Тепловой двигатель

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 03 С 7/ ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ3 тельство СССР7/06, 1986ельство СССРС 7/06, 1987. 53(57) Изобретение относится к теплотехнике, а именно к устройствам, использующим для преобразования теплав механическую энергию разность температур поверхностных и глубинныхслоев воды в водоемах, и может найтиприменение в энергетике и судостроении. Изобретение позволяет повысить1511460 10 удельную мощность путем интенсификации,теплообмена за счет использования жидкого горячего теплоносителя вместо газообразного и увеличения ко 5 эффициента теплоотдачи, а также повысить надежность запуска за счет установки пусковых насосов 19, 20 и дополнительной аккумулирующей емкости 12 горячего теплоносителя. Между стенками 28 корпуса 3 установлены полые термочувствительные элементы (Э) 6 - 8, выполненные из материала с большим коэффициентом линейного расширения. Каналы (К) 21 6 - 8 пос ледовательно сообщены друг с другом посредством гибких трубопроводов 22, 6 - 8 механически последовательно соединены друг с другом посредствомшарниров 4, 5 и рычагов 32, К 21крайнего 6 посредством переключате.ля 24, аккумулирующих емкостей 12,13, насоса 11 и заборных трубопроводов 14, 15 сообщен с теплым и холодным слоями 2 и 1 воды водоема. Припопеременном пропускании через К 21теплой и холодной воды 6 - 8 удлиняются и сокращаются, их суммарные перемещения передаются штоку 10 насоса11 через рычаг 9. Насос 11 обеспечивает подачу воды в К 21 и ее нагнетание в трубу 16, которую можно использовать в качестве водометного .движителя. 1 з,п, ф-лы, 5 ил.Изобретение относится к теплотехнике, а именно к устройствам, исполь зующим для преобразования тепла в механическую энергию разность температур поверхностных и глубинных слоев воды в естественных водоемах, и может найти применение в энергетике и судо строении;Целью изобретения является повышение удельной мощности путем интенсификации теплообмена, а также повышение надежности запуска. 35 1На фиг. 1 представлен двигатель при его использовании в качестве привода насоса или реактивного движителя, общий вид; на фиг, 2 - вариант выполнения дополнительного звена от бора мощности в виде турбогенератора; на фиг, 3 - сечение А-А на фиг, 1; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 - сечение В-В на фиг.1.Тепловой двигатель (см. фиг.1) содержит источники горячего и холод- ного теплоносителей соответственно в виде холодного глубинного слоя 1 и теплого поверхностного слоя 2 воды. На корпусе 3 посредством шарниров 4 и50 5 установлена группа последовательно механически соединенных между собой твердых термочувствительных элементов 6, 7 и 8. Один крайний элемент 6 группы наружным концом закреплен на корпусе 3, а другой крайний элемент 8 связан посредством передачи в виде рычага 9 со звеном отбора мощности вштоком 10 насоса 11 теплоносителей (теплой л и. холодной воды). Двигатель содержиттакже аккумулирующие емкости 12 и 13 теплой и холодной воды соответственно, связанные со слоями 1 и 2 воды посредством насоса 11 и заборных трубопроводов 14 и 15. После аккумулирующих емкостей 12 и 13 по ходу потока теплоносителей установлено дополнительное звено отбора мощности - реактивное сопло в виде трубы 16.Насос 11 выполнен из двух секций 17 и 18 соответственно горячего и холодного теплоносителей, а заборные трубопроводы 14 и 15 соединены с их пусковыми насосами 19 и 20 соответственно. В термочувствительных элементах 6,7 и 8 выполнены каналы 21 для теплоносителей. Каналы 21 всех элементов 6,7 и 8 последовательно сообщены друг с другом посредством гибких трубопроводов 22, Со звеном отбора мощности - штоком 10 - механически связан посредством кронштейна 23 переключатель 24 теплоносителей, Вход переключателя 24 сообщен сост" ветственно с аккумулирующими емкостями 12 и 13 посредством трубопроводов 25 и 26, входы пусковых насосов 19 и 20 - соответственно с заборными трубопроводами 14 и 15, а выходы переключателя 24 и пусковых насосов 19 и 20 - с входом в канал 21 крайнего элемента 6.Дополнительное звено отбора мощности двигателя (фиг. 2) выполнено5 151в виде турбогенератора 27, установленного на выходе из канала 21 крайнего элемента 8, Корпус 3 выполнен ввиде двух стенок 28, соединенных между собой стяжками 29, и закреплен наосновании 30. Термочувствительныеэлементы 6,7 и 8 труба 16 расположены параллельно стяжкам 29, Элементы6,7 и 8 выполнены из материала сбольшим коэффициентом линейного расширения, например из алюминия,и свя-.заны между собой посредством установленныхна выступах 3 1 при помощи шарниров 4 рычагов 32, концы которых,в свою очередь, соединены с элементами 6,7 и 8 посредством шарниров 5.Труба 16 жестко прикреплена к основа,нию 30.На кронштейне 23 установлена вилка 33 с двумя пружинами 34 . В аккумулирующих емкостях 12 и 13 соответственно установлены поршни 35 и 36.Между торцовыми стенками емкостей 12и 13 и поршнями 35 и 36 соответственно установлены пружин 37 и 38 сжатия. Переключатель 24 закреплен свозможностью его покачивания на оси39 (см, фиг. 5), которая, в свою очередь, установлена на кронштейне 40,прикрепленном к термочувствительномуэлементу 6. На одном из плеч переключателя 24 установлены шарик 41, пружина 42 и штифт 43, На лицевой поверхности кронштейна 40 выполненыдва углубления 44 под шарик 41. Заборный трубопровод 15 холодной воды выполнен гибким и теплоизолированными соединен с секцией 18, а заборныйтрубопровод 15 теплой воды соединенс секцией 17 насоса 11. Секция 17 соединена с емкостью 12 трубопроводом45, а секция 18 с емкостью 13 - трубопроводом 46, Пусковой насос 1.9 соединен с каналом 21 элемента 6 трубопроводом 47, а пусковой насос 20 -трубопроводом 48,Напротив переключателя 24 в стенке термочувствительного элемента 6выполнено отверстие 49. На трубопроводах 14;15,45,46,47 и 48 установлены соответственно обратные клапаны50 - 55.Устройство, представленное нафиг. 1, работает следующим образом.В естественный водоем, имеющийразницу температур между теплым поверхностным и холодным глубиннымслоями 1 и 2 воды не менее 8 фС, погружаФ 1460 6ют трубопроводы 14 и 15. При этомтрубопровод 14 погружают в теплыйповерхностный слой 2, а трубопровод15 - в более холодный глубинный слой 51 воды. Затем с помошью приводимогов действие от руки пускового насоса19 по трубопроводу 47 к торцу термочувствительного элемента 6 подают 10 теплую воду, которая, проходя.,-внутритермочувствительных элементов 6,7,8и трубы 16, нагревает их. В результате нагрева термочувствительные элементы 6,7 .и 8 увеличивают свою длину, 15 а так как концы термочувствитепьныхэлементов 6,7 и 8 посредством шарки ров 5, рычага 32, шарниров 4 и опор3 1 связаны кинематически, то соответствующие приращения длин суммируются.20 Посредством рычага 9, позволяющегоувеличивать ход, движение передаетсяштоку 10 отбора мощности, при этомшток 10 перемещается влево и воздухиз левой секции 18 насоса 11, пройдя 25 по трубопроводу 46, заполняет полостьаккумулирующей емкости 13, поднимаяпоршень 36 и сжимая при этом пружину38. При дальнейшем ходе штока 10 вле"во пружина 34, накрепленная с правой 30 стороны вилки 33, упирается в штифт43 переключателя 24 и сжимается под.воздействием сопроления шарика 4 1 ипружины 42, накапливая при этом потенциальную энергию, В последней фазеперемещения вилки 33, когда усилиепружины 34 превышает сопротивлениепружины 42, переключатель 24 из одного крайнего йоложения поворачиваетсяпо часовой стрелке вокруг оси 39 рыв ком, занимая другое крайнее положение, показанное на фиг, 1. В этот момент сжатый воздух из аккумулирующейемкости 13 по трубопроводу 26, термочувствительным элементам 6,7 и 8 и 45 трубе 16 выдавливается наружу подпружиненным поршнем 36. В секции 17 насоса 11 в это время создается разреже"ние и теплая вода по трубопроводу 14поднимается в секцию 17. Затем с по мощью пускового насоса 20 по трубопроводу 48 к торцу термочувствительного элемента 6 подают холодную воду, которая, проходя по термочувствительным элементам 6,7 и 8 соответственно охлаждает их, вследствие чего они уменьшают свою длину. Рычаг 9 поворачивается по часовой стрелке и перемещает вправо шток 10. Теплая вода из правой секции 18 насоса 11 .потрубопроводу 45 поступает в аккумулирующую емкость 12 и отжимает при этом поршень 35 вверх. Левая секция 18 насоса 11 в этот момент по трубопроводу 15 заполняется холодной водой, В последней фазе перемещения штока 10 вправо пружина 34, закрепленная на левой половине вилки 33, поворачивает переключатель 24 против 10 часовой стрелки, и теплая вода из аккумулирующей емкости 12 по трубопроводу 25 поступает в термочувствительный элемент 6, В результате нагрева термочувствительных элементов 6,7 и 15 8 шток 10 перемещается влево, холодная вода из левой секции 18 насоса 11 по трубопроводу 46 поступает в аккумулирующую емкость 13 и при этом поднимает поршень 36, В правую секцию 17 насоса 11 в этот момент по трубопроводу 14 поступает. очередная партия теплой воды. В последний момент пружина 34, закрепленная на правой половине вилки 33, поворачивает 25 переключатель 24 по часовой стрелке и холодная вода из аккумулирующей емкости 13 по трубопроводу 26 поступает в термочувствительный элемент 6. После этого процесс возвратно-поступательного перемещения штока 10 протекает в автоматическом режиме, При увеличении разницы температур слоев 1 и 2 воды количество перемещений штока 10 в единицу времени возрастает, и вместе с тем возрастает мощность устройства, В результате действия подпружиненных поршней 35 и 36 вода из трубы 16 выходит наружу под избыточньм давлением, что позво ляет использовать устройство в качестве насоса или реактивного движителя .Устройство, представленное нафиг. 2, работает аналогично описанному, только в этом случае поток выходящей из трубы 16 воды приводит во вращение турбогенератор 27.Предлагаемое устройство допускает паботу как с жидкими, так и с газообразными теплоносителями или при ихкомбинации.Повышение удельной мощности двигателя обеспечивается за счет интенсификации теплообмена в результате того, что коэффициент теплоотдачи воды существенно выше коэффициента тепло- отдачи воздуха, используемого в качестве горячего теплоносителя в прототипе. Кроме того, надежность запуска описанного двигателя повышена засчет примененя пусковых насосов и дополнительной аккумулирующей емкостигорячего теплоносителя,Формула изобретения1. Тепловой двигатель, содержащийисточники горячего и холодного теплоносителей, корпус, на котором посредством шарниров установлена группа последовательно механически соединенныхмежду собой твердых термочувствительных элементов, причем один крайнийэлемент группы наружным концом закреплен на корпусе, а другой связанпосредством передачи со звеном отборамощности и с насосом теплоносителя,а также аккумулирующую емкость одного из теплоносителей, связанную сего источником заборным трубопроводом, и дополнительное звено отборамощности, установленное в потоке теп,лоносителя после аккумулирующей ем-.9,кости, о т л и ч а ю щ и и с я тем,что, с целью повышения удельной мощности путем интенсификации теплообмена, а таКже повышения. надежности запуска, он дополнительно снабжен аккумулирующей емкостью другого теплоносителя, соединенной с- его источниЛ%;ком поср едством насоса,выполненногоиз двух секций соответственно горячего и холодного теплоносителей, и дополнительно установленного заборноготрубопровода, переключателем теплоносителей и их пусковыми насосами, втермочувствительных элементах выполнены каналы для теплоносителей, каналы всех элементов последовательно сообщены друг с другом посредством дополнительно установленных гибких трубопроводов, переключатель механически связан со звеном отбора мощности,вход переключателя сообщен с аккумулирующими емкостями, входы пусковыхнасосов соответственно - с заборнымитрубопроводами, а выходы пер,еключателя и пусковых насосов - с входом вканал одного из крайних элементов;группы.2, Двигатель по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что дополнительноезвено отбора мощности установлено навыходе из канала другого крайнегоэлемента группы,1511460 Фи Фиг. КНТ ССС Гаг 4 Составитель Л. Тугаревтор И. Рыбченко Техред А.Кравчук Корректор М, Максими Заказ 5878/37 Тираж 415 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия113035, Иосква, Ж-, 35, Раушская наб., д. 4/5 г роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород М 2