Пристрій перетворення теплової енергії в механічну

Номер патенту: 87333

Опубліковано: 10.02.2014

Автор: Пейсахович Леонід Ісакович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Пристрій перетворення теплової енергії в механічну шляхом навперемінного нагріву та охолодження робочих тіл, розміщених на протилежних плечах збалансованого коромисла, під віссю і над віссю обертання якого знаходяться нагрівальне та охолодне середовища, який відрізняється тим, що для збільшення потужності і коефіцієнта корисної дії, зменшення ваги і габаритів двигуна, робочим тілом є рідина, яка заповнює весь спільний об'єм робочої ємності з твердими стінками і сильфона, а робоче зусилля від зміни об'єму робочої рідини при контакті з теплоносієм передається через сильфон, який, змінюючи свою довжину, впливає на натискний ролик з пружиною, що створюють дебаланс коромисла, і ланками відбору потужності є повзун, зв'язаний через шатун з натискним роликом, або плечі коромисла.

2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що для розширення температурного діапазону роботи теплового двигуна і можливості регулювання пристрою на ньому розміщений регулювальний болт, що впливає на натискний ролик.

3. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що для зменшення тертя при передачі зусилля від регулювального болта до натискного ролика зусилля передається на вісь натискного ролика за допомогою серги, жорстко з'єднаної з регулювальним болтом.

Текст

Реферат: UA 87333 U UA 87333 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі машинобудування, а саме до пристроїв для перетворення теплової енергії в механічну енергію зворотно-поворотного руху з використанням різниці температур двох середовищ. Відомо про термобіметалічний перетворювач, який містить установлені на паралельних осях барабани, де термобіметалічний пристрій виконаний у вигляді порожнистого циліндра [Авторське свідоцтво СРСР № 987162 F03G 7/06]. Недоліками цього перетворювача є малий хід робочих елементів, що знижує потужність пристрою, а також його великі габарити і складність конструкції. Крім того, використання перетворювача для отримання енергії від природних джерел (вода-повітря) викликає технічні проблеми. Відомо про спосіб перетворення теплової енергії в механічну за допомогою занурювання у рідину камер, які заповненні газом у суміші з рідким розчинником, розширенням камер із збільшенням їх плавучості у результаті теплообміну з рідиною, виринання камер під впливом сил плавучості та зменшення об'єму і плавучості у результаті теплообміну з навколишнім середовищем [Авторське свідоцтво СРСР № 931945 F03G 7/06]. Недоліком цього способу є поганий контакт робочого тіла з теплоносієм, що обумовлено низькою теплопровідністю газу, та пружно-еластичної плівки. Це знижує потужність теплового двигуна і збільшує його габарити. Крім того, надійність та довговічність пружно-еластичної плівки низькі, а конструкція двигуна нетехнологічна. Найбільш близьким до пропонованої корисної моделі є пристрій перетворення теплової енергії в механічну шляхом навперемінного нагріву та охолодження термочутливих стержнів, розміщених на протилежних плечах збалансованого коромисла, де робочим тілом є набір твердих прямолінійних робочих стержнів з однорідного матеріалу, з'єднаних між собою проміжними штовхачами, виготовленими з матеріалу, коефіцієнт лінійного розширення якого менший, ніж у матеріалі для робочих стержнів (заявка на корисну модель № u201209478). Недоліком цього пристрою є те, що для отримання механічної енергії з теплоносія використовується тільки поздовжня деформація робочих стержнів, що знижує потужність і коефіцієнт корисної дії, а також збільшує габарити пристрою. Необхідність використання тільки прямолінійних робочих стержнів знижує конструктивні можливості при проектуванні пристрою. Задачею корисної моделі є збільшення потужності і коефіцієнта корисної дії, а також спрощення конструкції та зменшення габаритів теплового двигуна. Поставлена задача вирішується тим, що як робоче тіло використовується робоча рідина, яка знаходиться в твердій герметичній ємності з сильфоном, а робоче зусилля від зміни об'єму робочої рідини при контакті з теплоносієм передається через сильфон. Коефіцієнт об'ємного розширення утроє більший, ніж коефіцієнт лінійного розширення, що забезпечує зменшення габаритів пристрою, крім того, практично вся енергія зміни об'єму робочої рідини при контакті її з теплоносієм використовується для перетворення в механічну енергію, чим досягається високий коефіцієнт корисної дії пристрою, висока потужність. Ємність з робочою рідиною може бути будь-якої конфігурації, що забезпечує компактність пристрою і розширює конструктивні можливості при його проектуванні. Пристрій може працювати з однаковим ефектом як при розширенні робочої рідини, так і при її стисненні (при контакті з відповідним теплоносієм). На фіг. 1 показана схема робочого органу пристрою для перетворення теплової енергії в механічну, на фіг. 2; 3 показані схеми теплового двигуна при робочому ході від об'ємного розширення робочої рідини 1 при контакті з теплоносієм 8, на фіг. 4 показаний варіант передачі зусилля від зміни об'єму робочої рідини. Робочий орган складається з робочої рідини 1, робочої ємності 2, сильфона 3, штуцерів 4 і 5, регулювального болта 6. Тепловий двигун складається з двох незалежних робочих органів, закріплених на протилежних плечах коромисла 9, що створюють баланс коромисла 9; натискного ролика 10, з'єднаного з шатуном 11 і повзуном 12, на який впливає пружина 13. Коромисло 9 закріплене на ємності 7 з нагрівальною рідиною 8. Як охолодне середовище використовується повітря. На коромислі 9 жорстко закріплена робоча ємність 2 з робочою рідиною 1, яка змінює свій об'єм при взаємодії з теплоносієм. Як варіант, передача зусилля від регулювального болта 6 може здійснюватися через сергу 14 на вісь ролика 10 (для зменшення тертя між болтом і роликом). Тепловий двигун, що реалізує пропонований пристрій, працює таким чином. При попаданні однієї половини коромисла 9 з робочою рідиною 1 в нагрівальне середовище 8 (фіг. 2) робоча рідина збільшує свій об'єм, внаслідок чого сильфон 3 подовжується і через регулювальний болт 6 діє на натискний ролик 10, притискуваний шатуном 11 за допомогою пружини 13 до болта 6. Натискний ролик 10 перекочується на інше плече коромисла 9 і під впливом пружини 13 повертає коромисло 9 за годинниковою стрілкою, внаслідок чого праве плече коромисла з робочим органом, яке знаходилося раніше в охолодному середовищі (повітрі), переходить в нагрівальне середовище 8 (Фіг. 3) і робоча рідина 1 збільшує свій об'єм, внаслідок чого сильфон 1 UA 87333 U 5 10 15 20 3 подовжується і через регулювальний болт 6 діє на натискний ролик, який перекочується на ліве плече коромисла 9 з охолодженою робочою рідиною 1. Ліве плече коромисла 9 обертається проти годинникової стрілки, робоча рідина 1 опиняється в нагрівальному середовищі 8 і цикл повторюється. Повзун 12 здійснює зворотно-поступальний рух під впливом натискного ролика 10 і шатуна 11, переборюючи тиск пружини 13, який менший, ніж зусилля, створене зміною об'єму робочої рідини 1. Підсумкове зусилля через шатун 11 впливає на повзун 12. Відбір потужності від теплового двигуна може здійснюватися від повзуна 12 або від плечей коромисла 9. Для ілюстрації можливостей теплового двигуна з використанням запропонованого 3 пристрою: при нагріванні 200 літрів робочої рідини 1 на 10 °C об'єм її збільшиться на 200 см -4 -1 2 (при коефіцієнті об'ємного розширення 10 град ), а тиск робочої рідини буде 10 кгс/см . При 2 площі поперечного перерізу сильфона 3, рівного 10 см , максимальне робоче зусилля на ролику 10 буде 100 кгс, а робочий хід сильфона - 200 мм. На фіг. 1 показаний варіант з'єднання робочої ємності 2 із штуцером 4 за допомогою різьби, а з'єднання сильфона 3 із штуцерами 4 і 5 - за допомогою паяння. Сильфон 3 має напрямний пристрій для запобігання поздовжньому згину і прогинанню (при потребі). Для кращого теплообміну робочої рідини 1 з теплоносієм робоча ємність 2 виготовлена з металевих труб (з високою теплопровідністю) у вигляді радіатора. Для розширення температурного діапазону роботи пристрою передбачене регулювання вихідного положення сильфона 3 за допомогою регулювального болта 6, або за допомогою компенсаційного сильфона з аналогічним регулюванням (не показано). Використання сильфона для отримання робочого ходу від об'ємного розширення робочої рідини виключає витік її, що має місце при використанні для цієї мети, наприклад, поршня з циліндром, які повинні мати ущільнення, через яке може витікати робоча рідина, що виводить пристрій з ладу. Таким чином пропонований пристрій має високу надійність роботи. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 1. Пристрій перетворення теплової енергії в механічну шляхом навперемінного нагріву та охолодження робочих тіл, розміщених на протилежних плечах збалансованого коромисла, під віссю і над віссю обертання якого знаходяться нагрівальне та охолодне середовища, який відрізняється тим, що для збільшення потужності і коефіцієнта корисної дії, зменшення ваги і габаритів двигуна, робочим тілом є рідина, яка заповнює весь спільний об'єм робочої ємності з твердими стінками і сильфона, а робоче зусилля від зміни об'єму робочої рідини при контакті з теплоносієм передається через сильфон, який, змінюючи свою довжину, впливає на натискний ролик з пружиною, що створюють дебаланс коромисла, і ланками відбору потужності є повзун, зв'язаний через шатун з натискним роликом, або плечі коромисла. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що для розширення температурного діапазону роботи теплового двигуна і можливості регулювання пристрою на ньому розміщений регулювальний болт, що впливає на натискний ролик. 3. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що для зменшення тертя при передачі зусилля від регулювального болта до натискного ролика зусилля передається на вісь натискного ролика за допомогою серги, жорстко з'єднаної з регулювальним болтом. 2 UA 87333 U 3 UA 87333 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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 4

Дивитися

Додаткова інформація

МПК / Мітки

МПК: F03G 7/06

Мітки: теплової, пристрій, енергії, механічну, перетворення

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/6-87333-pristrijj-peretvorennya-teplovo-energi-v-mekhanichnu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Пристрій перетворення теплової енергії в механічну</a>

Подібні патенти