підкамери 234р1, 234а1, воно витягується з підкамер 234р2, 234а2 крізь четвертий отвір 11665 і восьмий отвір 1164 відповідно.
Оскільки другий ротор 219 продовжує обертатися, робоче плинне середовище витягується з бо підкамер 234061, 234а1 крізь четвертий отвір 11650 і восьмий отвір 1164, і більше робочого плинного середовища надходить у підкамери 234р2, 234а2 крізь третій отвір 116а і сьомий отвір 116с.
У всіх прикладах послідовне нагнітання та режим роботи робочого плинного середовища в підкамерах 234а1, 234а2, 234р1, 23402 викликає силу, тим самим (щонайменше частково) забезпечуючи хитання другого ротора 219 навколо своєї другої осі 232 обертання, і спричиняє обертання ротора навколо його першої осі обертання. Ця сила діє як додаток до сили, що створюється двигуном 308. 4 стадія роботи
У прикладі, показаному на Фіг. 16, робоче плинне середовище потім рухається від камер 2З4а, 23406 другого ротора по каналах 304а1, 30401 і надходить у другий теплообмінник З0ба, який у цьому прикладі виконаний як джерело тепла.
Залежно від характеру робочого плинного середовища, може відбуватися фазова зміна робочого плинного середовища у другому теплообміннику З0ба.
Отже робоче плинне середовище поглинає тепло з джерела тепла, а потім залишає другий теплообмінник З0ба і рухається по каналах 304а2, 304р2 перед тим, як увійти в камери 134а, 1346 першого ротора для повторного запуску циклу.
Приклад З - тепловий двигун із замкнутим контуром, виконаний як один агрегат
Фіг. 19 ілюструє приклад пристрою 400, виконаного як тепловий двигуна із замкнутим циклом (наприклад, генератор збирання енергії) за винаходом, який має багато елементів, спільних, можливо фізично ідентичних або еквівалентних, з прикладом на Фіг. 15, які позначаються однаковими номерами посилань.
Приклад на Фіг. 19 відрізняється від прикладу на Фіг. 15 тим, що замість двигуна 308 з першим валом 118 з'єднаний пристрій 408 для виробництва потужності і приводиться цим валом. Пристрій 408 може бути виконаний як з'єднувач коробки передач для приводу іншого пристрою, наприклад електричного генератора.
Також, перший теплообмінник 302а виконаний як джерело тепла (на відміну від поглинача тепла у прикладі 1), а другий теплообмінник З0ба виконаний як поглинач тепла (а не джерело тепла як у прикладі 1). В інших відношеннях приклади на Фіг. 15 і Фіг. 19 структурно однакові.
Іншими словами, на практиці, якщо поглинач тепла і джерело тепла, виконані як тепловий насос на Фіг. 15, будуть замінені один на один, а двигун 308 у прикладі на Фіг. 15 поміняти на генератор 408, результатом буде тепловий двигун на Фіг. 19.
Тобто, на практиці, якщо виконано термодинамічно реверсивні джерело тепла та поглинач тепла, і виконано двигун 308, який також може виконувати функцію генератора 408, то та сама схема може бути термодинамічно оборотною і виконувати функцію і теплового насоса 100, або, при реверсі, функцію теплового двигуна 400 у обладнанні, де це є доцільним.
Наслідком цього є те, що в процесі експлуатації напрямок потоку плинного середовища крізь систему на Фіг. 19, а отже і термодинамічний процес, змінений в порівнянні з системою на Фіг. 15.
Отже, підкамери 134аї1, 134а2 (тобто перша секція 111 для потоку плинного середовища), які працюють як камери нагнітання / стиснення у прикладі на Фіг. 15, у прикладі на Фіг. 19 працюють як камери розширення. Тобто, у цьому прикладі перша камера 134а та поршень 122а (тобто перша секція 111 для потоку плинного середовища) функціонують як секція розширення плинного середовища.
Також, підкамери 134р1, 134р2 (тобто друга секція 115 дляпотоку плинного середовища), які функціонують як камери дозування / розширення у прикладі на Фіг. 15, функціонують як камери нагнітання / стискання / помпування у прикладі на Фіг. 19. Тобто, у цьому прикладі друга камера 134р і поршень 1225 (тобто друга секція 115 для потоку плинного середовища) можуть працювати як насос для переміщення рідини або як компресор.
Отже, оскільки секція розширення (тобто перша секція 111 для потоку плинного середовища) і секція нагнітання (тобто друга секція 115 для потоку плинного середовища) є двома боками одного ротора, обертання ротора 119 відбувається за рахунок розширення робочого плинного середовища в першій камері 134а (тобто в підкамерах 134а1, 134аг2).
Тепер буде описано роботу пристрою 400. 1 стадія роботи
У прикладі, показаному на Фіг. 19, робоче плинне середовище рухається по каналу З0ба! і надходить у підкамеру 134а2 ротора крізь другий отвір 1140, де воно розширюється.
Одночасно, коли робоче плинне середовище надходить і розширюється в підкамері 134а2, робоче плинне середовище виходить з підкамери 134а1 крізь перший отвір 114а.
Так як ротор 119 продовжує обертатися, робоче плинне середовище витягується з підкамери 134а2 крізь перший отвір 114а, і більше робочого плинного середовища надходить у підкамеру 134а1 крізь другий отвір 1140, де воно розширюється.
У всіх прикладах послідовне розширення робочого плинного середовища в підкамерах 134а1, 134а2 ротора викликає силу і тим самим викликати хитання ротора навколо своєї другої осі 132 обертання і спричиняє обертання ротора навколо його першої осі 130 обертання. Ця сила обертання приводить в дію генератор 408 через вал 118. 2 стадія роботи
У прикладі, показаному на Фіг. 19, після виходу з першої камери 134а ротора 119 робоче плинне середовище рухається по каналу 304а2 і надходить у другий теплообмінник З0ба, який виконаний як поглинач тепла. Отже, тепло виділяється з робочого плинного середовища під час проходження крізь другий теплообмінник З0ба.
Залежно від природи робочого плинного середовища, може відбуватися фазова зміна робочого плинного середовища у другому теплообміннику З0ба.
З стадія роботи
У прикладі, показаному на Фіг. 19, робоче плинне середовище надходить у підкамеру 13402 крізь четвертий отвір116б.
Потім робоче плинне середовище нагнітається / помпується під дією поршня 12260, що рухається за рахунок розширення робочого плинного середовища в першій камері 134а, і виходить крізь третій отвір 116а.
Одночасно, коли робоче плинне середовище потрапляє в підкамеру 13402, воно витягується з підкамери 134601 крізь третій отвір 116а.
Одночасно, коли робоче плинне середовище витягується з підкамери 134р2, воно втягується в підкамеру 13401 крізь четвертий отвір 1166. 4 стадія роботи
У прикладі, показаному на Фіг. 19, робоче плинне середовище потім рухається від другої камери 13456 по каналу З00а2 і надходить у перший теплообмінник 302а, який виконаний як джерело тепла.
Отже, робоче плинне середовище поглинає тепло з джерела тепла, а потім залишає
Зо перший теплообмінник 302а і рухається по каналу З00а! перед входом у першу камеру 134а для повторного запуску циклу.
Залежно від характеру робочого плинного середовища в першому теплообміннику 302а може відбуватися фазова зміна робочого плинного середовища.
Приклад 4 - тепловий двигун із замкнутим контуром, виконаний як подвійний агрегат
Фіг. 20 ілюструє другий приклад пристрою 500 теплового двигуна із замкнутим контуром (наприклад, двигун) за винахідм, який включає множину елементів, спільних із прикладом, показаним на Фіг. 16, або еквівалентних йому, і тому вони мають однакові номери посилань.
Приклад на Фіг. 20 відрізняється від прикладу на Фіг. 16 тим, що замість двигуна 308 приєднаний пристрій відбору 408 потужності, який приводиться в дію першим валом 118.
Пристрій 408 може може бути виконаний як з'єднальна коробка передач для приводу іншого пристрою, наприклад електричного генератора.
Також, перший теплообмінник 302а виконаний як джерело тепла (а не поглинач тепла як у
Прикладі 2), а другий теплообмінник З0ба виконаний як поглинач тепла (а не джерело тепла як у Прикладі 2). У всьому іншому приклади на Фіг. 16 і Фіг. 20 структурно однакові.
Тобто, на практиці, якщо поглинач тепла і джерело тепла в обладнанні, виконаному як на
Фіг. 16, будуть замінені один на інший, а двигун 308 у прикладі на Фіг. 16 замінений на генератор 408, результатом буде тепловий двигун на Фіг. 20.
Це є наслідком того, що в процесі роботи напрямок потоку плинного середовища крізь систему на Фіг. 20, а отже, і термодинамічний процес, змінюється в порівнянні з системою на
Фіг. 16.
Отже, камери 134а1, 134а2, 13401, 13452 першого ротора (тобто перша секція 111 для потоку плинного середовища), які функціонують як камери нагнітання /стиснення у прикладі на
Фіг. 16, функціонують як камери розширення у прикладі на Фіг. 20. Тобто, у цьому прикладі перша камера 134а першого ротора та поршень 122а, друга камера 1340 першого ротора і другий поршень 12265 (тобто перша секція 111 для потоку плинного середовища) функціонують як секція розширення плинного середовища.
Також, підкамери 234а1, 234а2, 234р1, 234р2 (тобто друга секція 115 для потоку плинного середовища), які функціонують як камери розширення / дозування у прикладі на Фіг. 16, функціонують як камери нагнітання / стискання /перекачування у прикладі на Фіг. 20. Тобто, у бо цьому прикладі перша камера 234а другого ротора і поршень 222а, і друга камера 2340 другого ротора і другий поршень 2226 (тобто друга секція 115 для потоку плинного середовища) можуть працювати як насос для нагнітання плинного середовища або як компресор.
Оскільки вал 118 першої секції 111 для потоку плинного середовища (перший ротор 119) і вал 218 другої секції 115 потоку плинного середовища (другий ротор 219) з'єднані, вони обертаються разом.
Отже, оскільки вал 118 секції розширення (тобто перша секція 111 для потоку плинного середовища) і вал 218 секції нагнітання(тобто друга секція 115 для потоку плинного середовища) з'єднані таким чином, що вони обертаються разом, обертання другого ротора 219 відбувається за рахунок розширення плинного середовища в камері 134а, Б першого ротора (тобто в підкамерах 134а1, 134а2, 13401, 13402).
Згідно з Прикладом 2, показаним на Фіг. 16, перша камера 134а і друга камера 13406 першого ротора 119 (тобто перша секція 111 для потоку плинного середовища) мають суттєво однакову об'ємну пропускну здатність. Перша камера 234а і друга камера 234Б другого ротора 219 (тобто друга секція 115 дляи потоку плинного середовища) мають фактично однакову об'ємну пропускну здатність. Однак об'ємна пропускна здатність перших камер 134а, 13456 першого ротора (перша секція 111 для потоку плинного середовища) може бути суттєво однаковою, меншою або більшою, ніж об'ємна пропускна здатність камер 234а, 234р другого ротора (друга секція 115 потоку для плинного середовища).
Тобто, у цьому прикладі об'ємна пропускна здатність камер 234а, 234 ротора другої секції 115 для потоку плинного середовища може бути такою самою, меншою або більшою, ніж об'ємна пропускна здатність камер 134а, 13406 ротора, першої секції 111 для потоку плинного середовища.
Тобто, у цьому прикладі об'ємна пропускна здатність другої секції 115 для потоку плинного середовища може бути щонайменше половиною об'ємної пропускної здатності першої секції 111 для потоку плинного середовища.
Альтернативно, у цьому прикладі об'ємна пропускна здатність другої секції 115 для потоку плинного середовища може бути щонайменше вдвічі більшою об'ємної ємності першої секції 111 для потоку плинного середовища.
Як показано на Фіг. 18, де показані тільки ротори 119, 219, поршні 122, 222 і вали 118, 218,
Зо різниця в об'ємній пропускній здатності може бути досягнута шляхом виконання камер 134а, 1346 першого ротора ширшими, ніж камери 234а, 23406 другого ротора, причому, поршні 122а, 1226 першого ротора є ширше, ніж поршні 222а, 2220 другого ротора. Отже, хоча поршні 122, 222 можуть хитатися під тим самим кутом, об'єм камер 134а, 134р буде більшим, ніж камер 2З4а, 2340, і робочий об'єм поршнів 122а, 122605 першого ротора буде більшим, ніж робочий об'єм поршнів 222а, 2226 другого ротора.
Тепер буде описано роботу пристрою 500. 1 стадія роботи
У прикладі, показаному на Фіг. 20, робоче плинне середовище рухається по каналах Зоба!1,
З00р1 ї надходить в підкамери 134а2, 134р2 першого ротора 119 відповідно крізь другий отвір 1145 і шостий отвір1144 відповідно там, де він розширюється.
Одночасно, коли робоче плинне середовище надходить в підкамери 134а2, 134р2 і розширюється, робоче плинне середовище витягується з підкамер 134а1, 134а2 першого ротора крізь перший отвір 114а і п'ятий отвір 114с відповідно.
Оскільки перший ротор 119 продовжує обертатися, робоче плинне середовище витягується з підкамери 134а2, 13402 крізь перший отвір 114а і п'ятий отвір 114с відповідно, і більше робочого плинного середовища надходить у підкамери 134а1, 134а2 крізь другий отвір 114р і шостий отвір 1144, де воно розширюється.
У всіх прикладах послідовне розширення робочего плинного середовища в підкамерах 134а1, 134а2, 13401, 134602 ротора створює силу, тим самим викликаючи поворот першого ротора навколо своєї другої осі 132 обертання і спричиняючи обертання першого ротора 119 навколо своєї першої осі 130 обертання. Ця сила обертання приводить в рух генератор 408 з допомогою вала! 18. 2 стадія роботи
У прикладі, показаному на Фіг. 20, після витягування з камер 134а, 1346 першого ротора 119 робоче плинне середовище рухається по каналах 304а2, 304р2 відповідно і надходить у другий теплообмінник З0ба, який виконаний як поглинач тепла. Отже, тепло виділяється з робочого плинного середовища під час проходження крізь другий теплообмінник З0ба.
Залежно від природи робочого плинного середовища, може відбуватися фазова зміна робочого плинного середовища у другому теплообміннику З0ба. 60 З стадія роботи
У прикладі, показаному на Фіг. 20, робоче плинне середовище надходить у під камери 234рг2, 234а2 другого ротора крізь четвертий отвір 1166 восьмий отвір 1164 відповідно.
Потім робоче плинне середовище нагнітається /накачується під дією поршнів 222а, 222р другого ротора, які приводяться в дію шляхом розширення робочого плинного середовища в камерах 134а, 1340р першого ротора і виходять крізь третій отвір 11ба та сьомий отвір 116 відповідно.
Одночасно, коли робоче плинне середовище втягується у підкамеру 234р2, 234а2 другого ротора, воно виходить з підкамери 234р1, 234а1 другого ротора крізь третій отвір 116ба і сьомий отвір 116с відповідно.
Одночасно, коли робоче плинне середовище виходить з підкамер 234р2, 234а2 другого ротора, воно входить у підкамери 234р1, 234а1 другого ротора крізь четвертий отвір 11656 та восьмий отвір 1164 відповідно. 4 стадія роботи
У прикладі, показаному на Фіг. 20, робоче плинне середовище потім рухається від других камери 2340, 234а другого ротора по каналах З0баг, 30002 і надходить у перший теплообмінник
ЗОга, який виконаний як джерело тепла.
Отже, робоче плинне снередовище поглинає тепло з джерела тепла, а потім залишає перший теплообмінник 302а і рухається по каналах З0баї, 30001 перед тим як увійти у перші камери камери 134а, 1346 першого ротора, щоб знову запустити цикл.
Залежно від характеру робочого плинного середовища в першому теплообміннику 302а може відбуватися фазова зміна робочого плинного середовища.
Приклад 5 - тепловий двигун з відкритисм контуром, виконаний як одинарний агрегат
Фіг. 21 ілюструє перший приклад пристрою 600 двигуна (тепловий двигун) з відкритим контуром за винаходом, який має багато спільниї або еквівалентних елементів з прикладом на
Фіг. 19, і тому вони мають однакові номери посилань.
Приклад на Фіг. 21 відрізняється від прикладу на Фіг. 19 такими особливостями.
Система являє собою відкритий контур, без зв'язку між першим отвором 114а і четвертим отвором 11660. Тобто, другий канал 304а і другий теплообмінник З0ба відсутні, а значить, перший отвір 114а і четвертий отвір 1165 ізольовані один від одного.
Зо Четвертий отвір 1166 може сполучатись для пропуску плинного середовища з джерелом повітря, наприклад, може бути відкритим у атмосферу. Отже, у цьому прикладі робоче плинне середовище може містити повітря.
Перший теплообмінник 302а може мати або бути в тепловому сполученні з будь-яким відповідним джерелом тепла (наприклад, сонячним теплом, вихлопом від згоряння або димовими газами іншого процессу, або парою). Альтернативно, перший теплообмінник 302а може мати камеру 602 згоряння, яка функціонує при безперервному горінні. Наприклад, камера згоряння може мати пальник, що живиться паливом для отримання тепла. Процес горіння може бути безперервним процесом горіння. Отже, як і у прикладі З на Фіг. 19, перший теплообмінник
З02а є джерелом тепла, виконаним з можливістю додавання теплової енергії до плинного середовища, що проходить крізь нього.
Об'ємна пропускна здатність другої камери 1345 першого ротора може бути суттєво однаковою, меншою або більшою, ніж об'ємна пропускна здатність першої камери 134а першого ротора.
Тобто, у цьому прикладі об'ємна пропускна здатність другої секції 115 потоку плинного середовища може бути такою самою, меншою або більшою, ніж об'ємна пропускна здатність першої секції 111 для потоку плинного середовища.
Наприклад, об'ємна пропускна здатність другої камери 1346 першого ротора може складати не більше як половину об'ємної здатності першої камери 134а першого ротора.
Альтернативно, об'ємна пропускна здатність першої камери 1345 першого ротора може складати щонайменше подвійну об'ємну пропускну здатність першої камери 134а першого ротора.
Отже, у цьому прикладі це забезпечує коефіцієнт розширення в межах границь одного пристрою (наприклад, як показано на Фіг. 17).
Це може бути досягнуто шляхом виконання першої камери 134а першого ротора по ширині, яка відрізняється від ширини другої камери 1340 першого ротора, при цьому перший поршень 122а, отже, має іншу ширину, ніж другий поршень 122р. Отже, хоча поршні будуть хитатися і, отже рухатись, однаково навколо другої осі 132 обертання, об'єм камер 134а, 1345 і робочий об'єм поршня 122а, 1225 будуть відрізнятися.
Як показано на Фіг. 17, де зображено роторний вузол 116, різні об'єми можуть бути досягнуті бо шляхом виконання першої камери 134а першого ротора ширшою, ніж друга камера 134р першого ротора, отже, перший поршень 122а є ширшим, ніж другий поршень 12260. Отже, хоча поршні будуть хитатися і, отже рухатись, однаково навколо другої осі 132 обертання, об'єм камери 134а буде більшим, ніж об'єм камери 134Б, а значить, робочий об'єм поршня 122а буде більшим ніж поршня 1225.
Тепер буде описано роботу пристрою 600. 1 стадія роботи
У прикладі, показаному на Фіг. 21, робоче плинне середовище (наприклад, повітря) надходить у підкамеру 134р2 крізь четвертий отвір 11665.
Потім робоче плинне середовище нагнітається /стискається / дозується дією поршня 1226, що рухається за рахунок розширення робочого плинного середовища в першій камері 134а (буде описано нижче на стадії 3) і виходить крізь третій отвір 116а.
Одночасно, коли робоче плинне середовище потрапляє в підкамеру 13402, воно витягується з підкамери 134601 крізь третій отвір 116а.
Одночасно, коли робоче плинне середовище витягується з підкамери 134р2, воно затягується в підкамеру 134601 крізь четвертий отвір 11660. 2 стадія роботи
У прикладі, показаному на Фіг. 21, робоче плинне середовище потім рухається від другої камери 13456 по каналу З00а2 і надходить у перший теплообмінник 302а, який виконаний як джерело тепла.
Робоче плинне середовище може бути змішаним з паливом у спалювальному пристрої 603, щоб бути частково спаленим та частково нагріти, підвищуючи тиск, перед тим, як бути переданим до другого отвору 1146 до розширювальної секції, яка у цьому прикладі є першою секцією 111 для потоку рідини.
Отже, робоче плинне середовище поглинає тепло з джерела тепла, а потім залишає перший теплообмінник 302а і рухається по каналу З0ба1 перед тим, як увійти в першу камеру 134а.
З стадія
У прикладі, показаному на Фіг. 21, робоче плинне середовище рухається по каналу З0ба! і надходить у підкамеру 134а2 ротора крізь другий отвір 1140, де воно розширюється.
Одгночасно робоче плинне середовище надходить і розширюється в підкамері 134аг2, і воно витягується з підкамери 134а1 крізь перший отвір 114а.
Так як ротор 119 продовжує обертатися, робоче плинне середовище витягується з підкамери 134а2 крізь перший отвір 114а, і більше робочого плинного середовища надходить у підкамеру 134а1 крізь другий отвір 1140, де воно розширюється.
Отже, відпрацьований газ послідовно розширюється в підкамерах 134а1, 134а2 першої камери 134а (отже, газ зменшується під тиском і збільшується в об'ємі), так що робота виконується газом на першому поршні 122а, щоб проштовхнути перший поршень 122а по всій камері 134а (функціонує як камера розширення), що приводить в рух другий поршень 1220 по всій другій камері 134р, щоб втягнути і стиснути ще одну порцію повітря, щоб почати процес знову.
Отже, послідовне розширення робочого плинного середовища в підкамерах 134а1, 134а2 ротора викликає силу, яка забезпечує хитання ротора навколо своєї другої осі 132 обертання і викликає обертання ротора навколо його першої осі 130 обертання. Ця сила обертання приводить в дію генератор 408 з допомогою вала 118.
Приклад 6 - тепловий двигун з відкритим контуром, виконаний як подвійний агрегат
Фіг. 22 ілюструє другий приклад двигуна 700 з відкритим контуром (тепловий двигун) за винаходом, який має множину елементів, спільних з прикладом на Фіг. 20, або еквівалентним їм, і тому такі елементи мають однакові номери посилань.
Приклад Фіг. 22 відрізняється від прикладу на Фіг. 20 наступними ознаками.
Система є системою з відкритим контуром, що не має зв'язку між входами потоку другого ротора (якими в цьому прикладі є четвертий отвір 11660 і восьмий отвір 1164) і першими виходами потоку першого ротора (які в цьому прикладі являють собою перший отвір 114с і п'ятий отвір 114с) відповідно. Тобто другий канал З04а і другий теплообмінник З0ба Прикладу 4 (Фіг. 20) відсутні в прикладі на Фіг. 22, а отже, четвертий отвір 11665 і перший отвори 114а ізольовані один від одного, і восьмий отвір 1164 і п'ятий отвір 114с ізольовані один від одного.
Четвертий отвір 1160 і восьмий отвір 1164 можуть сполучатись для пропуску плинного середовища з джерелом повітря, наприклад, бути відкритим в атмосферу. Отже, у цьому прикладі робоче плинне середовище може містити повітря.
Як у прикладі на Фіг. 20, перший теплообмінник 302а може мати або бути в тепловому 60 сполученні з будь-яким відповідним джерелом тепла (наприклад, сонячним теплом, вихлопним газом або димовими газами іншого процессу, або парою). Альтернативно, подібно прикладу 5 на Фіг. 21, перший теплообмінник 302а може мати камеру 602 згоряння, яка функціонує для безперервного горіння. Наприклад, камера згоряння може включати пальник, що постачається паливом, для отримання тепла. Процес горіння може бути безперервним. Отже, подібно до прикладу на Фіг. 20, перший теплообмінник 302а функціонує для додавання теплової енергії до плинного середовища, що проходить крізь нього.
Може бути виконана камера 6б0г2а, 602605 згоряння для кожного контуру плинного середовища. Камери 602а, 6026 можуть бути плинне ізольовані одна від одної. Отже, перша камера 602 згоряння може сполучатись для пропуску плинного середовища з каналом ЗОба, а друга камера 602р згоряння може сполучатись для пропуску плинного середовища з каналом
З00р. Камери 602а, 6025 згоряння можуть бути виконані всередині однієї камери 602 згоряння.
Тепер буде описано роботу пристрою 700. 1 стадія роботи
У прикладі, показаному на Фіг. 22, робоче плинне середовище (наприклад, повітря) надходить у підкамери 234р2, 234а2 другого ротора крізь на четвертий отвір 1160 та восьмий отвір 1164 відповідно.
Потім робоче плинне середовище нагнітається / стискається / дозується під дією поршнів 222а, 22205 другого ротора, що приводиться в дію розширенням робочого плинного середовища в перших камерах 134а, 134р першого ротора (буде описано нижче на стадії 3) і виходить крізь третій отвір 116ба та сьомий отвір 116с відповідно.
Одночасно, коли робоче плинне середовище потрапляє в підкамери 234р2, 234а22 воно виходить з підкамер 23401, 234а1 крізь третій отвір 116ба і сьомий отвір 116с відповідно.
Одночасно коли робоче плинне середовище витягується з підкамери 234р2, 23401, робоче плинне середовище втягується в підкамери 234601, 234а1 крізь четвертий отвір 1166 і вісім отвір 116а відповідно. 2 стадія роботи
У прикладі, показаному на Фіг. у 22, робоче плинне середовище потім рухається від других камер 2346, 234а другого ротора по каналах З0баг, 30002 і надходить у перший теплообмінник 302а, який виконаний як джерело тепла.
Зо Робоче плинне середовище може бути змішана з паливом у спалювальному пристрої 603, для його часткового спалювання і часткового нагрівання, підвищуючи тиск, перед тим, як бути передано у другий отвір 1146р і шостий отвір 1144 першого ротора 119 (тобто перша секція 111 для потоку плинного середовища або секція "розширення".
Отже, робоче плинне середовище поглинає тепло з джерела тепла, а потім залишає перший теплообмінник 302а і рухається по каналах З0ба1, 30061 перед входом у камери 134а, 1340 першого ротора.
З стадія роботи
У прикладі, показаному на Фіг. 22, робоче плинне середовище рухається по каналах З00а1, 30001 і надходить у підкамери 134а2, 134а2 першого ротора 119 крізь другий отвір 1146 і шостий отвір 1144, де воно розширюється.
Одночасно, коли робоче плинне середовище потрапляє і розширюється в підкамерах 134422, 134р2, робоче плинне середовище виходить з підкамер 134а1, 13401 крізь перший отвір 114а їі п'ятий отвір 114с відповідно.
Оскільки перший ротор 119 продовжує обертатися, робоче плинне середовище витягується з підкамер 134а2, 13402 крізь перший отвір 114а і п'ятий отвір 114с, і більше робочого плинного середовища надходить у підкамери 134а1, 13401 крізь другий отвір 1146 і шостий отвір 1144, де воно розширюється.
Отже, відпрацьований газ послідовно розширюється в підкамерах 134а1, 134а2, 13401, 134р2 перших камер 134а, 1346 першого ротора (отже, зменшується тиск газу і збільшується об'єм), так що виконується робота газом на поршнях 122а, 1225 першого ротора для проштовхування першого поршня 122а по всій камері 134а (працюючі в якості розширювальної камери) і для проштовхування другого поршня 1220 по всій камері 134р (працюючі в якості розширювальної камери), що приводить в рух перший і другий поршні122а, 1225 крізь відповідні камери134а, 1340, щоб втягнути додаткову порцію повітря, щоб почати процес знову.
Отже, послідовне розширення робочого плинного середовища в підкамерах 134а1, 134а2, 134р1, 134р2 першого ротора викликає силу, яка викликає поворот першого ротора 119 навколо його другої осі 132 обертання і спричиняє хитання першого ротора навколо його першої осі 130 обертання. Ця сила обертання приводить в дію генератор 408 з допомогою вала 118.
Отже, оскільки вал 118 секції розширення (тобто перша секція 11їдля потоку плинного бо середовища) і вал 218 нагнітальної секції (тобто друга секція 115 дляпотоку плинного середовища) з'єднані таким чином, що вони обертаються разом, обертання другого ротора 219 відбувається за рахунок розширення робочого плинного середовища в камері 134а, Б першого ротора (тобто в підкамерах 134а1, 134а2, 13401, 134602).
Приклад 7 - тепловий двигун з відкритим контуром, виконаний як одинарний агрегат
Фіг. 23 ілюструє третій приклад теплового двигуна 800 з відкритим контуром (агрегат двигуна) за винаходом, який включає множину елементів, спільних з прикладом на Фіг. 21 і тому нумери посилать таких елементів будуть такими ж самими.
Приклад на Фіг. 23 відрізняється від прикладу на Фіг. 21 наступним.
Четвертий отвір 11665 виконаний з можливістю плинного сполучення з джерелом гарячого газу, наприклад, з жаровою трубою або вихлопним газом. Отже, у цьому прикладі робоче плинне середовище може мати джерело гарячого газу, наприклад, жарову трубу або вихлопний газ.
Перший теплообмінник 302а має камеру 810, функціонуючу для забезпечення потоку плинного середовища між секцією нагнітання (у цьому прикладі, друга секція 115 для потоку плинного середовища) та секцією розширення (у цьому прикладі перша секція 111 для потоку плинного середовища), а інжектор 812 - виконаний з можливістю впорскування кріогенного агента в камеру 810 таким чином, щоб теплова енергія передавалася від плинного середовища в кріогенний агент, щоб викликати підвищення тиску. Отже, перший теплообмінник 302а функціонує для видалення теплової енергії з робочо плинного середовища, що проходить крізь нього, у відповідь на підвищення тиску кріогенного агента, і таким чином виконаний як поглинач тепла.
Кріогенний агент може бути газом при нормальних атмосферних умовах, що зберігається у вигляді стисненої рідині, що вимагає введення тепла під час зміни фази назад до газу, наприклад рідкого азоту або рідкого повітря. У цьому винаході терміном "кріогенний агент" позначається будь-яке середовище, що зберігається у низькотемпературному рідинному або газовому стані, яке розширюватиметься, можливо, поступово, із введенням тепла.
Об'ємна пропускна здатність другої камери 1345 першого ротора може бути суттєво однаковою, меншою або більшою, ніж об'ємна пропускна здатність першої камери 134а першого ротора.
Зо Тобто, у цьому прикладі об'ємна пропускна здатність другої секції 115 потоку плинного середовища може бути такою самою, меншою або більшою, ніж об'ємна пропускна здатність першої секції 111 для потоку плинного середовища.
Наприклад, об'ємна пропускна здатність першої камери 13465 першого ротора може складати саме більше половини об'ємної пропускної здатності першої камери 134а першого ротора.
Альтернативно, об'ємна пропускна здатність першої камери 1345 першого ротора може складати щонайменше подвійну об'ємну пропускну здатність першої камери 134а першого ротора.
Отже, у цьому прикладі це забезпечує коефіцієнт розширення в межах одного пристрою (наприклад, як показано на Фіг. 17).
Це може бути досягнуто шляхом виконання першої камери 134а першого ротора, яка відрізняється по ширині від другої камери 1340 першого ротора, при цьому перший поршень 122а має іншу ширину, ніж другий поршень 1220. Отже, хоча поршні будуть хитатися, отже, рухатись, однаково навколо другої осі 132 обертання, об'єм камер 134а, 1345 і робочий об'єм поршня 122а, 1225 будуть відрізнятися.
Як показано на Фіг. 17, де зображено просто роторний вузол 116, різні об'єми можна досягнути шляхом забезпечення першої камери 134а першого ротора більш ширшою, ніж друга камера 1340 першого ротора, при цьому, перший поршень 122а буде більш ширший, ніж другий поршень 1226. Отже, хоча поршні будуть хитатися і, отже, рухатися однаково навколо другої осі
БО 132 обертання, об'єм камери 134а буде більшим, ніж об'єм камери 134р, а значить, робочий об'єм поршня 122а буде більшим ніж поршня 1226.
Тепер буде описано роботу пристрою 800. 1 стадія роботи
У прикладі на Фіг. 23, робоче плинне середовище втікає в підкамеру 134р2а крізь четвертий отвір1!16р.
Потім робоче плинне середовище нагнітається / дозується дією поршня 1220, що рухається за рахунок розширення робочого плинного середовища в першу камеру 134а (буде описано нижче) і виходить крізь третій отвір 116ба.
Одночасно, коли робоче плинне середовище втягується в в підкамеру 13402, воно бо витягується з підкамери 134601 крізь третій отвір 116а.
Одночасно, коли робоче плинне середовище витягується з підкамери 134р2, воно втягується в підкамеру 13401 крізь четвертий отвір 1166. 2 стадія роботи
У прикладі, показаному на Фіг. 23, робоче плинне середовище потім рухається від другої камери 13456 по каналу З00а2 і надходить у перший теплообмінник 302а, який виконаний як поглинач тепла.
Гарячий газ може змішуватися з кріогенним агентом в камері 810 таким чином, що тепло передається кріогенному агенту, викликаючи підвищення його тиску перед тим, як передати його у другий отвір 11460 секції розширення (у цьому прикладі це перша секція 111 для потоку плинного середовища).
Отже, кріогенний агент змішується з робочим плинним середовищем і поглинає тепло від нього, а потім залишає перший теплообмінник 302а і рухається по каналу З0б0а!1! перш, ніж увійти у першу камеру 134а.
З стадія роботи
У прикладі, показаному на Фіг. 23, робоче плинне середовище рухається по каналу З0ба! і надходить у підкамеру 134а2 ротора крізь другий отвір 114р, де воно розширюється.
Одночасно, коли робоче плинне середовище надходить і розширюється в підкамері 134а2, воно витягується з підкамери 134а1 крізь перший отвір 114а.
Так як ротор 119 продовжує обертатися, робоче плинне середовище виходить з підкамери 134а2 крізь перший отвір 114а, і більше робочого плинного середовища надходить у підкамеру 134а1 крізь другий отвір 114р, де воно розширюється.
Отже, суміш вихлопних газів і кріогену послідовно розширюється в підкамерах 134а1, 134а22 першої камери 134а (отже, знижується тиск газу і збільшується його об'єм), так що робота виконується газом на першому поршні 122а, щоб спонукати перший поршень 122а рухатися по всій камері 134а (функціонує як камера розширення), що приводить в рух другий поршень 122р по всій другій камері 134а для втягування та стиснення / нагнітання додаткової порції робочого плинного серелдовища для початку процесу знову.
Отже, послідовне розширення робочого плинного середовища в підкамерах 134а1, 134822 ротора викликає силу, тим самим спричиняючи хитання ротора навколо своєї другої осі 132
Зо обертання, і викликаючи обертання ротора навколо його першої осі 130 обертання. Ця сила обертання приводить в рух генератор 408 з допомогою вала 118.
Приклад 8 - Тепловий двигун з відкритим контуром, виконаний як подвійний агрегат
На Фіг. 24 ілюстровано четвертий приклад теплового двигуна 900 з відкритим контуром за винаходом, який має множину елементів, однакових, або еквівалентних, елементам у прикладі на Фіг. 22, і тому вони позначаються однаковими номерами посилань.
Приклад на Фіг. 24 відрізняється від прикладу на Фіг. 22 тим, що вхідні отвори другого ротора (які в цьому прикладі є четвертим отвіром 116р0 і восьмим отвіром 1164) виконані у сполученні для пропуску плинного середовища з джерелом гарячого газу, наприклад, димового газу або вихлопного газу.
Отже, у цьому прикладі робоче плинне середовищеможе містити джерело гарячого газу, наприклад димовий або вихлопний газ.
Згідно з Прикладами 2, 4, 6, перша камера 134а і друга камера 134р першого ротора 119 (тобто перша секція 111 для потоку плинного середовища) мають фактично однакову об'ємну пропускну здатність (тобто той самий об'єм)... Перша камера 234а і друга камера 23465 другого ротора 219 (тобто друга секція 115 для потоку плинного середовища) мають фактично однакову об'ємну пропускну здатність (тобто той самий об'єм). Однак об'ємна пропускна здатність (тобто об'єм) камер 134а, 1340 першого ротора (перша секція 111 для потоку плинного середовища) може бути суттєво такою ж, меншою або більшою, ніж об'ємна пропускна здатність (тобто об'єм) другої камер 234а, 234р другого ротора (друга секція 115 для потоку плинного середовища).
Тобто, у цьому прикладі об'ємна пропускна здатність (тобто об'єм) камер 234а, 23465 ротора другої секції 115 для потоку плинного середовища може бути однаковою, меншою або більшою, ніж об'ємна пропускна здатність (тобто об'єм) камер 134а, 1345 ротора, тобто перша секція 111 для потоку плинного середовища.
Тобто, у цьому прикладі об'ємна пропускна здатність другої секції 115 для потоку плинного середовища може бути не більше половини об'ємної пропускної здатності першої секції 111 потоку робочого плинного середовища.
Альтернативно, у цьому прикладі об'ємна пропускна здатність другої секції 115 для потоку плинного середовища може бути щонайменше вдвічі більше об'ємної ємності першої секції 111 для потоку робочого плинного середовища.
Також, як і у прикладі на фіг. 23, перший теплообмінник 302а має камеру 810, функціонуючу для забезпечення потоку робочого плинного середовища між секцією нагнітання (у цьому прикладі другий ротор 219, тобто друга секція 115 для потоку робочого плинного середовища) та секцією розширення (у цьому прикладі перший ротор 119, тобто перша секція 111 для потоку робочого плинного середовища), і інжектор 812 виконані з можливістю впорскування кріогенного агента в камеру 810 таким чином, що теплова енергія передається від робочого плинного середовища в кріогенний агент, щоб викликати підвищення її тиску. Отже, перший теплообмінник 302а функціонує для видалення теплової енергії з робочого плинного середовища, що проходить крізь нього, при підвищення тиску кріогенного агента, і таким чином виконаний як поглинач тепла.
Можуть бути виконані змішувальні камери 810ба, 8100 та інжектор 812 для кожного контуру робочого плинного середовища. Камери 810а, 8106 можуть бути плинне ізольовані одна від одної. Отже, перша кріогенна камера 810а може бути сполучена для пропуску плинного середовища з каналом ЗОба, а друга кріогенна камера 8106 може бути сполучена для пропуску плинного середовища з каналом 3000. Камери 810ба, 8016 змішування можуть бути виконані, як один змішувальний вузол 810...
Тепер буде описано роботу пристрою 900. 1 стадія роботи
У прикладі, який показано на Фіг. 23, робоче плинне середовище надходить у підкамери 234рг2, 234а2 другого ротора крізь четвертий отвір116бр та восьмий отвір 1164 відповідно.
Потім робоче плинне середовище нагнітається / стискається / дозується дією поршнів 222а, 2220 другого ротора, який приводиться в дію розширенням робочого плинного середовища в перших камерах 134а, 13460 першого ротора (буде описано нижче на стадії 3) і виходить крізь третій отвір 116ба та сьомий отвір 116с відповідно.
Одночасно, коли робоче плинне середовище втягується в під камери 23402, 234а2 робоче плинне середовище витягується з підкамер 234р1, 234а1 крізь третій отвір 116ба і сьомий отвір 116с відповідно.
Одночасно, коли робоче плинне середовище витягується з підкамер 234р2, 23401, робоче плинне середовище втягується в підкамери 23401, 234а1 крізь четвертий отвір 1166 і восьмий отвір 1164 відповідно. 2 стадія роботи
У прикладі, показаному на Фіг. 24, робоче плинне середовище потім рухається від других камер 234р, 234а другого ротора по каналах З0баг, 30002 і надходить у перший теплообмінник
Зога, який виконаний як поглинач тепла.
Гарячий газ може бути змішаний з кріогенним агентом в змішувальній камері 810 таким чином, що тепло передається кріогенному агенту, викликаючи підвищення його тиску перед тим, як його буде передано до другого отвору 11465 і шостого отвору 1144 першого ротора 119 (тобто перша секція 11їдля потоку робочого плинного середовища або секція "розширення").
Отже, кріогенний агент змішується з робочим плинним середовищем і поглинає тепло від нього, а потім залишає перший теплообмінник 302а і рухається по каналах З0баї, 30061 перед входом у камери 134а, 1340 першого ротора.
З стадія роботи
У прикладі, показаному на Фіг. 24, робоче плинне середовище рухається по каналах З0баї1,
З00р1 ї надходить у підкамери 134а2, 134а2 першого ротора 119 крізь другий отвір 114р і шостий отвір 1144, де воно розширюється.
Одночасно, коли робоче плинне середовище потрапляє в підкамери 134а2, 134р2 і розширюється, робоче плинне середовище витягується з підкамер 134а1, 13401 крізь перший отвір 114а і п'ятий отвір 114с відповідно.
Оскільки перший ротор 119 продовжує обертатися, робоче плинне середовище витягується з підкамер 134а2, 1340р2 крізь перший отвір 114а і п'ятий отвір 114с, і більше робочого плинного середовища надходить у підкамери 134а1, 13401 крізь другий отвір 11465 і шостий отвір 1144, де воно розширюється.
Отже, відпрацьований газ послідовно розширюється в підкамерах 134а1, 134а2, 13401, 134р2 камер 134а, 1345 першого ротора (отже, зменшується тиск газ і збільшується його об'ємі), так що газ виконує роботу, діючи на поршні 122а, 12265 першого ротора для проштовхування першого поршня 122а по всій камері 134а (яка працює як розширювальна камера) і для проштовхування другого поршня 12256 по всій камері 134р (яка працює як розширювальна камера), яка приводить в рух перший і другий поршні 122а, 12265 крізь їхні відповідні камери 134а, 134р, щоб втягнути додаткову порцію повітря і почати процес знову.
Отже, послідовне розширення робочого плинного середовища в підкамерах 134а1, 134а2, 134р1, 13402 першого ротора викликає силу, яка спричиняє хитання першого ротора 119 навколо його другої осі 132 обертання і викликає обертання першого ротора навколо його першої осі 130 обертання. Ця сила обертання рухає генератор 408, що приводиться валом 118.
Отже, оскільки вал 118 секції розширення (тобто першої секції 111 для потоку робочого плинного середовища) і вал 218 секції нагнітання (тобто другої секції 115 для потоку робочого плинного середовища) з'єднані таким чином, що вони обертаються разом, обертання другого ротора 219 здійснюється за рахунок розширення робочого плинного середовища в камерах 134а, 1346 першого ротора (тобто в підкамерах 134а1, 134а2, 134651, 13402).
Приклади варіантів подвійних агрегатів
В альтернативних прикладах подвійних агрегатів (наприклад, варіанти Прикладів 2 (Фіг. 16),
Прикладу 4 (Фіг. 20), Прикладу 6 (Фіг. 22) і Прикладу 8 (Фіг. 24), перша камера 134а першого ротора може мати об'ємну пропускну здатність суттєво меншу або суттєво більшу, ніж об'ємна пропускна здатність другої камери 1346 першого ротора. Додатково або альтернативно, друга камера 2345 другого ротора може мати об'ємну пропускна здатність, суттєво меншу або суттєво більшу, ніж об'ємна пропускна здатність першої камери 234а другого ротора.
Наприклад, перша камера 134а першого ротора може мати об'ємну пропускну здатність не більше як половина або щонайменше подвійну об'ємну пропускну здатність другої камери 134р першого ротора. Додатково або альтернативно, друга камера 234р другого ротора може мати об'ємну пропускну здатність не більше як половина або щонайменше подвійну об'ємну пропускну здатність першої камери 234а другого ротора.
Такий приклад забезпечує багатоступеневий пристрій або два контури робочого плинного середовища з різними коефіцієнтами розширення крізь загальну систему.
Канали З0ба, 3005 і канали З04а, 3045 були показані як дискретні контури. Однак канал З0ба і канал 3006 можуть, щонайменше частково, об'єднуватися для визначення загального шляху потоку, який проходить крізь теплообмінник 302. Аналогічно, канал З04а і канал 304р можуть, щонайменше частково, об'єднуватися для визначення загального шляху потоку, який проходить крізь теплообмінник 306. Альтернативно, канали З0ба, 3000 можуть проходити крізь цілком окремі теплообмінники 302, що мають різні або однакові теплоємності, . Аналогічно, канали
Зо З04а, 3045 можуть проходити крізь цілююм окремі теплообмінники 306, що мають різні або однакові теплоємності.
У попередніх прикладах приводні вали 118, 218 описані як жорстко / безпосередньо пов'язані, і тому вони працюють з однаковою швидкістю обертання, щоб забезпечити роботу без втрат між ними. Однак в альтернативному прикладі перший вал 118 їі другий вал 218 можуть бути механічно з'єднані (наприклад, коробкою передач) або віддаленими засобами (наприклад, електронною системою управління), щоб вони могли обертатися з різною швидкістю один відносно одного.
Ядром пристрою за цим винаходом є справжній блок з позитивним нагнітанням, який забезпечує до 100 95 зменшення внутрішнього об'єму за оборот. Можна одночасно "тиснути на" та "тягнути" поршень 122 по всій камері, так, наприклад, в одній камері можна створювати повний вакуум на одному боці поршня, одночасно створюючи стиснення та/або нагнітання з іншого боку.
З'єднання секції нагнітання і секцій розширення (тобто, прямий привід між першою секцією 111 для потоку робочого плинного середовища і другою секцією 115 для потоку робочого плинного середовища, як частини того ж ротора, як показано на Фіг. ках 15, 19, 21, 23, або пов'язаних роторів, як показано на Фіг. 16, 20, 22, 24), означає, що механічні втрати будуть зведені до мінімуму у порівняння з прикладами відповідного рівня техніки, а також дозволяють відновити процеси в кожній секції, щоб допомогти привід з іншого боку.
Отже, значно вищі коефіцієнти розширення або стиснення є досяжними, ніж у прикладах відповідного рівня техніки. Наприклад, досягається одностадійне розширення або стиснення, що перевищує 10: 1, що значно більше, ніж у прикладах відповідного рівня техніки.
Позитивне нагнітання з використанням як постійного (і одночасного) розширення, так і нагнітання / стиснення на протилежних поверхнях одного поршня забезпечує пристрій, який суттєво є більш ефективним, ніж пристрої відповідного рівня техніки.
Це також означає, що пристрій може виконувати ефективні роботи при різних навантаженнях і різних швидкостях, що неможливо при звичайному обладнанні (наприклад, у тому числі у турбінах осьового потоку). Це дозволяє збирати енергію на вхідних рівнях, які раніше не були досяжні.
Пристрій за винаходом можна масштабувати до будь-якого розміру відповідно до різної 60 потужності, або потреб в потужності, його привідний вал з подвійним виходом також дозволяє легко встановлювати кілька приводів на загальний лінійний вал, тим самим збільшуючи потужність, плавність, вихідну потужність, забезпечуючи, на вимогу, надмірну або більшу потужність. Отже, тепловий двигун за винаходом може бути встановлено на трансотвірний засіб, щоб забезпечити додатковий привід або вироблення електричної енергії, щоб отримати великий двигун невеликої ваги.
Пристрій має вкрай низьку інерційність, що забезпечує невелике навантаження та швидкий та легкий пуск.
Що стосується теплових насосів (приклади 1, 3) на Фіг. 15, 19 та теплових двигунів (приклади 2, 4) на Фіг. 16, 20, то ці пристрої є особливо вигідними, оскільки вони по своїй суті є термодинамічно оборотні Отже, пристрої можуть працювати з робочими плинними середовищами при різних фазах (наприклад, в різних фазах) в будь-якому напрямку. Таким чином, пристрій за винаходом є більш прийнятними для більш широкого кола застосувань, ніж пристрої відповідного рівня техніки.
Таким чином, забезпечується механічно простий пристрій, який можна використовувати для цілей охолодження або генерації енергії. Крім того, такі теплові насоси або теплові двигуни за винаходом можуть бути високоефективними в будь-якому режимі роботи.
Що стосується теплових двигунів (приклади 2, 4-8) на Фіг. 16, 21-24, то пристрій за винаходом забезпечує технічне рішення з високою термодинамічною ефективністю, який може працювати при низькій швидкості. Робота на низькій швидкості є вигідною, оскільки дає змогу виробляти електроенергію на швидкостях, ближчих до необхідної частоти, таким чином, зменшуючи надійність та втрати внаслідок переключення передач та сигналів.
Ротор 14 їі корпус 12 можуть бути виконані з невеликим зазором між ними, таким чином дозволяючи роботу без змащення, роботу по вакуумуванню, та/або зменшувати потребу в контактних засобах ущільнення між ротором 16 і корпусом 12, тим самим мінімізуючи втрати на тертя.
Пристрої мають ту перевагу, що вал 18, 118, 218 може виходити з обох боків корпусу ротора, для з'єднання з силовим приводним пристроєм та/або з електричним генератором.
Приклад 9 -повітряний цикл з відкритим контуром, виконаний як одинарний агрегат
На Фіг. 25 показаний приклад пристрою 1000 повітряного циклу з відкритим контуром за винахом, який включає багато спільних або еквівалентних елементів, показаних на Фіг. 21, які тому мають однакові номери посилань.
Система являє собою відкритий цикл, без зв'язку між першим отвіром 114а і четвертим отвіром 1165. Тобто, другий канал З04а і другий теплообмінник З0ба відсутні, а значить, перший отвір 114а і четвертий отвір 1165 ізольовані один від одного.
Двигун 308 з'єднаний з першою частиною вала 118 для приводу ротора 119 навколо першої осі 130 обертання.
У цьому прикладі перша камера 134а і поршень 122а, які забезпечують першу секцію 111 для робочого плинного середовища і які в цьому прикладі функціонують у вигляді компресорного або нагнітального насоса. Отже, перша секція 111 для потоку робочого плинного середовища виконана з можливістю проходження робочого плинного середовища між першим отвором 114а та другим отвіром 11460 крізь першу камеру134а.
Також друга камера 1346 і поршень 122605 забезпечують другу секцію 115 для потоку робочого плинного середовища і вони в цьому прикладі функціонують як дозуюча секції або секція розширення. Отже, друга секція 115 для потоку робочого плинного середовища виконана з можливістю проходу плинного середовища між третім отвіром 116а і четвертим отвіром 11620 крізь другу камеру 134.
Перший отвір 114а може сполучатись для пропуску плинного середовища з джерелом навколишнього повітря, наприклад, бути відкритим в атмосферу. Отже, у цьому прикладі робоче плинне середовище може містити повітря. Однак в інших прикладах плинним середовищем може бути будь-яка прийнятне плинне середовище.
Перший теплообмінник 302а може перебувати в тепловому сполученні з будь-яким відповідним джерелом тепла або речовиною, що охолоджується. В одному прикладі речовинуа, наприклад, друге плинне середовище, яке охолоджується, пропускають крізь канал 303 в першому теплообміннику 302а, так що речовина може передавати тепло робочому плинному середовищу, і таким чином речовина охолоджується при проходженні крізь перший теплообмінник 302. Речовиною може бути будь-яке середовище, яке може текти і охолоджуватися, наприклад, плинне середовище, таке як повітря, газ або рідина. У деяких прикладах речовиною є середовище для охолодження особистих кліматичних умов, наприклад, для забезпечення керування температури в будинках. В інших прикладах речовина може 60 використовуватися для охолодження або нагрівання електронних систем.
Отже, перший теплообмінник 302а є джерелом тепла, виконаним з можливістю додавання теплової енергії до робочого плинного середовища, що проходить крізь нього.
Об'ємна пропускна здатність першої камери 134а може бути фактично однаковою, меншою або більшою, ніж об'ємна пропускна здатність другої камери 134р.
Тобто, у цьому прикладі об'ємна пропускна здатність другої секції 115 для потоку робочого плинного середовища може бути однаковою, меншою або більшою, ніж об'ємна пропускна здатність першої секції 111 для потоку робочого плинного середовища. У цьому прикладі об'ємна пропускна здатність другої секції 115 для потоку плинного середовища переважно перевищує об'ємну пропускну здатність першої секціє 111 для потоку плинного середовища.
Наприклад, об'ємна пропускна здатність другої камери 1345 може бути не більше як половина об'ємної пропускної здатності першої камери 134а першого ротора.
В інших прикладах об'ємна пропускна здатність другої камери 1345 може становити не більше 20 95 об'ємної пропускної здатності першої камери 134а першого ротора
Альтернативно, об'ємна пропускна здатність першої камери 13406 першого ротора може бути такою, що складає щонайменше подвійну об'ємну пропускну здатність першої камери 134а першого ротора.
Альтернативно, об'ємна пропускна здатність другої камери 1346 першого ротора може бути такою, що щонайменше втричі перевищує об'ємну пропускну здатність першої камери 134а першого ротора.
Отже, у цьому прикладі забезпечується коефіцієнт розширення в межах одного пристрою (наприклад, як показано на Фіг. 17).
Це може бути досягнуто шляхом виконання першої камери 134а більш ширшою ніж друга камера 1340, при цьому перший поршень 122а має іншу ширину, ніж другий поршня 1220. Отже, хоча поршні будуть обертатися і, отже, рухатись, однаково навколо другої осі 132 обертання, об'єм камер 134а, 13465 і робочий об'єм поршнів 122а, 1225 будуть відрізнятися.
Різні об'єми можуть бути досягнуті шляхом виконання другої камери 13465 ширшою, ніж перша камера 134а, при цьому другий поршень 12265 буде ширшим, ніж перший поршень 122а.
Отже, хоча поршні будуть обертатися і, отже, рухатись, однаково навколо другої осі 132 обертання, об'єм другої камери 1346 буде більшим, ніж об'єм першої камери 134а, а отже, і
Зо робочий об'єм поршня 1225 буде більше, ніж поршня 122а.
Оскільки перша секція 111 для потоку робочого плинного середовища (в даному прикладі секція нагнітання /стиснення /помпування) і друга секція 115 для потоку робочого плинного середовища (в цьому прикладі секція дозування /розширення) є двома боками одного ротора, обертання ротора 119 відбувається як від двигуна, так і дозуванням /розширенням робочого плинного середовища у другій камері 1345 (тобто в підкамерах 13461, 13402).
Тепер буде описано роботу пристрою 1000. 1 стадія роботи
У прикладі, показаному на Фіг. 25, робоче плинне середовище (наприклад, повітря) надходить у підкамеру 134а1 крізь перший отвір 114а.
Потім робоче плинне середовище нагнітається / стискається /дозується під дією поршня 122а, що приводиться в рух двигуном 308 і розширенням робочого плинного середовища у другій камері 134р (описано нижче на стадії З), і виходить крізь другий отвір 1146.
Одночасно, коли робоче плинне середовище втягується в підкамеру 134а1, робоче плинне середовище витягується з підкамери 134а2 крізь другий отвір 1146.
Одночасно, коли робоче плинне середовище витягується з підкамери 134а2, робоче плинне середовище втягується в підкамери 134а1 крізь перший отвір 114а. 2 стадія роботи
У прикладі, як показано на Фіг. 25, робоче плинне середовище потім рухається від першої камери 134а по каналу З0б0а1 і надходить у перший теплообмінник 302а, який виконаний як джерело тепла. Отже, тепло додається до робочого плинного середовища під час проходження крізь перший теплообмінник 302а.
Речовина, така як повітря, газ або рідина, також може пропускатися крізь теплообмінник 302а, крізь окремий впускний отвір і діяти для передачі тепла робочому плинному середовищу.
По-іншому, речовина потрапляє в теплообмінник 302а при першій температурі і залишає теплообмінник при другій температурі, де друга температура нижча, ніж перша. Тепло від речовини передається робочому плинному середовищу. Отже робоче плинне середовище поглинає тепло з джерела тепла (наприклад, речовини), а потім залишає перший теплообмінник
Зога і рухається по каналу З0б0аг2 перед входженням у другу камеру 134р.
З стадія роботи
У прикладі, показаному на Фіг. 25, робоче плинне середовище виходить від першого теплообмінника 302а крізь канал З00а2. Тиск робочого плинного середовища утримується відносно низьким в каналі З0б0а2, наприклад, нижче атмосферного.
Робоче плинне середовище проходить по каналу 3З00а?2 і надходить у підкамеру 134р1 ротора крізь третій отвір 116ба і робоче плинне середовище розширюється.
Одночасно, коли робоче плинне середовище надходить і розширюється в підкамеру 134601, робоче плинне середовище витягується з підкамери 134р2 крізь четвертий отвір 11660.
Так як ротор 119 продовжує обертатися, робоче плинне середовище витягується з підкамери 134р2 крізь четвертий отвір 1166, і більше робочого плинного середовища надходить у підкамеру 13401 крізь третій отвір 116ба, де воно розширюється.
Отже, вихідний газ послідовно розширюється в підкамерах 134р1, 134р2 другої камери 134р (отже, знижується тиск плинного середовища і збільшується об'єм). В одному прикладі таке розширення призводить до підтримання негативного тиску в каналі З00а, що, в свою чергу, сприяє руху першого поршня 122а по всій камері 134а, вводячи додаткову порцію повітря для початку процессу знову. Розширення вихідного газу у підкамерах 134р1, 13402 може призвести до того, що плинне середовище на другому поршні 1225 виконує роботу проштовхування першого поршня 1225 по всій камері 1346 (працює як камера розширення), що приводить до переміщення першого поршня 122а по всій першій камері 134а для втягування і стиснення додаткової порції повітря, щоб почати процес знову.
Отже, послідовне розширення робочого плинного середовища в підкамерах 134р1, 13402 ротора викликає силу, яка забезпечує поворот ротора навколо своєї другої осі 132 обертання і викликає обертання ротора навколо його першої осі 130 обертання. Ця сила обертання є додатковою до сили, що забезпечується двигуном 308.
Отже, система, показана на Фіг. 25, працює в якості повітряного насоса для холодного повітря.
При використанні, система на Фіг. 25 є реверсивною таким чином, що якщо напрямок двигуна 308 змінюється на зворотний, між другою секцією 115 потоку робочого плинного середовища і першою секцією 111 потоку робочого плинного середовища створюється різниця тиску. У цьому прикладі теплообмінник 302 витягує тепло з робочого плинного середовища, що
Зо проходить крізь нього, для нагрівання речовини в каналі 303. У цьому прикладі система є тепловим насосом джерела повітря. По-іншому, мотор 308 може бути реверсивним. Коли двигун 308 виконаний з можливістю приводити в рух перший ротор 119 навколо першої осі 130 обертання в першому напрямку, перший теплообмінник 302а функціонує як джерело тепла для передачі тепла від речовини до плинного середовища.
Оскільки система є реверсивною, коли двигун виконаний з можливістю приводити в рух ротор 119 навколо першої оборотної осі 130 в другому напрямку, протилежний першому напрямку, перший теплообмінник 302а функціонує як джерело тепла для передачі тепла від плинного середовища до речовини. У цьому прикладі система працює в якості теплового насоса джерела повітря.
На Фіг. 26 показаний вигляд частини у роз'єднаному вигляді альтернативного прикладу середньої частина 510, що утворює частину пристрою за винаходом. Середня частина 510 містить корпус 512 і вузол 514 ротора. На фігурах 27А і 27В показаний вид збоку і приклад поперечного перерізу корпусу 512, коли він закриває вузол 514 ротора.
У прикладі, показаному на Фіг. 26, корпус 512 розділений на три частини 512а, 5125 та 512с, які закриваються навколо роторного вузла 14. Однак, в альтернативному прикладі корпус може бути виготовлений з більш ніж двох частин та/або розділений, на відміну від показаного на Фіг. 26. У цьому прикладі корпус 512 має перший кінець корпусу 512а та другий кінець корпусу 5126, який може бути з'єднаний з розпірним кільцем 512с. В деяких прикладах перший кінець корпусу
Б1га і другий кінець корпусу 512605 можуть бути затиснені до розпірного кільця 512с. У цьому прикладі зовнішнє кільце підшипника 529 з'єднане з розпірним кільцем 512с. В одному прикладі зовнішнє кільце підшипника формується на внутрішній поверхні розпірного кільця 512с або корпусу 512.
Поршневий елемент 522 і вісь 520 суттєво ідентичні поршневому елементу 22 і вісі 20, показаних на Фіг. 8-10. У цьому прикладі на роторі 516 може бути виконано один або кілька підшипників 521, щоб вісь 520 могла обертатися відносно ротора 516. Цапфа 523 може бути розміщена в одному або декількох підшипниках 521, щоб фіксувати по осі вісь 520 відносно ротора 516, забезпечуючи при цьому обертальний рух навколо осі 532. У деяких прикладах може бути розміщена кришка 525 над цапфою 523 і підшипником 521.
У цьому прикладі може бути орбітальне поворотне кільце 527А, 527В, розташоване навколо бо зовнішнього боку ротора 516. У наведеному прикладі орбітальне поворотне кільце включає перше кільце 527А і друге кільце 527В, виконане з можливістю з'єднання з внутрішнім кільцем підшипника 529. У деяких прикладах перше кільце 527А і друге кільце 527В виконані так, щоб вони були затиснуті разом, щоб зафіксувати щонайменше частину підшипника 529 між ними. В одному прикладі перша напрямна (552) може містити палець, виконаний з можливістю введення або з'єднання з поворотним кільцем (527).
У цьому прикладі другий напрямний елемент 550 включає орбітальне поворотне кільце
Б527А, 527В і підшипник 529, який може складатися з внутрішнього кільця, зовнішнього кільця і елемента кочення.
При застосуванні, перший напрямний елемент 552 може бути механічно з'єднаний з другим напрямним елементом 550. В деяких прикладах перший напрямний елемент 552 має палець, виконаний з можливістю входження в орбітальне поворотне кільце 527, щоб з'єднати ротор 516 з орбітальним поворотним кільцем 527А, 527В... Підшипник 529 утворює напрямну доріжку для хитання ротора 516 відносно валу 522 навколо осі 530.
Як показано на Фіг. 27А та 27В, напрямний шлях, отриманий в результаті з'єднання першого напрямного елемента 552, і другого напрямного елемента 550, може описувати шлях навколо (тобто на, поблизу та/або в обидві сторони) першої переферії корпусу 512.
Забезпечення підшипникової доріжки, сформованої з першого напрямного елемента 552 та другого напрямного елемента 550, зменшує тертя і шум, вібрацію та жорсткість в пристрої.
Підшипник 529 може бути будь-якої форм, тобто з роликовим, кульковим або іншим елементом без тертя або підшипником ковзання. В наведеному прикладі показана здвоєна пара кутових кульових контактних підшипників.
У деяких прикладах здвоєна пара кутових контактних підшипників забезпечує більш високу швидкість, більше навантаження, більший елемент кочення, навантаження на доріжку розподіляється на більшу площу, а не на одну точку. Крім того, там зменшено мертвий простір всередині пристрою, оскільки там є невелика гра або її немає, оскільки обидва боки підшипника залишаються в постійному контакті. Крім того. підшипник може бути використаний для утримування ротора 516 в центрі всередині корпусу 512, так що теплове розширення є однаковим в кожному напрямку від центральної точки.
Загальний напрямок напрямної доріжки визначає ухил, амплітуду і частоту ротора 516
Зо відносно другої осі 532 обертання відносно обертання першої осі 530 обертання, тим самим визначаючи відношення кутового переміщення камер 534 по відношенню до радіального від вала (або навпаки) в будь-якій точці.
Іншими соловами, положення шляху прямо описує механічний коефіцієнт / співвідношення між швидкістю обертання ротора і швидкістю зміни об'єму камер 534а, 5345 ротора. Тобто, траєкторія шляху 550 безпосередньо описує механічний коефіцієнт / співвідношення між швидкістю обертання ротора 516 і швидкістю хитання ротора 516.
У цьому прикладі напрямний шлях, отриманий в результаті з'єднання першого напрямного елемента 552 і другого напрямного елемента 550, знаходиться під кутом 30 градусів до вертикалі, в інших прикладах цей кут може бути іншим.
Зауважимо, що вміст всіх документів заявок, які подані одночасно або раніше дати подачі цієї заявки і які є відкритими для публічного огляду, включений в цей опис.
Всі ознаки, розкриті в цій заявці (включаючи будь-які супровідні пункти формули винаходу, реферат та креслення) та/або всі стадії будь-якого способу чи процесу, розкриті таким чином, можуть поєднуватися в будь-якій комбінації, за винятком комбінацій, де хоча б деякі з таких ознак та/або стадій є взаємно виключними.
Кожна ознака, розкрита в цьому описі (включаючи будь-які супровідні пункти формули винаходу, реферат та креслення), може бути замінена альтернативними ознаками, які мають ту саму, рівнозначну або подібну мету, якщо прямо не зазначено інше. Таким чином, якщо прямо не зазначено інше, кожна розкрита ознака є лише прикладом загальної серії еквівалентних або
БО подібних ознак.
Винахід не обмежується деталями вищезгаданого варіанту (варіантів) здійснення.
Винахід поширюється на будь-який новий варіант, або будь-яку нову комбінацію ознак, розкритих у цьому описі (включаючи будь-які супровідні пункти формули винаходу, реферат та креслення), або на будь-які нові стадії, будь-який спосіб або процес, або будь-яку нову їх комбінацію.

Claims (30)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Ротикуляційний термодинамічний пристрій, що має першу секцію для потоку плинного середовища, яка включає: першу частину вала, що визначає першу вісь обертання і здатна обертатися навколо неї; першу вісь, що визначає другу вісь обертання, при цьому перша частина вала простягається крізь першу вісь; перший поршневий елемент, який встановлено на першій частині вала і який простягається від першої осі до віддаленого кінця першої частини вала; перший ротор, який змонтовано на першій осі і який має: першу камеру, перший поршневий елемент, що простягається крізь першу камеру; першу стінку корпусу, суміжну з першою камерою, перший отвір і другий отвір, які виконано в першій стінці корпусу і кожен сполучається з першою камерою для пропуску плинного середовища; при цьому: перший ротор і першу вісь встановлено з можливістю обертання з першою частиною вала навколо першої осі обертання; та перший ротор встановлено з можливістю хитання навколо осі навколо другої осі обертання, дозволяючи першому ротору хитатися відносно першого поршневого елемента, коли перший ротор обертається навколо першої осі обертання; так, що першу секцію для потоку плинного середовища виконано з можливістю проходження плинного середовища між першим отвором і другим отвором крізь першу камеру; пристрій також має другу секцію для потоку плинного середовища, яка включає: другу камеру, другу стінку корпусу, суміжну з другою камерою, третій отвір і четвертий отвір, які виконано в другій стінці корпусу і кожен сполучається з другою камерою для пропуску плинного середовища, так, що другу секцію для потоку плинного середовища виконано з можливістю проходження плинного середовища між третім отвором і четвертим отвором крізь другу камеру; причому другий отвір сполучається з третім отвором для пропуску плинного середовища крізь перший теплообмінник.
2. Пристрій за п. 1, в якому друга вісь обертання є суттєво перпендикулярною першій осі обертання.
3. Пристрій за п. 1 або п. 2, в якому перший ротор має другу камеру; перший поршневий елемент простягається від одного боку першої осі уздовж першої частини вала; та другий поршневий елемент простягається від іншого боку першої осі уздовж першої частини вала, крізь другу камеру, щоб дозволити першому ротору хитатися відносно другого поршневого елемента, коли перший ротор обертається навколо першої осі обертання.
4. Пристрій за п. 3, в якому четвертий отвір сполучається з першим отвором для пропуску плинного середовища крізь другий теплообмінник.
5. Пристрій за будь-яким з пп. 2-4, в якому об'ємна пропускна здатність першої камери першого ротора, є суттєво такою самою, меншою або більшою, ніж об'ємна пропускна здатність другої камери першого ротора.
6. Пристрій за будь-яким з попередніх пунктів, в якому перша частина вала, перша вісь і перший поршневий елемент(и) зафіксовано один відносно одного.
7. Пристрій за п. 1 або п. 2, який додатково має: другий ротор, що має другу камеру, другу частину вала, здатну обертатись навколо першої осі обертання; та другу частину вала з'єднано з першою частиною вала таким чином, що перша частина вала і друга частина вала здатні обертатися разом навколо першої осі обертання; другу вісь, яка визначає третю вісь обертання, причому друга частина вала простягається крізь другу вісь; другий поршневий елемент, який змонтовано на другій частині вала, простягається від другої осі до віддаленого кінця другої частини вала; другий ротор, який змонтовано на другій осі; другий поршневий елемент, який простягається крізь другу камеру; (516) причому: Зо другий ротор і другу вісь встановлено з можливістю обертання з другою частиною вала навколо першої осі обертання; і другий ротор встановлено з можливістю хитання навколо другої осі навколо третьої осі обертання щоб дозволити другому ротору хитатися відносно другого поршневого елемента, коли другий ротор обертається навколо другої осі обертання.
8. Пристрій за п. 7, в якому третя вісь обертання є суттєво перпендикулярною першій осі обертання.
9. Пристрій за п. 7 або п. 8, в якому перший ротор має: другу камеру першого ротора, перший поршневий елемент, що простягається від одного боку першої осі уздовж першої частини вала; і другий поршневий елемент, що простягається від іншого боку першої осі уздовж першої частини вала крізь другу камеру першого ротора, щоб дозволити першому ротору хитатися відносно другого поршневого елемента, коли перший ротор обертається навколо першої осі обертання; та другий ротор включає: першу камеру другого ротора другий поршневий елемент, що простягається від одного боку другої осі уздовж другої частини вала; і перший поршневий елемент другого ротора, що простягається від іншого боку другої осі вздовж другої частини вала крізь першу камеру другого ротора, щоб дозволити другому ротору хитатися відносно першого поршневого елемента другого ротора, коли другий ротор обертається навколо першої осі обертання; причому: друга камера першого ротора сполучається для пропуску плинного середовища з: п'ятим отвором і шостим отвором; щоб таким чином утворити частину першої секції для потоку плинного середовища і створити можливість проходження плинного середовища між п'ятим отвором і шостим отвором крізь З0 другу камеру першого ротора; перша камера другого ротора сполучається для пропуску плинного середовища з сьомим отвором і восьмим отвором; щоб таким чином утворити частину другої секції для потоку плинного середовища і створити можливість проходження плинного середовища між сьомим отвором і восьмим отвором крізь другу камеру другого ротора; причому шостий отвір сполучається для пропуску плинного середовища із сьомим отвором крізь перший теплообмінник.
10. Пристрій за п. 9, в якому восьмий отвір сполучається для пропуску плинного середовища з п'ятим отвором крізь другий теплообмінник.
11. Пристрій за п. 10, в якому четвертий отвір сполучається для пропуску плинного середовища з першим отвором крізь другий теплообмінник.
12. Пристрій за будь-яким з пп. 9-11, в якому перша камера і друга камера першого ротора мають суттєво однакову об'ємну пропускну здатність; перша камера і друга камера другого ротора мають суттєво однакову об'ємну пропускну здатність; об'ємна пропускна здатність камер першого ротора суттєво однакова, менша або більша, ніж об'ємна пропускна здатність камер другого ротора.
13. Пристрій за будь-яким з пп. 7-12, в якому першу частину вала безпосередньо з'єднано з другою частиною вала таким чином, що перший ротор і другий ротор виконано з можливістю тільки обертатися з однаковою швидкістю один відносно одного.
14. Пристрій за будь-яким з пп. 7-13, в якому друга частина вала, друга вісь і другий поршневий елемент(и) зафіксовано один відносно одного.
15. Пристрій за будь-яким з пп. 1-14, в якому перший теплообмінник здатний функціонувати як поглинач тепла для видалення теплової енергії з плинного середовища, що проходить крізь нього.
16. Пристрій за п. 15, в якому другий теплообмінник здатний функціонувати як джерело тепла для додавання теплової енергії в плинне середовище, що проходить крізь нього.
17. Пристрій за п. 15, в якому перший теплообмінник має: камеру, здатну пропускати потік плинного середовища між першою секцією для потоку плинного 60 середовища та другою секцією для потоку плинного середовища; та інжектор, виконаний з можливістю впорскування кріогенного агента в камеру так, що теплова енергія передається від плинного середовища в кріогенний агент.
18. Пристрій за будь-яким з пп. 1-14, в якому перший теплообмінник здатний функціонувати як джерело тепла для додавання теплової енергії в плинне середовище, що проходить крізь нього.
19. Пристрій за п. 15, в якому другий теплообмінник здатний функціонувати як поглинач тепла для видалення теплової енергії з плинного середовища, що проходить крізь нього.
20. Пристрій за п. 18, в якому перший теплообмінник включає: камеру згоряння, здатну підтримувати постійне горіння.
21. Пристрій за будь-яким з попередніх пунктів, в якому камера або кожна камера має отвір; та поршневий елемент або кожен відповідний поршневий елемент простягається від відповідної осі крізь відповідну камеру до відповідного отвору.
22. Пристрій за будь-яким з пп. 1-21, в якому пристрій додатково має: активатор хитання, здатний хитати ротор навколо осі; причому активатор хитання має: перший напрямний елемент, встановлений на роторі; та другий напрямний елемент, встановлений на одній або більше з першої стінки корпусу та другої стінки корпусу; причому, перший напрямний елемент є здатним взаємодіяти з другим напрямним елементом для хитання ротора навколо осі.
23. Пристрій за будь-яким з пп. 1-21, в якому пристрій додатково має: активатор хитання, здатний хитати ротор навколо осі; причому активатор хитання має: перший напрямний елемент на роторі; і другий напрямний елемент на одній або більше з першої стінки корпусу та другої стінки корпусу; причому перший напрямний елемент є формою сумісним з другим напрямним елементом; та один з першого або другого напрямних елементів визначає доріжку, якої інший з першого або другого напрямних елементів має притримуватись; інший з першого або другого напрямних елементів має поворотний елемент, здатний зачеплюватися з доріжкою і обертатися, коли він рухається по цій доріжці. Зо
24. Пристрій за будь-яким з пп. 22 або 23, в якому другий напрямний елемент має поворотне кільце, виконане з можливістю утримувати щонайменше частину підшипника, з'єднаного з однією або більше з першої стінки корпусу та другої стінки корпусу.
25. Пристрій за п. 24, в якому перший напрямний елемент додатково має палець, виконаний з можливістю з'єднання з поворотним кільцем.
26. Пристрій за п. 18, в якому джерело тепла містить речовину для проходження по каналу у першому теплообміннику, коли пристрій забезпечує охолодження речовини.
27. Пристрій за п. 26, в якому плинне середовище містить повітря.
28. Пристрій за п. 26 або п. 27, який має двигун, з'єднаний з першою частиною вала, виконаною з можливістю приведення в дію ротора навколо першої осі обертання.
29. Пристрій за п. 28, в якому двигун є реверсивним, таким, що, коли двигун виконано з можливістю приводити в рух ротор навколо першої осі обертання в першому напрямку, перший теплообмінник є здатним працювати як джерело тепла для передачі тепла від речовини до плинного середовища, а коли двигун виконано з можливістю приводити в рух ротор навколо першої осі обертання в другому напрямку, протилежному першому напрямку, то перший теплообмінник є здатним працювати як поглинач тепла для передачі тепла від плинного середовища до речовини.
30. Пристрій за будь-яким попереднім пунктом, в якому перша секція для потоку плинного середовища та друга секція для потоку плинного середовища слугують двома боками першого ротора, і в якому одна з першої секції для потоку плинного середовища та другої секції для потоку плинного середовища функціонує як компресор, а інша з першої секції для потоку плинного середовища і другої секції для потоку плинного середовища функціонує як детандер.
UAA202005530A 2018-02-27 2019-02-15 Ротикуляційний термодинамічний пристрій UA125054C2 (uk)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1803181.5A GB2571354B (en) 2018-02-27 2018-02-27 Roticulating thermodynamic apparatus
PCT/GB2019/050402 WO2019166769A1 (en) 2018-02-27 2019-02-15 Roticulating thermodynamic apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA125054C2 true UA125054C2 (uk) 2021-12-29

Family

ID=61903126

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAA202005530A UA125054C2 (uk) 2018-02-27 2019-02-15 Ротикуляційний термодинамічний пристрій

Country Status (15)

Country Link
US (2) US11085301B2 (uk)
EP (3) EP4056804A1 (uk)
JP (1) JP6922100B2 (uk)
CN (1) CN111919012B (uk)
AU (1) AU2019226434B2 (uk)
CA (2) CA3091765C (uk)
CL (1) CL2020002176A1 (uk)
GB (1) GB2571354B (uk)
IL (1) IL276769B (uk)
NZ (1) NZ767494A (uk)
RU (1) RU2752114C1 (uk)
SG (1) SG11202007895PA (uk)
UA (1) UA125054C2 (uk)
WO (2) WO2019166768A1 (uk)
ZA (1) ZA202005111B (uk)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201520830D0 (en) * 2015-11-25 2016-01-06 Fenton Jonathan P Fluid compression apparatus
GB2611027B (en) * 2021-09-17 2023-09-27 Fetu Ltd Thermodynamic cycle

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US826985A (en) 1905-05-15 1906-07-24 Daniel Appel Rotary machine.
US1904373A (en) * 1930-08-20 1933-04-18 James L Kempthorne Engine
US1967167A (en) 1933-02-27 1934-07-17 Edward M Kline Fluid compression apparatus
US2043544A (en) 1933-10-07 1936-06-09 James L Kempthorne Rotary engine
US2173663A (en) * 1937-02-04 1939-09-19 Raymond John Edwin Rotary engine
US3769944A (en) 1972-05-08 1973-11-06 Redskin Eng Co Rotary engine
US4024841A (en) 1974-10-25 1977-05-24 Smith David B Rotary internal combustion engine with oscillating pistons
US3973469A (en) * 1974-12-16 1976-08-10 John Humen Floating chamber machine
CH597502A5 (uk) * 1975-07-03 1978-04-14 Roger Bajulaz
IT1122261B (it) * 1979-07-23 1986-04-23 Sacchi Giulio Pompa alternativa a doppio effetto
WO1990014502A1 (en) 1987-05-25 1990-11-29 Tselevoi Nauchno-Tekhnichesky Kooperativ 'stimer' Volume-expansion rotor machine
NO169672C (no) 1989-01-09 1992-07-22 3 D Int As Kraftomsetningsmaskin med stempler som beveges parvis i forhold til hverandre i et sfaerisk hus.
US5199864A (en) * 1990-09-28 1993-04-06 Southwest Research Institute Spherical fluid pump or motor with spherical ball comprising two parts
CN1061646A (zh) * 1990-11-23 1992-06-03 “蒸汽机”专业科技公司 容积式旋转机械
US5410944A (en) 1993-06-03 1995-05-02 Cushman; William B. Telescoping robot arm with spherical joints
UA9616C2 (uk) * 1995-04-04 1996-09-30 Микола Миколайович Бельдій Силовий агрегат
RU2134796C1 (ru) * 1996-12-19 1999-08-20 Сергей Борисович Матвеев Объемная машина (варианты)
NO308046B1 (no) 1998-08-14 2000-07-10 3D International As Drivsystem for maskin, sÕsom motor, kompressor m.m.
US6241493B1 (en) 1999-08-17 2001-06-05 Spherical Machines, Inc. Spherical fluid machine with control mechanism
US7214045B2 (en) * 1999-08-17 2007-05-08 Spherical Machines, Inc. Spherical fluid machine with flow control mechanism
US6325038B1 (en) * 2000-01-18 2001-12-04 Spherical Propulsion, Llc Spherical internal combustion engine
JP3404570B2 (ja) 2000-06-09 2003-05-12 富美夫 大倉 球形の回転ピストン機関
US6390052B1 (en) 2000-10-17 2002-05-21 Mcmaster Motor Company Wobble engine
EP1370813B1 (en) * 2001-02-20 2006-10-11 Thomas E. Kasmer Hydristor heat pump
US20050186100A1 (en) * 2004-02-23 2005-08-25 Paul Weatherbee Spherical fluid machines
WO2005098202A1 (de) 2004-04-06 2005-10-20 Peraves Aktiengesellschaft Schwenkkolbenmaschine und fahrzeug mit einer solchen schwenkkolbenmaschine
DE102006009197B4 (de) 2006-02-22 2008-09-11 Hüttlin, Herbert, Dr. h.c. Schwenkkolbenmaschine
FR2906562A1 (fr) * 2006-09-28 2008-04-04 Olivier Joseph Dispositif mecanique
WO2009127791A1 (fr) * 2008-04-17 2009-10-22 Olivier Joseph Dispositif mecanique
FR2937093B1 (fr) * 2008-10-10 2013-10-11 Vincent Genissieux Machine rotative a losange deformable a dispositif electromagnetique
US9151220B2 (en) * 2013-11-30 2015-10-06 Wieslaw Julian Oledzki Rotary two-stroke internal combustion engine fueled by solid particulate
GB201520830D0 (en) 2015-11-25 2016-01-06 Fenton Jonathan P Fluid compression apparatus
US10418880B2 (en) * 2016-09-13 2019-09-17 Regi U.S., Inc. Electricity generator and methods for generating electricity
US10323517B2 (en) * 2016-11-08 2019-06-18 Thomas F. Welker Multiple axis rotary engine
US10734878B2 (en) * 2017-09-27 2020-08-04 Electronics And Telecommunications Research Institute Spherical wheel motor and control system thereof
US10951105B2 (en) * 2019-04-11 2021-03-16 Honeywell International Inc. Geared spherical electromagnetic machine with two-axis rotation
US20200343804A1 (en) * 2019-04-26 2020-10-29 Honeywell International Inc. Multi-stage spherical motor

Also Published As

Publication number Publication date
EP3755884B1 (en) 2022-04-13
US20200400023A1 (en) 2020-12-24
NZ767494A (en) 2023-03-31
WO2019166769A1 (en) 2019-09-06
CN111919012B (zh) 2021-07-27
EP3755883B1 (en) 2022-04-13
AU2019226434A1 (en) 2020-09-17
SG11202007895PA (en) 2020-09-29
GB2571354A (en) 2019-08-28
EP4056804A1 (en) 2022-09-14
CA3091763C (en) 2021-10-19
JP2021508800A (ja) 2021-03-11
GB2571354B (en) 2020-04-15
US10989053B2 (en) 2021-04-27
CA3091765A1 (en) 2019-09-06
GB201803181D0 (en) 2018-04-11
CN111919012A (zh) 2020-11-10
AU2019226434B2 (en) 2021-05-20
CA3091765C (en) 2021-04-06
EP3755884A1 (en) 2020-12-30
IL276769B (en) 2021-04-29
ZA202005111B (en) 2022-01-26
WO2019166768A1 (en) 2019-09-06
IL276769A (en) 2020-10-29
JP6922100B2 (ja) 2021-08-18
RU2752114C1 (ru) 2021-07-22
CL2020002176A1 (es) 2020-11-13
US20200408096A1 (en) 2020-12-31
EP3755883A1 (en) 2020-12-30
CA3091763A1 (en) 2019-09-06
US11085301B2 (en) 2021-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1953338B1 (en) Expander and heat pump using the expander
KR20090069163A (ko) 하이브리드 사이클 로터리 엔진
US5336059A (en) Rotary heat driven compressor
UA125054C2 (uk) Ротикуляційний термодинамічний пристрій
US10408214B2 (en) Fluid pressure changing device
JP2008038879A (ja) ロータリー式スターリングエンジン
EP3069024A1 (en) Compressors
US20150004037A1 (en) Ristau orbital engine
WO2007037599A2 (en) Brayton-rankine-stirling engine employing two-stage compression and two-stage expansion
OA20258A (en) Roticulating thermodynamic apparatus.
CA1323991C (en) Heat engine, refrigeration and heat pump cycles approximating the carnot cycle and apparatus therefor
JP2019504239A (ja) 回転式スターリングサイクル装置及び方法
JP4997462B2 (ja) スターリング等熱再生式外燃システム及びそれを用いた冷凍機システム
JP2011137432A (ja) 潤滑油回路を有する外燃機関
US11035364B2 (en) Pressure changing device
US20050260092A1 (en) Turbostatic compressor, pump, turbine and hydraulic motor and method of its operation
JP2006183649A (ja) ロータリー式スターリング機関
JP2004530841A (ja) 回転式のクランク−連接棒機構
JP2003035101A (ja) 内燃機関