Устройство преобразования тепловой энергии в энергию изменения давления

)5 Г 7/06 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССМ 1315647, кл, Г 03 6 7/06, 1987.(54) УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В ЭНЕРГИЮ ИЗМНЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ(57) Использование: в энергомашиностроении для привода объемных насосов, двигателей и других механизмов, работающих на энергии перепада давлений газообразных и жидких сред. Сущность изобретения; патрубок 16 с вентилем 17 соединяет полость над зеркалом жидкости 4 в нагревателе 1 с входом двигателя 6. Открытие вентиля 17 позволяет уменьшить перепад давлений между нагревателем 1 и холодильником 2 без прекращения поступления жидкости из нагревателя 1 в холодильник 2 за счет уменьшения плотности смеси жидкой и газовой фаз в трубопроводе 5. Непрерывное поступление жидкости 4 в холодильник 2 обеспечивает непрерывную работу двигателя 6.1 ил,5 10 15 20 25 30 40 45 50 55 Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано для привода в действие объемных насосов и двигателей, работающих на энергии перепада давлений газообразных и жидких сред.Известно устройство преобразования тепловой энергии в энергию изменения давления, содержащее нагреватель и охлади- тель, заполненные рабочим телом и соединенные между собой трубопроводом подачи рабочего тела из нагревателя в охладитель и трубопроводом возврата рабочего тела в нагреватель, В трубопроводе возврата установлен открытый в сторону нагревателя обратный клапан, а звено отбора мощности подсоединено к нагревателю. Причем охладитель расположен над нагревателем, вход трубопровода подачи размещен в приямке с зазором между его торцом и дном приямка, выход расположен в охладителе выше максимально возможного уровня жидкости, а вход трубопровода возврата сообщен с нижней частью охладителя, Недостатком этого устройства является узость его функциональных возможностей, что не позволяет использовать его для преобразования тепловой энергии перепадов температур непосредственно в механическую энергию вращения.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем использования его также для преобразования тепловой энергии в механическую энергию вращения.Для этого в трубопроводе подачи рабочего тела дополнительно установлен гидропневмодвигатель, вход которого соединен патрубком, имеющим вентиль, с полостью нагревателя, расположенной над зеркалом рабочего тела, а объем рабочего тела превышает суммарный обьем трубопроводов подачи и отвода рабочего тела. Дополнительное наличие гидропневмодвигателя в трубопроводе подачи рабочего тела является необходимым условием для преобразования перепада давления газа и/или жидкости в механическую энергию вращения, Соединение полости нагревателя, расположенной над зеркалом рабочего тела, патрубком с вентилем со входом двигателя позволяет степенью открытия вентиля регулировать подачу газа из нагревателя в охладитель через гидропневмодвигатель, а при открытом этом вентиле и закрытом вентиле трубопровода отбора мощности обеспечить непрерывную работу гидропневмодвигателя на перепаде давления газа, То, что объем жидкого рабочего тела превышает суммарный объем трубопроводов подачи и отвода, дает возможность обеспечить работоспособность устройства в максимально возможном для него диапазоне. Таким образом, каждый из приведенных признаков является необходимым, а в совокупности достаточными для достижения поставленной цели.На чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид,Устройство содержит нагреватель 1 и расположенный над ним охладитель 2, заполненные газом 3 и жидкостью 4, например жидким аммиаком и его газом, Нагреватель 1 и охладитель 2 соединены между собой трубопроводом 5 подачи рабочего тела иэ нагревателя 1 в охладитель 2 через гидропневмодвигатель 6, например, выполненный в виде роторного пластинчатого мотора, а также трубопроводом 7 возврата рабочего тела в нагреватель 1. В трубопроводе 7 возврата установлен открытый в сторону нагревателя 1 обратный клапан 8. Основание 9 нагревателя 1 выполнено с приямком 10 для сбора жидкости 4, причем вход 11 трубопровода 5 размещен в приямке 10 с зазором между его торцом и дном приямка 10. Выход 12 трубопровода 5 расположен выше максимально возможного уровня жидкости 4, а вход 13 трубопровода 7 сообщен с нижней частью охладителя 2. Трубопровод 14 в качестве звена отбора мощности подключен к нагревателю 1 непосредственно, а к охладителю 2 посредством трубопроводов 5 и 7. Трубопровод 14 имеет вентиль 15, а верхняя часть 35 нагревателя 1, расположенная над зеркалом жидкого рабочего тела, соединена патрубком 16 с вентилем 17 со входом двигателя 6, Клапан 8 с фиксированным необходимым усилием для его открытия расположен у входа трубопровода 7 возврата в нагревателе 1 в нижней его части. Объем жидкого рабочего тела в устройстве больше, чем суммарный объем трубопроводов 5 и 7. К двигателю 6 подсоединен, например, через редуктор генератор электрического тока (на фиг, не показан).Устройство работает следующим образом.В нагревателе 1 жидкость 4 (например, жидкий аммиак) подогревается, в результате давление газообразного аммиака увеличивается, При открытом вентиле 17 и закрытом вентиле 15 газообразный аммиак 3 поступает по трубопроводу 5 к двигателю 6, когда перепад давления в трубопроводе 5 со стороны нагревателя 1 по отношению к давлению газа со стороны охладителя 2, где температура ниже и, следовательно, ниже соответственно ей давление газа 3, достигнет рабочей для двигателя 6 величины, дви 1776873гатель 6 начинает работать. Газ 3 из нагревателя 1 по трубопроводу 5 через двигатель 6 поступает в охладитель 2, где он охлаждается и конденсируется, Выделяемое при этом тепло отводят через стенки охладителя 2 в среду, охлаждающую его. При отводе газа 3 иэ нагревателя 1 в нем давление несколько понижается, и из жидкой части 4 выделяется очередной газообразный аммиак 3, который также поступает непрерывно по трубопроводу 5 через двигатель 6 в охладитель 2. При этом в нагревателе 1 при испарении аммиака поглощается тепло, которое непрерывно подводится через стенки нагревателя от подогревающей среды к рабочему телу. В результате между нагревателем 1 и охладителем 2 устанавливается перепад давления, и поток газообразного аммиака 3 поступает из нагревателя по трубопроводу 5 через работающий двигатель 6 в охладитель 2, Так как давление в нагревателе 1 выше, чем давление в охладителе 2, клапан 8 закрыт и блокирует поступление газа из нагревателя по трубопроводу 7 возврата в охладитель 2. Конденсированный в охладителе 2 жидкий аммиак стекает в трубопровод 7, По мере увеличения столба жидкого аммиака в трубопроводе 7 давление его на клапан 8 увеличивается, Когда давление жидкого аммиака на клапан 8 со стороны охладителя 2 превысит давление на него со стороны нагревателя 1 и усилие, необходимое для его открытия, он открывается, и жидкий аммиак стекает в охладитель 2 до закрытия клапана 8 после того, как давление на него со стороны нагревателя 1 превысит давление на него со стороны охладителя 2. Так как объем жидкого аммиака больше, чем объем его в заполненных трубопроводах 5 и 7, то такой слив аммиака в нагреватель 1 происходит при наличии еще некоторого неиспарившегося жидкого аммиака в нем, Таким образом, в нагревателе 1 автоматически поддерживается наличие жидкого аммиака, который в нагревателе 1 непрерывно подогревается и испаряется, а в охладителе охлаждается и конденсируется, образуя непрерывный процесс, Для уменьшения абсолютных значений давления в устройстве вместо аммиака, который уже при -3 С имеет на линии насыщения давление в 3,8 атм, можно применять другие легкоиспаряющиеся жидкости, имеющие по линии насыщения меньшие давления при положительных температурах, например фреоны, но не содержащие химических соединений, вступающих в реакцию с озоном, для исключения экологических негативных последствий их применения.(3) 35 9 рж НР 1 Р 2 40 5 10 15 20 25 30 45 50 При закрытом вентиле 17 и открытом вентиле 15 устройство работает как преобразователь тепловой энергии в энергию изменения давления полностью аналогично устройству по авт, свид. М 1315647. При этом необходимо, чтобы нагрузка на двигатель 6 была снята.В общем случае двигатель 6 работает, когда выполняется неравенство Р 1 Р 2 др и+АР, (1) где Р 1, Р 2 - давление соответственно в нагревателе 1 и охладителе 2;д - ускорение силы тяжести;р - средняя плотность рабочего тела в трубопроводе 5;и - столб рабочего тела в заполненном им трубопроводе 5, отсчитываемый от уровня жидкого рабочего тела в нагревателе 1;ЬР - перепад давления в двигателе 6.Причем, когда држ НР 1 - Р 2,где Н и рж - соответственно высота столба и плотность жидости 4 в трубопроводе 7; через двигатель 6 из нагревателя в охлади- тель подают газ 3 или смесь жидкости 4 и газа 3 для непрерывной его работы, а охлажденную жидкость 4 отводят из охладителя 2 по трубопроводу 7 в нагреватель 1.При через двигатель 6 из нагревателя в охлади- тель периодически поступает жидкость 4 до опорожнения от нее приямка 10, затем гаэ 3, а жидкость 4 стекает в нагреватель 1 из охладителя 2 по трубопроводу 7 после уменьшения разности давления Р 1-Р 2 в результате отвода газа 3 из нагревателя 1, опорожненного от жидкости 4, в охладитель 2 до знацения, когда выполняется неравенство (2).Величиной открытия-закрытия вентилей 15 и 17 регулируют соотношение между получаемыми видами механической энергии. Это увеличивает также функциональные возможности устройства,Изобретение целесообразно испольэовать для отдаленных и труднодоступных небольших сельскохозяйственных объектов, например. ферм, для водоподъема, электроосвещения, подзарядки аккумуляторов и других нужд, требующих относительно небольших затрат энергии, а также для работы совместно с ветровыми установками для по1776873 Составитель Э.КоваленкоТехред М.Моргентал Корректор П.Гереши Редактор Т.Шагова Заказ 4110 Тираж Подписное 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г; Ужгород, ул.Гагарина, 101 вышения надежности работы совместной системы.формула изобретения Устройство преобразования тепловой энергии в энергию изменения давления, содержащее частично заполненные рабочим телом нагреватель и охладитель, соединенные между собой трубопроводами подачи и отвода рабочего тела, причем охладитель расположен над нагревателем, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, устройство дополнительно снабжено гидропневмодвигателем и патрубком с вентилем, двигатель 5 установлен в трубопроводе подачи рабочеготела, а патрубок соединяет полость нагревателя, расположенную над зеркалом рабочего тела. с входом двигателя, обьем рабочего тела превышает суммарный обьем трубоп роводов подачи и отвода рабочего тела.