Гидропневматический тепловой двигатель

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоввтскикСоциалистичвскнкРеспублик 111973911(51)М. Кл, Р 03 г, 7/06 Ртеудврвтювык камнтвт СССР в делам взабрвтвник н открытей(71) Заявител 4) ГИДРОПНЕВИАТИЧЕСКИЙ ТЕПЛОВДВИГАТЕЛЬ в жидкости разде мкостей и невоэмо ниженного давлени ю жидкости, следс ся большие габари ройства.ымещени енных пе по соть ания по рхность являют КПД уст надвиемы и н и че5ки э прим ПД пу сопро тей в астиеого мк баритов.Укаэанная цель достигается тем,что верхний и нижний валы выполненыполыми, соединены своими полостямисоответственно с холодильником и источником горячего рабочего тела иснабжены патрубками, взаимодейству/ющими с клапанами емкостей в периодверхнего и нижнего их положения длязаполнения последних рабочим телом и опорожнения.Емкости расположены с плотнымпримыканием друг к другу и образ ова Изобретение относится к энергетике, а именно к тихоходным тепловымдвигателям, в которых для получениямеханической энергии используетсяперемещение емкостей переменного объема в жидкой среде под действием силплавучести Архимеда,Наиболее близким к изобретениюявляется гидропневматический тепловойдвигатель, содержащий снабженные клапанами емкости переменного объема,установленные на бесконечной трансмиссии их перемещения погруженной вжидкость и находящейся в зацеплениис верхним и нижним валами, соединенными с приемником механической энергии, а также источник горячего рабочего тела и холодильник 1 1,Недостатками известного двигателяявляются узкая область его применения, обусловленная использованиемдля получения и нагрева рабочего тела взрывчатых веществ, а также большое гидравлическое сопротивление при бретения - расширение обнения двигателя, повышеем уменьшения гидравличес ивления при перемещениижидкости и уменьшение га3 97391нием единого торообраэного пологотела, разделенного эластичными перегородками.Двигатель снабжен охватывающим егозамкнутым кожухом с патрубком в 5верхней стенке, подключенным к допол-.нительно установленному вакуумномунасосу,При таком выполнении двигателяобласть его применения расширяется 1 Оза счет возможности использованияразнообразных рабочих тел и различныхистоцников тепловой энергии, умень"шение гидравлическогО сопротивленияобеспечивается вследствие более обтекаемой формы емкостей, габаритыуменьшаются за счет более компактного их расположения и (ПД увеличивается за счет увеличения разницы температур горячего источника и холо- родильника при использовании в качестверабочего тела паров, конденсирующихся а вакууме при пониженной температуре,На цертеже изображен тепловой 25двигатель, разрез.Двигатель содержит емкости 1 переменного объема, снабженные нормально закрытыми клапанами 2, установленные на бесконечной трансмиссии503 их перемещенля, погруженной в жид- .кость и выполненной, например, а видецепи. Трансмиссия 3 находится в зацеплении с верхним 4 и нижним 5 полыми валами, соединенными с прием.35ником механицеской энергии (не показан), например, с электрицеским генератором или с насосом, Полость верхнего вала 4 соединена с холодильником а полость нижнего вала 5- с ис 40точником горячего рабочего тела,например с камерой сгорания газообразного, жидкого или твердого топлива или с парогенератором. Валы 4 и 5снабжены патрубками 6 с нормальнозакрытыми клапанами 7 на концах, аза 45имодействующими с клапанами 2 емкостей 1 а период верхнего и нижнегоих положения для заполнения последних,рабочим телом и опорожнения.Расстояние между клапанами 2 емкостей 1 и между патрубками 6 подобраны таким образом, что при возможномдвижении трансмиссии 3 патрубки 6своими клапанами 7 герметицно соединяются с клапанами 2 емкостей 1.Соседние емкости,1 расположеныс плотным примыканием друг к другуи образованием единого торообраз 1 фного полого тела, разделенного эластичными перегородками 8, Емкости 1 иперегородки В выполнены из эластичных тканевых или гофрированных материалов, Для уменьшения тепловыхпотерь стенки емкостей 1 могут бытьвыполнены многослойными, например сослоем поролона внутри слоев резины,или из материала с высокой температурой плавления и низкой теплопроводностью, например .в виде гофрированной асбестовой оболочки,Двигатель снабжен замкнутым кожухом 9 с.патрубком 10 в верхнейстенке, подключенным к вакуумномунасосу (не показан).Для обеспечения равномерной работы двигателя и предупреждения разрыва емкостей переменного объема попричине переполнения их рабочим телом (например, при замедлении движения цепи или повышении давления нагретого рабочего тела), а такжедля исключения снижения КПД двигателя иэ-за несвоевременного заполнения емкостей переменного объемарабочим телом (например, до проходаемкостью нижней мертвой точки) в патрубки 6 нижнего вала дополнитель,но встроены регулирующие клапаны 11,управляемые счетчиками 12 масс илиобъема рабочего тела, подаваемогов каждую емкость переменного объемав Очередной раз,Для синхронизации открытия регулирующих клапанов 11 с движением емкостей 1 и счетчики 12 снабженыкнопками 13 сброса их показаний, выведенными на поверхность нижнеговала 5, и взаимодействующими с трансмиссией 3 на участке ее зацепленияс валом 5. При этом каждая кнопка13 смещена по ходу возможного вращения вала 5 относительно соответствующего ей патрубка 6 на некоторыйугол (например, на 90 о), обеспечи"вающий оптимальное положение патрубка б, а следовательно, и очереднойемкости 1 переменного объема относительно нижней мертвой точки в моментначала заполнения емкости рабочимтелом,Для обеспечения воэможности управления мощностью двигателя счетчики 12 рабочего тела могут быть соединены (например, электрически) сзадающим устройством, позвляющии изменять показания счетчиков, при которых регулирующие клапаны перекрывают5 97391сечение патрубков 6 нижнего пологовала.Двигатель работает следующим образом.В исходном состоянии кожух 9 заполнен жидкостью до полного погружения всех емкостей 1, в воздушном про.странстве над поверхностью жидкостиподдерживается пониженное давлениеэа счет всасывания воздуха через па Отрубок 10 вакуумным насосом. Однаиз емкостей 1 смещена на некоторыйугол по ходу движения вправо от нижней мертвой точки и находится в герметичном соединении через клапаны 1 з2 и 7 с одним иэ патрубков 6 нижнего полого вала 5. В исходном положении трансмиссия 3 и поверхность вала 5 воздействуют на приводы затворов этих клапанов 2 и 7, поддержи- щвая их в открытом состоянии. Кнопка13 сброса показаний счетчика 12 рабочего тела упомянутой емкости утоплена, показание этого счетчика сброшено на ноль, и регулирующий клапан 2 з11, управляемый этим счетчиком, открыт.При подаче в полость нижнего вала 5 нагретого рабочего тела под давлением, превышающим давление жидкости в области нижней мертвой точки,происходит заполнение емкости 1,сообщающейся с этой полостью, рабочим телом до того момента, пока непроизойдат -совпадение показания счетчика 12 рабочего тела, заполнившего,эту емкость, с показанием, усгановленным на задающем устройстве, Присовпадении этих показаний регулирующий клапан 11 патрубка 6 закрывается. Прекращение заполнения емко 40сти рабочим телом может происходитьи по другой причине, а именно вследствие прекращения воздействия в результате движения трансмиссии 3 поверхности нижнего вала на привод4 Язатвора нормально закрытого клапана 2 данной емкости или прекращения воздействия внутренней поверхности трансмиссии 3 на привод затвора нормально закрытого клапана 7 опатрубка 6.Емкость переменного объема, заполненная рабочим телом, значительно увеличивает свой объем при незначительном увеличении веса (так, например, 1 кг водяного пара придавлении 2 атм, и.температуре 200 СО занимает объем 1,1 м ) и под дей 1 6ствием гидростатической подъемнойсилы всплывает, приводя в движениетрансмиссию 3, валы 4 и 5 и другиеемкости переменного объема, каждаяиэ которых при прохождении нижнеймертвой точки также заполняется рабочим телом, увеличивая суммарноезначение гидростатицеской подъемнойсилы, При прекращении воздействиятрансмиссии 3 и поверхности вала 5на приводы клапанов 7 и 2, через которые происходит заполнение емкости, укаэанные клапаны закрываются.В процессе подъема емкостей переменного объема происходит адиабатическое расширение заключенного -вних рабочего тела, вызываемое уменьшением давления окружающей среды,а следовательно, увеличивается игидростатическая подъемная сила,так как плотность жидкой среды суменьшением давления практически неизменяется,При достижении в процессе подьема каждой емкостью 1 верхнего полого вала 4 клапан 2 этой емкостигерметично соединяется с клапаном 7одного из патрубков 6 верхнего вала 4. Трансмиссия 3 воздействует напривод затвора этого клапана 7, аповерхность вала 4 воздействует напривод затвора клапана 2, соединен"ного с этим клапаном 7, поддержиФвая указанные клапаны в открытомсостоянии, в результате чего обеспечивается соединение полости емкости1 с полостью верхнего вала 4, В этомположении рабочее тело удаляется иземкости 1, так как в полости верхнего вала 4 сообщающейся с холодильником например, с конденсатром илис атмосферой , поддерживается давление, меньшее, чем давлениежидкости на глубине верхней мертвой точки.Опорожненные емкости 1 уменьшаются в объеме и, пройдя верхнюю мертвую точку, погружаются, увлекаемыетрансмиссией 3 до нижней мертвой точки. Затем описанный рабочий цикл по"вторяется,Предлагаемое изобретение обеспечивает использование энергии широкогокласса тепловых источников, В качестве рабочего тела могут использоваться продукты сгорания самых различных топлив, При этом допускаетсяналичие в,рабочем теле примесей твердых частиц и влаги, что позволяет797391решить проблему попутного получениямеханической энергии при подземнойгазификации угля,Кроме расширения области применения гидропневматических тепловых 5двигателей данное техническое решение обеспечивает повышение КПД засчет уменьшения гидравлического сопротивления и увеличения используемой разности температур, а такжекомпактность конструкции,формула изобретения1. Гидропневматический тепловой двигатель, содержащий снабженные/ клапанами емкости переменного обьема, установленные на бесконечной трансмиссии их перемещениэ, погруженной в жидкость и находящейся в зацеплении с верхним и нижним валами, соединенными с приемником механической энергии, а также источник горячего рабочего тела и холодиль ник, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения, верхний и нижний валы выполнены полыми, соединены своими полостями, соответственно, с холодильником и источником горячего рабочего тела и снабжены патрубками, взаимодействующими с клапанами емкостейв период верхнего и нижнего их положения для заполнения последних рабочим телом и опорожнения,2, Двигатель по и. 1, о т л и "ч а ю щ и й с я тем, что с цельюповышения КПД путем уменьшения гидравлического сопротивления при перемещении емкостей в жидкости, последние расположены с плотным примыканием друг к другу и образованиемединого торообраэного полого тела,разделенного эластичными перегородками,3. Двигатель по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюуменьшения габаритов и повышения КПД,он снабжен охватывающим его замкнутым кожухом с патрубком в верхнейстенке, подключенным к дополнительно установленному вакуумному насосуИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент СССР И 7085,кл. Г 03 С 7/ОЬ, опублик, 1928.