Тепловий двигун

1. Тепловий двигун, який містить статор з секторами підведення і відводу теплоти, що охоплюють частину поверхні ротора, де містяться попарно з'єднані каналами вічка постійного об'єму, який відрізняється тим, що канали виконані в ста торі паралельно один одному І розміщені поза зоною секторів підведення і відводу теплоти, кожне вічко ротора має вихідний отвір, розміщений на поверхні, сполученій зі статором, причому безпосередньо за сектором підведення теплоти в статорі на поверхні, сполученій з ротором, розміщений вихідний отвір патрубка, з'єднаного з розширювальною машиною, а безпосередньо за сектором відводу теплоти розміщений вхідний отвір патрубка підведення робочого тіла. Винахід відноситься до двигунобудування та може бути використаний при перетворенні теплової' енергії у механічну роботу. Відомий тепловий двигун, у котрого частина ротора двигуна виконана охопленою кожухом засобом підведення і відводу теплоти, що складається з двох частин, симетрично розташованих щодо осі ротора, і кожна з яких є тепловою трубою, що має зовнішню стінку теплоізольованою, а стінку, звернену до ротора, і велику торцеву стінку теплової труби теплопровідними, причому кожух виконаний з можливостью повороту навколо осі ротора при нерухомому роторі і його фіксації, у роторі розташована труба з еластичного матеріалу (див Авторське свідоцтво СРСР № 1747744, F 03 G 7/06, опубл. 15.07.92, бюл. № 26) лено використанням тільки гравітаційних сил, які забезпечують обертання ротора з дизбалансом мас щодо його осі. У такий спосіб для одержання високих значень обертаючих моментів необхідно мати високий дизбаланс мас і, як наслідок, великі габаритні розміри пристрою. Серйозним недоліком двигуна є низька ефективність роботи установки через відсутність процесу стиску робочого тіла д о початку підведення ТеПЛОТИ В робОЧОМу ЦИКЛІ уСТаНОВКИ, ЩО, ВІДПОї відно до принципів Карно, не дозволяє одержати високе значення термічного ККД. В основу винаходу поставлено задачу підвищення ККД пристрою за рахунок реалізації безкомпресорного стиснення робочого тіла на основі ефекту ступінчастого обміну енергії. Поставлена задача вирішується тим, що тепловий двигун, який містить статор з секторами підведення і відводу теплоти, що охоплюють частину поверхні ротора, де містяться попарно з'єднані каналами вічка постійного об'єму, згідно винаходу канали виконані в статорі паралельно один одному і розміщені поза зоною секторів підведення і відводу теплоти, кожне вічко ротора має вихідний отвір, розміщений на поверхні, сполученій зі статором, причому безпосередньо за сектором підведення теплоти в статорі на поверхні, сполученій з ротором, розміщений вихідний отвір патрубка, з'єднаного з розширювальною машиною, а безпо Недоліком цього теплового двигуна є низький ККД та використання труби з еластичного матеріалу, що знижує надійність і ресурс пристрою. Найбільш близьким за своєю сутністю і досягаємому ефекту є тепловий двигун, що приймається за прототип, у котрому міститься статор з секторами підведення і відводу теплоти, що охоплюють частину поверхні ротора, де містяться попарно з'єднані каналами вічка постійного об'єму (див. Патент України N» 12479, F 63 G 7/04, F 03 G 3/00, опубл. 28 02 97. бюл. Ne 1) Недоліком цього теплового двигуна є великі габарити, невисока питома потужність, що обумов 2. Двигун за п 1, який відрізняється тим, що частина статора з каналами, яка прилягає до сектора відводу теплоти обладнана порожниною охолодження. CM ю со < 35492 середньо за сектором відводу теплоти розміщений вхідний отвір патрубка підведення робочого тіла Частина статора з каналами, котра прилягає до сектора відводу теплоти, обладнана порожниною охолодження Реалізація з»аданих вище конструктивних рішень дозволяє одержати попереднє багатоступінчасте безкомпресорне стиснення робочого тіла за рахунок ступінчастого обміну енергії Причому при збільшенні кількості вічок, а отже, і каналів, що з'єднують їх, зменшується перепад тиску в суміжних вічках Завдяки цьому відбувається мінімізація втрат енергії робочого тіла Охолодження частини каналів статора сприяє зниженню роботи стиснення і підвищенню щільності заряду, що веде до збільшення ступеня підвищення тиску, і дозволяє одержати більш велику потужність і більш високий ккд Суттєва відмінність двигуна, що заявляється, від раніш відомих полягає у тому, що канали виконані в статорі паралельно одне одному і розміщені поза зоною секторів підведення і відводу теплоти, кожне вічко ротора має вихідний отвір, розміщений на поверхні, сполученій зі статором. Це дозволяє використовувати принцип ступінчастого обміну тиску для одержання безкомпресорного стиснення робочого тіла до початку підведення теплоти, що забезпечує збільшення ККД. Безпосередньо за сектором підведення теплоти в статорі на поверхні, сполученій з ротором, розміщений вихідний отвір патрубка, з'єднаного з розширювальною машиною Ця ВІДМІННІСТЬ ДОЗВО ЛЯЄ використовувать більшу частину енергії в розширювальній машині. Безпосередньо за сектором відводу теплоти розміщений вхідний отвір патрубка підведення робочого тіла Це дозволяє збільшити заряд вічка. Частина статора з каналами, котра прилягає до сектора відводу теплоти, обладнана порожниною охолодження Цим запезпечуються проміжне охолодження робочого тіла при ступінчастому обміні тиску між вічками, що дозволяє зменшити роботу, яка йде на стиснення робочого тіла, і домогтися високого ступеня підвищення тиску в вічках, а значить, і збільшити ККД установки, що дозволяє зменшити температуру робочого тіла при відводі теплоти, що підвищує ККД двигуна. Суть винаходу, пояснюється кресленнями, де зображено слідуюче, фіг. 1 - поздовжній переріз двигуна, фіг 2 - поперечний переріз двигуна А-А на фіг 1. Тепловий двигун містить на валу 1 ротор 2 з вічками 3, що містять отвори 4, ротор 2 охоплюється з одного боку сектором підведення теплоти 5, а з протилежної сторони - сектором відводу теплоти в, виконаними на статорі 7, що містить канали В, причому в нижній частині статора 7 виконана порожнина охолодження 9, при цьому безпосередньо за сектором підводу теплоти розташований ви хідний отвір патрубка 10, з'єднаний з розширювальною машиною 11, а безпосередньо за сектором відводу теплоти розташований вхідний отвір патрубка 12. Тепловий двигун працює наступним чином При обертанні вала 1, з'єднаного з ротором 2, кожне з вічок 3 з робочим тілом послідовно надходить у сектор підведення теплоти 5, розташований в статорі 7, де відбувається підігрів вічка 3, в результаті чого температура і тиск робочого тіла в ньому підвищуються При виході з сектора підводу теплоти 5 розглянуте вічко 3 сполучається з вихідним отвором патрубка 10, внаслідок чого частина робочого тіла відводиться до розширювально'; машини 11, де енергія надлишкового тиску перетворюється в механічну роботу Робоче тіло, що залишилось у вічку, зберігаючи надлишок тиску і температуру, в процесі подальшого обертання ротора 2 через отвір 4 послідовно сполучається з каналами 8, через які частина робочого тіла переноситься на суміжні стосовно каналу 8 вічка ротора 2 Таким чином, з наближенням розглянутого вічка до сектору відводу теплоти 6 в результаті послідовного відводу робочого тіла через канал 8 тиск у ній знижується, однак температура робочого тіла перевищує температуру холодоагента в секторі відводу теплоти 6 При надходженні вічка 3 в сектор відводу теплоти б середня температура у вічку знижується, внаслідок чого встановлюється тиск нижче атмосферного у більшій степені, чим більша частина робочого тіла була відведена у розширювальну машину 11 У період сполучення вічка 3 із вхідним отвором патрубка 12 дефіцит тиску в порівнянні з атмосферним компенсується надходженням робочого тіла ззовні. При подальшому обертанні ротора 2 вічко З поспідовно сполучається з каналами 8, через які в нього надходить робоче тіло із суміжних вічок При проходженні робочого тіла через канали 8, обладнані порожниною охолодження 9, здійснюються проміжне охолодження, завдяки чому збільшується щільність робочого тіла У такому способі реалізується багатоступінчатий стиск робочого тіла у вічку, що завершується в момент, що передує надходженню вічка в сектор підведення теплоти. Заданий процес здійснюється в кожному вічку ротора, що забезпечує безупинну роботу двигуна. До переваг запропонованого технічного рішення, порівнюючи з прототипом, можливо віднести слідуюче1 - збільшення ступеня підвищення тиску; - можливість використання великої потужності; - підвищення ККД; Економічний ефект від впровадження винаходу одержують за рахунок більш ефективного використання теплової енергії. 35492 ФІГ, 1 А-А ФІГ. 2 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 - 7 2 С 89 (03122) 2 - §7 - 03