Тепловий двигун

Реферат: Винахід належить до теплового двигуна, здатного працювати від сонячної або геотермальної теплової енергії. Основне призначення двигуна є привід компресора геотермального опалення або приводу електричного генератора. Робота двигуна основана на тепловому об'ємному розширенні рідини. Двигун містить герметичну ємність, всередині якої знаходиться теплообмінник, ємність заповнена робочою рідиною. При тепловому об'ємному розширенні, робоча рідина з ємності надходить через гідравлічний мотор в акумулятор середнього тиску. При тепловому об'ємному стисненні, робоча рідина з акумулятора середнього тиску надходить через гідравлічний мотор в ємність. Вал гідравлічного мотора є вихідним валом теплового двигуна. UA 111286 C2 (12) UA 111286 C2 UA 111286 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до теплового двигуна, що працює від сонячної або геотермальної теплової енергії. Двигун призначений для приводу електричного генератора або компресора геотермального опалення. Відомі різні конструкції теплових двигунів, для роботи яких потрібно штучний нагрів. Є, теплові двигуни які не вимагають штучного нагріву, але від таких двигунів досить складно отримати необхідну потужність. До найбільш близьких по технічній суті винаходів, можна віднести енергетичну установку UA 91126, вона містить нагрівальний і охолоджуючий колектори, заповнені теплопередавальною рідиною. Колектори з'єднані трубопроводом, на якому знаходиться насос і керований клапан з теплообмінником. Теплообмінник розташований в ємності, заповненій робочою рідиною. Температура і тиск цієї рідини контролюються датчиком температури і датчиком тиску, ці дані надходять в електронний блок управління, він здійснює привід керованого розподільника і керованого клапана. До недоліків, прототипу можна віднести негативний тиск, який виникає при роботі енергетичної установки і низький коефіцієнт корисної дії п'єзокерамічних перетворювачів. В основу винаходу поставлена задача використання двигуном тільки силу позитивного тиску, а також підвищення корисної дії двигуна. Поставлена задача вирішується тим, що в двигуні встановлений додатково акумулятор середнього і акумулятор високого тиску, а п'єзокерамічний генератор замінений гідравлічним мотором. Суть винаходу пояснює креслення. Тепловий двигун складається з ємності 1, яка заповнена робочою рідиною, усередині ємності знаходиться теплообмінник 2. У корпус ємності вмонтований датчик тиску 3 з'єднаний з електронним блоком управління 4. Трубопровід 5, з'єднує ємність через клапан послідовності 6 з акумулятором високого тиску 7, через диференційний клапан 8 з ємністю підживлення 9 і через керований розподільник 10 з гідравлічним мотором 11. Акумулятор середнього тиску 12 з'єднаний трубопроводом 13 через керований розподільник 10 і керований дросель 14 з гідравлічним мотором 11. Акумулятор середнього тиску 12 з'єднаний через клапан послідовності 15 з ємністю підживлення 9 і через диференційний клапан 16 з акумулятором високого тиску 7. Нагрівальний колектор 17 з'єднаний трубопроводом 18 з клапаном логічної функції Або 19, а трубопроводом 20 з'єднаний з керованим клапаном 21. Охолоджуючий колектор 22 з'єднаний трубопроводом 23 з клапаном логічної функції "або" 19, а трубопроводом 24 з керованим клапаном 21. Логічний клапан функції "або" 19 з'єднаний через акумулятор підживлення 25, насос 26, з керованим клапаном 21. Керований клапан 21 з'єднаний трубопроводами, на яких знаходяться датчики температури 27 і 28 з теплообмінником 2. Датчики температури 27 і 28 з'єднані з блоком управління 4. Керований клапан 29 з'єднує трубопроводи 5 і 13. Привід керованого розподільника 10, керованого клапана 21 і керованого клапана 29, здійснюється електронним блоком управління 4. Для запуску двигуна потрібні наступні умови: Акумулятор високого тиску 7 підтримує тиск наприклад 1000 атм., Акумулятор середнього тиску 12 підтримує тиск 500 атм … Керовані розподільник 10 і керований клапан 29 знаходяться в закритому положенні, клапана 6, 8, 15, 16 закриті, робоча рідина в ємності 1 знаходиться під тискам 500 атм. Працює двигун в двотактному режимі, такт нагрівання й такт охолодження. Такт нагрівання. У герметичній ємності 1 знаходиться робоча рідина, наприклад метиловий спирт, який нагрівається від теплообмінника 2, при цьому відбувається об'ємне розширення, в результаті в ємності 1 збільшується тиск (при зміні температури на 30 градусів в ємності з об'ємом 1,5 кубічного метра, об`єм метилового спирту збільшиться на 53,5 літра). Тиск в ємності контролює датчик тиску 3, він з'єднаний з електронним блоком управління 4. Досягнувши тиску, наприклад 1000 атм., електронний блок управління відкриває керований розподільник 10. Робоча рідина, яка отримана в результаті об'ємного розширення, проходить по трубопроводу 5, через керований розподільник 10, регульований дросель 14, гідравлічний мотор 11, приводячи його в обертання, далі через керований розподільник 10, по трубопроводу 13, надходить в акумулятор середнього тиску 12 (при цьому процесі перепад тиску в гідравлічному моторі імовірно складе 400 атм.). Після повного прогріву робочої рідини в ємності 1 і пониження тиску, це фіксують датчики температури 27, 28 і датчик тиску 3, електронний блок управління 4 перемикає керований клапан 21, закриває керований розподільник 10 і короткочасно відкриває керований клапан 29, при цьому тиск в ємності 1 і акумуляторі середнього тиску 12 врівноважується. (Якщо врахувати вище представлені дані, з урахуванням часу прогріву робочої рідини рівним 1 хвилині, отримаємо індикаторну потужність потоку, що проходить через гідравлічний мотор, рівним - 34,9 кВт.) Клапан послідовності 6,"обмежує 1 UA 111286 C2 5 10 15 20 25 30 35 максимальний тиск у ємності 1 і підтримує тиск в акумуляторі високого тиску 7. Клапан послідовності 15, обмежує максимальне тиску в акумуляторі середнього тиску 12. Циркуляція теплопередавальної рідини, якій служить, наприклад антифриз, починається від нагрівального колектора 17, далі по трубопроводу 18, через клапан логічної функції Або 19, насос 26, керований клапан 21, потрапляє в теплообмінник 2, де віддає тепло робочої рідини ; яка знаходиться в ємності 1. Охолоджена теплопередавальна рідина від теплообмінника 2 повертається через керований клапан 21, по трубопроводу 20 в охолоджуючий колектор 17. Функцію підживлення та компенсації об'ємного розширення теплопередавальної рідини, здійснює акумулятор підживлення 25. (З урахуванням вище перерахованих даних, щоб прогріти рідину в ємності 1 знадобиться прокачати 754 літри антифризу за хвилину, для цього знадобиться насос 26 з потужністю 2,5 кВт). Такт охолодження. Робоча рідина, що знаходиться в ємності 1, охолоджується від теплообмінника 2, при цьому відбувається об'ємне стиснення, зі зменшенням тиску, досягнувши тиску 1 атм., Що фіксує датчик тиску 3, електронний блок управління 4 відкриває керований розподільник 10. Робоча рідина з акумулятора середнього тиску 12 проходить по трубопроводу 13 через керований розподільник 10, регульований дросель 14, гідравлічний мотор 11, приводячи його в обертання, далі через керований розподільник 10, трубопровід 5, надходить в ємність 1. Після повного охолодження робочої рідини в ємності 1 і підвищення тиску, це фіксують датчики температури 27, 28 і датчик тиску 3, електронний блок управління 4 перемикає керований клапан 21, закриває керований розподільник 10 і короткочасно відкриває керований клапан 29, при цьому тиск в ємності 1 і акумуляторі середнього тиску 12 врівноважується. У разі зменшення тиску в акумуляторі середнього тиску 12 до мінімального, відкривається диференційний клапан 16 відбувається підживлення, від акумулятора високого тиску 7, досягнувши тиску 500 атм. диференційний клапан 16 закривається. При зменшенні тиску в трубопроводі 5, нижче атмосферного, відкривається диференційний клапан 8, відбувається підживлення з ємності підживлення 9 в трубопровід 5, досягнувши атмосферного тиску диференційний клапан 8 закривається. Охолоджується робоча рідина в ємності 1 від теплообмінника 2, заповненого теплопередавальною рідиною. Циркуляція теплопередавальної рідини починається від охолоджуючого колектора 22, де віддає тепло навколишньому середовищу, далі по трубопроводу 23, через клапан логічної функції Або 19, насос 26, керований клапан 21, потрапляє в теплообмінник 2, в якому забирає тепло у робочої рідини. Нагріта теплопередавальна рідина від теплообмінника 2 проходить через керований клапан 21 по трубопроводу 24, повертається в охолоджуючий колектор 22. Підживлення теплопередавальної рідини від акумулятора підживлення 25. Далі починається такт нагріву, який описаний вище. Як при такті нагріву, так і при такті охолодження, потужність потоку робочої рідини однакова. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 50 Тепловий двигун, що містить нагрівальний і охолоджуючий колектори, які заповнені теплопередавальною рідиною, з'єднані трубопроводами через насос і керований клапан з теплообмінником, що знаходяться в ємності, заповненій робочою рідиною, тиск якої контролюється вмонтованим у корпус ємності датчиком тиску, температура контролюється вмонтованими в трубопроводи датчиками температури, дані датчиків передаються в електронний блок управління, який відрізняється тим, що ємність з'єднана з акумулятором середнього тиску, на з'єднувальних трубопроводах знаходяться керований розподільник і гідравлічний мотор, акумулятор середнього тиску з'єднаний через клапан послідовності з ємністю підживлення і через диференційний клапан з акумулятором високого тиску, ємність також має з'єднання, через клапан послідовності, з акумулятором високого тиску і через диференційний клапан з ємністю підживлення. 2 UA 111286 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3