Тепловой двигатель

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1511 4 Г 03 б 7/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ленинградский ордена Ленина институт инженеров железнодорожного транспорта им. акад. В. Н. Образцова(54) (57) 1. ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ,содержащий корпус, размещенную в немчастично заполненную легкокипящей текучей средой рабочую камеру с зонами испарения и конденсации и с эластичнымии жесткими стенками, последние расположены напротив друг друга в зонах испарения и конденсации, покрыты с внутренней стороны капиллярно-пористым материалом и соединены между собой гибким транспортным элементом, причем одна жесткаястенка неподвижно соединена со штокомотбора мощности, а другая с корпусом,неподвижно установленный снаружи на корпусе соосно рабочей камере источник охлаждения и источник нагрева, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД он ЯО 1250700 А 1 снабжен впускным и выпускным клапанами и установленной в корпусе охватывающей эластичные стенки камерой насоса для нагревающей среды, в капиллярно-пористом материале на каждой жесткой стенке выполнены полости с образованием закрытых резервуаров, гибкий транспортный элемент выполнен в виде некапиллярного трубопровода, посредством которого резервуары противоположных жестких стенок соединены между собой, резервуар, расположенный на стенке, неподвижно соединенной со штоком отбора мощности, выполнен в виде обращенного во внутреннее пространство рабочей камеры выступа, преимущественно в форме цилиндра, с возможностью контакта торца последнего при минимальном объеме рабочей камеры с резервуаром противоположной жесткой стенки, расположенной в зоне конденсации.2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что трубопровод уложен по спирали с диаметром витка большим, чем диаметр выступа.3. Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что стенка резервуара, расположенного в зоне конденсации, на участке ее контакта с противоположным резервуаром снабжена эластичным капиллярно-пористым покрытием.Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к устройствам преобразования низкопотенциальцой тепловой энергии в механическую, и может быть использовано для привода механизмов с возвратцо-поступательным движением.11 елью изобретения является повышение КПД.На фиг. 1 представлен предлагаемый тепловой двигатель в осевом разрезе, на котором левая и правая части соответствуют крайним положениям штока отбора мощности; на фиг. 2 уложенный по спирали трубопровод, соединяющий резервуары противоположных жестких стенок рабочей камеры; на фиг. 3 - схема размещения эластичного капиллярцо-пористого покрытия на резервуаре, расположенном в зоне конденсации; ца фиг. 4 - схема теплового двигагеля с калорифером для охлаждения цагревающей среды и с пусковым источником нагрева.Тепловой двигатель содхржиг корпус 1 и размещенную в нем частично наполненную легкокипягцей текучей средой рабочую камеру 2 с зонами испарения 3 и конденсации 4. Камера 2 имеет эластичнук стен ку в виде сильфона 5 и расположенные друг напротив друга, соответственно в зонах испареция 3 и конденсации 4, жесткие стенки 6 и 7, покрытые с внутренней стороны капиллярно-пористым материалом 8. Жесчкая стенка 6 неподвижно соединена со штоком 9 отбора мощности, а жесткая стенка 7 - с корпусом 1. Снаружи ца корпусе 1 неподвижно установлен соосно сильфону 5 источник 10 охлаждения. В корпусе 1 установлена также охватывающая сильфоц 5 камера 11 насоса для цагревакщей среды с впускным 12 ц выпускным 13 клапанами, образуюгцая источник нагрева. В капиллярно-пористом материале 8 на жесткой стенке 6 рабочей камеры 2 выполнена полость 14 с образванием закрытого резервуара 15, а ца жесткой стенке 7 - полость 16образованием закрытого резервуара 17. Резервуары 15 и 17 противоположных жестких стенок 6 и 7 соединены между собой гибким транспортным элементом в виде некапиллярного трубопровода 18. Резервуар 15, расположенный ца стенке 6, неподвижно соединенной со штком 9 отбора мощности, выполнен в виде обращенного во внутреннее пространство рабочей камеры 2 выступа 19 в форме цилиндра с возможностью контакта его торца 20 при минимальном объеме рабочей камеры 2 с резервуаром 17 противоположной жесткой стенки 7, расположенной в зоне 4 конденсации. Трубопровод 18 (вариант устройства, представленный на фиг. 2) для уменьшения его деформаций при перемещении жесткой стенки 6 уложец по спирали с диаметром витка большим, чем диаметр выступа 19 Стенка резервуара 17, расположенного в зоне 4 конденса 20 25 ЗО Э 5 40 45 50 55 ции на участке контакта с противоположным резервуаром 15, для улучшения контакта между резервуарами 15 и 17 в случае остаточного усталостного перекоса сильфона 5 может быть снабжена эластичным капиллярно-пористым покрытием 21 (фиг. 3). Между штоком 9 отбора мощности и корпусом 1 установлено уплотнение 22. В варианте устройства, представленном на фиг. 4, предлагаемый двигатель оснащен охладителем нагревающей среды в виде соединенного с источником 1 О охлаждения калорифера 23 и дополнительным пусковым источником нагреваэлектронагревателем 24.Тепловой двигатель работает следующим образом. В начальный момент времени, для которого положение элементов теплового двигателя представлено ца правой половине чертежа (фиг. 1), резервуар 15 нходит в соприкосновение с резервуаром 17. В результате этого конденсат легкокипящей текучей среды за счет капиллярных сил частично переходит из насыщенного им капиллярно-пористого материала 8 резервуара 17 в осушеццый за предыдущий период капиллярно-пористый материал 8 резервуара 15. В камере 11 пасоса находится нагревакщая среда, теплота которой затрачивается на испарение легкокипягцей текучей среды из капилляр- но-пористого материала 8 резервуара 15 в местах его соприкосновения с цагреваемой жесткой стенкой 6 рабочей камеры 2. Давление паров легкокипящей текучей среды внутри сильфона 5 возрастает, и он растягивается, поднимая шток 9. При этом выпускной клапан 13 открывается, и нагреваюгцая среда вытесняется из двигателя, а резервуары 15 и 17 у,чаляются друг от друга. Г 1 о мере увеличения давления внутри сильфоца 5 и подьема гптока 9 происходит осушение капцл.чирио-пористого материала 8 стенок резервуара 15 и увеличение перепада давлений сцаружи и внутри этого резервуара 15, а при подходе пггока 9 к положению наибольшего выдвижения его стенки резервуара 15 становятся проницаемыми для паров легко кипяшей текучей среды, причем проницаемость становится наибольшей при наибольшем подъеме штока 9, когда жесткая стенка 6 соприкасается с корпусом 1 (левая половина двигателя на фиг. 1). Выпускной клапан 13 закрывается. Пары легкокипящей текучей среды, проникающие внутрь резервуара 15, по гибкому некапиллярному трубопроводу 18 перетекают в резервуар 17, где кондецсируктся, отдавая свою теплоту источнику 10 охлаждения, а образовавпийся конденсат впитывается капилляр- но-пористым материалом 8 резервуара 17. Давление пара в рабочей камере 2 уменьшается, в результате чего сильфон 5 сжимается, опуская шток 9. Под действием разрежения в камере 11 впускной клапан 2 от1250700 77 77 7 В фиг 2 фиР.4 Составитель Л. Тугарев Техред И. Верес Корректор М. Шароши Тираж 447 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Редактор Л, ПовханЗаказ 4387/27 крывается, и нагревающая среда втекает в камеру 1. Однако ее тепло не передается легкокипящей текучей среде, так как резервуар 15 осушен и проницаем для паров этой среды, Процесс сжатия сильфона 5 и соответственно перемещения штока 9 заканчивается при соприкосновании осушенного резервуара 15 с насыщенным конденсатом резервуаром 17 и при перетекании части этого конденсата в капиллярно-пористый материал 8 резервуара 15 под действием капиллярных сил. При дальнейшем испарении конденсата из стенок резервуара 15 увеличивается давление в камерах 2 и 11, в результате чего впускной клапан 12 закрывается. Далее цикл работы двигателя вновь повторяется. За все периоды работы двигателя резервуар 17 является непроницаемым для паров легкокипящей текучей среды, так как он все время насыщен ее конденсатом, Уплотнение 22 исключает подтечку нагревающей среды вдоль штока 9. Запуск двигателя в работу из холодного состояния может быть осуществлен путем первоначального прогрева остывшей нагревающей среды с помощью пускового источника нагрева электронагревателя 24. КПД предлагаемого двигателя повышается по сравнению с известным за счет исключения непроизводительных потерь тепла при переносе части паров легкокипящей текучей среды при ее нагреве в зону 4 конденсации и преждевременном переносе конденсата в зону 3 испарения. При подключении калорифера 23 по схеме, приведенной на фиг. 4, одна и та же среда используется как нагревающая для зоны 3 испарения и - после охлаждения этой среды в калорифере 23 - как охлаждающая среда для зоны 4 конденсации.