Устройство преобразования тепловой энергии в механическую

Оюз сОВетскихоциАлистическихеспувлик 70 4 ОИЮВЗИЯ )РИВц 1ф ц.цд 1,.1 . ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗО ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) 27,10,89 (46) 15.05,93. Бюл, Иг 18 (75) Э.П.Коваленко (56) Авторское свидетельство СССР Ь 1188368, кл. Р 03 О 7/06, 1985, (54) УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В МЕХАНИЧЕСКУЮ (57) Использование: в энергетическом машиностроении и приборостроении, а именно в устройствах преобразования тепловой энергии в механическуо с использованиеМ разности температур между двумя средамй, Сущность изобретения: внутри емкости об 2разованной теплопередающими стенками 9, вертикально расположена бесконечная грансмиссия 3 с размещенными на ней герметичными камерами 1, имеющими эластичные стенки 2, амераобразованная станками 9 заполнена теплопередающей жидкостью, котораФ выполнена составной из двух жидкбстей 8 и 12 взаимно нерастворимых и практически несжимаемых на поверхности раздела жидкостей 8 и 12 расположен слой 15 гранул теплоизолятора с различной плотностью в области различных ветвей трансмиссии 3. 1 ил.Иэобрэтение относится к энергетическому машиностроению и приборостроению, а именно к устройствампреобразования тепловой энергии в мехагчггческуго с использованием разности темпердтур между двумя средами или в среде.Цель изобретения - расширение рабочего диапазона устройства,Цель достигается тем, что устройстводополнительно снабжено крь,шкой корпуса, 10которая размещена на нем с образованиемжесткой герметичной емкости, заполненггой теплопередающей жидкостью, выполненной составной из двухнесмешивающихся жидкостей, а в зонах 15вСплытия и погружения размещены тепло-изолиругсщие гранулы с разной плотностьюдгя кдИдой зоны,Выпалггение емкости г 8 рм 8 тичнсй, здполггеннсй теплопередагощей жидкостью 20позволяет изменять давление теплопередающих жидкостей на рабочие камеры автоматически соответственно изменениготемператур рабочего тела в них регулированием объема теплопереддющих жидкостей,гидравлически изолирсгзаггных в жесткойемкости, что является необходимьгм условием д 1 достижения поставленной цели,Гак, если рабочее тело, например, фреон(С 2 ЕЛС 12) ндгревдгст в рабочей камере до Т = 1 5" С, то давление в ней равно 1,54дтм и камера будет расшисяться дс уравгговешиваггия давления элсстичнсй Стенксикамеры, При охлаждении рабочего тела до5"Г давление становится равным 1,07 атм, 35,.7и камера будет сжиматься, если давлениегдзд;.1 емкости равно, например 1,10 атм.Однако, когда температура нагревагагггелжидкости уменьшилась и рабочее тело наг.ревдется только до 5 ОС, то давление, равггсе 1,07 дтм, не приведет к расширениюкамеры, хогя и перепад температур приэтом сохранитс. Так, при температуре"Сдавлеив умег г ьши гся да 0,72 дтм, и изменеггие аб.емд рабочей камеры практически небудет иметь место, Следовательно, при таком изменении температур жидкости и охлаждагсщего газа устройство-прототипнеработоспособно, Однако, если к рабочейкамере, находящейся в ндгревагсщей жидкости и подогревшей рабочее тело до 5 ОС,при котором давление внутри камеры равно1,07 дтм, приложить давление,равное давлеггиго, передаваемому через теплопередающгл 8 нагревагощуга и Охлдждагащугажидкости гкаторг;ге практически являютсяггесжимдемыми) от рабочей камеры, рабочее тело в которой охлаждено да -5 ОС, рав,гое 0,72 атм, то первая рабочая камерабудет увеличивать свой объем до уравновешивания перепада давления упругостью эластичной стенки, и устройство будет работоспособным при таком изменении температур, Отсюда рассматриваемый признак является существенным.Вьгполнение теплопередающей жидкости составной из двух несмешивающихся жидкостей и размещение теплоизолирующих гранул с разной плотностью для каждой эоны позволяет уменьшить потери тепла между зонами нагревания и охлаждения через эти жидкости и обеспечить автоматический запуск устройства, что дает возможность расширить рабочий Диапазон устройства при работе его при мальгх значениях, изменяющихся ва времени рабочих перепадов температур. Следовательно, эти признаки также являются существенными,Совокупность рассмотренных признаков является достаточной для достикения поставленной цели,На чертеже показано устройство преобразования тепловой энергии в механическуго.Оно содержит ряд герметичных камер 1 переменного объема, имегощих эластичные стенки 2, теплоиэолированные друг отдруга и последовательно располокенные вдоль бесконечной трансмиссии 3, установленной на двух колесах 4 и 5, оси б и 7 вращения которых смещены относительно друг друга по вертикали. Камеры 1 заполнены термочувствительным рабочим телом, изменяющим свай объем и давление при изменении температуры, Нижняя часть трансмиссии 3 с камерами 1 погрукена в теплопереддющуга жидкость 8 и через нее и теплопередагощие стенки емкости 9 находится в тепловом контакте с теплоподводящей средой 10, например, жидкостью, имеющей темпсратуру выше среды 11, например, газообразной, причем среда 8 имеет точку замерзания ниже наиболее низкой рабочей температуры среды 11, Верхняя часть трансмиссии 3 с камерами 1 находится во второй теплопередающей жидкости 12 и через нее и теплопередагощие стенки емкости, 9 находится в тепловом контакте со средой 11, Емкость 9 представляет собой жесткий герметичный сосуд, состоящий из нижнего корпуса и размещенной на нем каышки, Часть стенок емкости 9, прилегающая к границе раздела сред 10 и 11, выполнена теплоизолирующей, а остальные части - возможно более теплопроводными, Тепло- обмен между зонами погружения и всплытия камер ограниченвертикальной теплоиэолирующей перегородкой 14. Теплопередающие жидкости 8 и 12 взаимно нерастворимые и практически не сжимаемые.Удельная плотность жидкости 12 меныше, чем удельная плотность жидкости 8, а теплопроводность их возможно большая, Между жидкостями 8 и 12 расположен слой 15 гранул, имеющих малый коэффициегт теп лопроводности, плавагощих в жидкости 8 и тонущих в жидкости 12, а также нерастворимых в жидкостях 8 и 12. Причем плотность теплоизолирующих гранул слоя 15 меньшая в зоне всплывания, чем в зоне погружения 10 камер 1.В стенках емкости 9 имеются трубопроводы 16 и 17 с вентилями для регулирования объема жидкостей, находящихся в емкости 9. 15Устройство работает следующим образом.В зоне всплывания слой 15 теплоизолирующих гранул, например, полистироловьге с пенополистиролом внутри, имегощий 20 меньшуго плотность, чем гранулы, расположенные в зоне погружения рабочих камер, смещен вверх по отношениго к слою 15 в зоне погружения. Так как со стороны всплывания рабочих камер зона нагревания боль 25 ше, а,зона охлахдения меньше, чем со стороны их погружения иэ-за смещения по вертикали слоя 15, обьем камер с первой стороны будет больше, челг со второй, а, следовательно, воэникаег сила момента 30 вращения колес 4 и 5, и они начинают вращаться в направлении, указанном стрелкой, Вращение устройства поддерживается за счет тепла, подводимого к рабочим камерам 1 через теплопередагащую жидкость 8, на пример, водный раствор поваренной соли, и отводимого от них через теплоотводящую жидкость 12, например, керосин. Б начале погружения камер 1, находяьцихся справа от осей вращения 6 и 7, иэ температура, 40 объем и плавучесть - минимальные вследствие охлаждения камер средой 11 через верхние теплопередагощие стенки емкости 9 и жидкость 12, а также давления, оказываемого на них теплопередаюшими жидкостями, 45 В процессе погружения камер 1 происходит их нагрев эа счет тепла, поступающего от жидкости 10 через нижние теплопередающие стенки емкости 9 и жидкость 8, в результате объемы и плавучесть рабочих 50 камер 1 увеличиваются, При переходе камер 1 на левую ветвь трансмиссии 3 процесс нагрева и расширения камер 1 продолжается и камеры всплывают под действием воз росших сил плавучести. После выхода камер 55 1 из жидкости 8 сквозь слой 15 гранул, теплоизолиругощих жидкость 8 от жидкости 12, происходит их охлаждение в окружающей среде 11, в результате обьем камер 1 уменьшается под давлением жидкости 12, передаваемом на нее жидкостью 8, находящейсяпод давлением расширяющггхся в ней камер1, Так как жидкости 8 и 12 находятся в жесткой емкости фиксированного объема, топриращение суммарного объема расширения рабочих камер 1 при их нагревании равно уменьшению суммарного обьема ихсокращения при охлаждении независимо отабсолготного значенИя давления в этих камерах 1, Далее процесс непрерывно повторяется и движение колес 4 и 5 происходитпод действием сил плавуцести камер на левой и правой половинах устройства. Теплоизолирующая перегородка 14 снижаеттеплообмен между зонами погружения ивсплытия камер 1, а слой 15 гранул - междужидкостями 8 и 12,Через трубопроводы 16 и 17 изменяготобъемы жидкостей 8 и 12, находящихся вемкости 9, а также их общий объем, чемопределягот диапазон изменения объемоврабочих камер,Скорость движения трансмиссии определяется иэ условия, что при погружениикамер 1 в жидкости 8 они нагреваются дотемпературы, при которой давление в нихувеличивается соответственно повышениюдавления на них при погружении, а в зоневсплывания в жидкости 12 камеры 1 охлаждаются с интенсивностью, при которой давление в них уменьшается соответственноуменьшениго давления на них при всплывании,Устройство целесообразно использовать для борьбы с тепловым загрязнениемводных объектов и автономного получениямеханической энергии в отдаленных и труднодоступных местах, прежде всего для подэаводки гидрометрических приборов,Форм ула изобретенияУстройство преобразования тепловойэнергии в механическую, содержащее корпус, заполненный теплопередающей жидкостью, внутри которого размещенавертикально с образованием эон всплытияи погружения бесконецная трансмиссия,причем на трансмиссии закреплены герметичные камеры переменного объема. частично заполненные термочувствительнымрабочим телом, а также средства подвода иотвода тепла, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью расширения рабоцего диапазона,устройство дополнительно снабжено крышкой корпуса, размещенной на нем с образо-,ванием герметичной емкости,теплоизолирующая жидкость выполнена составной из двух несмешивагощихся жидкостей, а в зонах всплытия и погрукенияразмещены теплоизолирующие гранулы сразной плотностью для каждой зоны.