close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY9349

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 9349
(13) C1
(19)
(46) 2007.06.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
F 03G 6/00
F 04B 43/00
ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ
(21) Номер заявки: a 20040859
(22) 2004.09.14
(43) 2006.04.30
(71) Заявитель: Комиссаров Феликс Давидович (BY)
(72) Авторы: Комиссаров Феликс Давидович; Комиссарова Татьяна Феликсовна (BY)
(73) Патентообладатель: Комиссаров Феликс Давидович (BY)
(56) SU 1317178 A2, 1987.
SU 937761, 1982.
SU 584089, 1977.
RU 2006674 C1, 1994.
US 5657682 A, 1997.
DE 4041978 A1, 1992.
JP 03290060 A, 1991.
BY 9349 C1 2007.06.30
(57)
1. Тепловой двигатель, содержащий выполненный в виде кольца корпус, несимметричные ветви гибких шлангов, параллельно соединенные и последовательно уложенные
изнутри кольца по всей длине его окружности, установленный соосно с корпусом вал с
закрепленным на нем турникетом с диаметрально расположенными прижимными роликами,
Фиг. 1
BY 9349 C1 2007.06.30
испарительную и конденсационную камеры, металлическую трубу и жидкий теплоноситель с низкой температурой кипения, отличающийся тем, что на внутренней поверхности
корпуса уложены, по меньшей мере, в два параллельных ряда гибкие шланги из уретановых эластомеров, имеющие входной и выходной патрубки, проходящие через отверстия в
корпусе, причем вход и выход переднего ряда гибкого шланга размещен относительно
второго ряда со смещением на угол 45°; на валу параллельно турникету закреплен второй
турникет, при этом турникеты соединены между собой двумя прижимными роликами,
выполненными с накаткой в виде мелких овальных продольных полосок, причем каждый
прижимной ролик выполнен с возможностью одновременного прижима передней и задней
ветвей гибкого шланга, имеющего в поперечном сечении миндалевидную форму, а в части, прилегающей к внутренней поверхности корпуса, имеющего выступ в форме "ласточкин хвост", при этом выступ закреплен в выборке корпуса, с внутренней стороны
которого выполнено ложе, сечение которого подобно профилю нижней половины гибкого
шланга, передняя и задняя части корпуса закрыты крышками с отверстиями для вала, на
входные патрубки в холодной кольцевой полости корпуса надеты трубки из теплоизолирующего материала, при этом в холодную кольцевую полость со стороны задней крышки
помещена охлаждающая кольцевая емкость, выполненная из меди и имеющая входной и
выходной штуцеры, расположенные снизу и сверху задней крышки, со стороны передней
крышки помещено теплоизолирующее кольцо, в горячую кольцевую полость помещены
теплоизолирующие кольца со стороны передней и задней крышек, все входные патрубки
каждой ветви гибкого шланга, а также и выходные патрубки каждой ветви соединены общими кольцевыми полостями в корпусе, при этом изолированы друг от друга и имеют отдельные входной горячий и выходной холодный каналы, при этом входной канал
соединен с двумя испарительными камерами через имеющий электроподогрев теплоизолированный ресивер, соединенный в своей нижней части через трубу забора жидкого теплоносителя и нагнетательный клапан с верхней частью парогенератора, в котором
размещен выполненный из нержавеющей проволоки плотный рулон мелкоячеистой сетки,
по центру которого установлена паровая труба, плотно контактирующая с мелкоячеистой
сеткой и имеющая выход в нагнетательную кольцевую полость паровой фазы теплоносителя в корпусе, а выходной канал трубы соединен с конденсационной камерой; входной и
выходной каналы в нижней части корпуса сведены в образованную металлической трубой
общую емкость, содержащую жидкий теплоноситель с низкой температурой кипения и
сообщающуюся с испарительными и конденсационной камерами; в испарительных камерах каждой ветви гибкого шланга установлены сильфонные элементы с нижней и верхней
подвижной торцевыми стенками, причем гофрированная боковая стенка сильфонного
элемента выполнена из материала с термической памятью формы и толщиной, монотонно
увеличивающейся от нижней торцевой стенки к верхней торцевой стенке; в дне испарительной камеры установлен всасывающий патрубок с клапаном, а в верхней торцевой
стенке сильфонного элемента установлен нагнетательный патрубок с клапаном, имеющий
возможность перемещения в переходной трубе, шлифованной изнутри и соединенной со
входной трубой ресивера, в которой установлен нагнетательный клапан жидкой фазы теплоносителя; изнутри к гофрам боковой стенки сильфонного элемента жестко присоединены перфорированные диски, выполненные из тонкой листовой меди; в конденсационной
камере установлен змеевик с водяным охлаждением, с внешней стороны поверхности
обечаек испарительной и конденсационной камер выполнено термоизолирующее покрытие, между обечайками испарительных камер и сильфонными элементами установлены
электронагревательные элементы, связанные с закрепленными в верхних крышках испарительных камер переключателями посредством электрической схемы, включающей блок
регулировки работы испарительных камер, который состоит из сильфона теплового реле,
термобаллона, соединенного капиллярной трубкой с пространством между сильфоном теплового реле и защитным кожухом, штока, донышка, регулировочного винта, гайки меха2
BY 9349 C1 2007.06.30
низма настройки, шкалы диапазона, фиксатора регулировочного винта, основного рычага,
расположенного горизонтально, с вертикальной осью вращения, проходящей через регулировочный винт и шток блока регулировки, при этом на горизонтально расположенном
основном рычаге в каждой половине блока размещено по одному двуплечему рычагу, каждый из которых связан посредством упорной плоской и спиральной пружин через переключатель контактов с подвижной и неподвижной контактными группами, рамки,
установочных винтов, основной пружины диапазона, пружины штока, опор основного
рычага, опорных направляющих стоек, пружины рамки, электрических разъемов; при этом
сверху в корпус ресивера вмонтировано поплавковое реле, связанное через контактор с
электронагревателями ресивера и парогенератора, содержащее поплавок, толкатель, выполненный с возможностью упора в среднюю контактную пластину контактора, соединенную
со схемой электронагревателя ресивера, переходный уплотнительный узел, подвижный направляющий цилиндр, шток пустотелого поршня, регулировочную гайку, выполненную с
возможностью упора в направляющий цилиндр, сильфонную защитную камеру, жесткий
цилиндрический корпус, эластичное уплотнение, электрическую проводку.
2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что ресивер размещен на станине двигателя
с возможностью облучения тепловой солнечной энергией или тепловой энергией от различных источников энергии.
3. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что размещенный в обечайке испарительной
камеры термочувствительный элемент выполнен с возможностью обогрева продувом горячего воздуха или жидкой средой.
4. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что в качестве жидкого теплоносителя с
низкой температурой кипения применяют ацетоны, спирты или эфиры.
Изобретение относится к тепловым машинам объемного действия и может работать
как самостоятельный двигатель.
Известен объемный насос, содержащий насосную камеру, образованную сильфонным
элементом, выполненным из материала с термической памятью формы, причем стенка
сильфонного элемента выполнена монотонно увеличивающейся по своей толщине от
днища насоса к его подвижной верхней стенке. На внутренней поверхности насоса закреплена термоизолирующая перегородка, выполненная из эластичного материала. К днищу
подключен всасывающий патрубок с всасывающим клапаном, а к подвижной стенке подключен нагнетательный патрубок с нагнетательным клапаном [1].
Насос работает следующим образом. В исходном положении сильфонный элемент находится в растянутом состоянии и заполнен перекачиваемой жидкостью. При подводе тепла извне он нагревается и принимает укороченную форму. При этом шаг гофр
сильфонного элемента уменьшается, а с ним уменьшается и объем насосной камеры. Перекачиваемая жидкость вытесняется через нагнетательный патрубок. При нагреве обратное мартенситное превращение начинается не по всей длине сильфонного элемента,
первоначально в менее материалоемкой его части, т.е. оно плавно распространяется по
длине сильфонного элемента от днища насоса к его подвижной стенке. По мере протекания обратного мартенситного превращения сильфонный элемент сжимается, причем формоизменение сильфонного элемента начинается первоначально в наиболее утоненной его
части, а затем постепенно охватывает все более материалоемкие его слои. После завершения такта нагнетания подвод тепла прекращается. Стенки сильфонного элемента охлаждаются естественным путем и частично перекачиваемой жидкостью, оставшейся в камере.
При охлаждении в материале сильфонного элемента протекает прямое мартенситное превращение (причем первоначально в наиболее утоненных слоях), под действием которого
сильфонный элемент растягивается. При растяжении сильфонного элемента проходит
такт всасывания перекачиваемой жидкости в насосную камеру, нагнетательный клапан
3
BY 9349 C1 2007.06.30
закрывается, а всасывающий клапан открывается. Для осуществления нагнетания вновь
подводится тепло к сильфонному элементу. Выполнение термоизолированной перегородки из эластичного материала, закрепленного на во внутренней поверхности насоса, позволяет эффективно использовать тепловой поток, поскольку он не затрачивается на нагрев
перекачиваемой жидкости, а также позволяет сохранить стабильность температуры перекачиваемой жидкости, поскольку температура стенки сильфонного элемента практически
не сказывается на температуре перекачиваемой жидкости.
Известно реле регулирования давления паров холодильного агента, которое состоит из
чувствительного элемента, передаточного механизма, контактной группы и механизма настройки. Чувствительный элемент, который подключается к этому реле представляет собой сильфон, заключенный в коробку со штуцером для заполнения межстеночного
пространства парами холодильного агента, поступающими по линии всасывания. Внутри
сильфона расположен шток с пружиной, опирающейся верхним концом на главный рычаг.
Сопротивление, которое испытывает шток, определяется силой натяжения пружины. Передаточный механизм представляет собой систему рычагов, шарнирно закрепленных относительно своих осей, и пружин. Главный рычаг, шарнирно закрепленный на своей оси
вращения противоположным концом входит в прорезь дополнительного рычага, закрепленного на оси вращения и соединенного с пружиной дифференциал, на главном рычаге
на его правом конце размещен двуплечий рычаг, который посредством спиральной пружины оказывает воздействие на подвижную планку переключателя контактов электрической цепи. Механизм настройки состоит из шкалы, регулировочных винтов, пружин
дифференциала и диапазона, которые снабжены указателями. На шкале температур устанавливается давление размыкания контактов и дифференциал. Вращением установочного
винта задается усилие размыкания контактов электрической цепи [2].
Реле работает следующим образом. В начальной позиции контакты рычажной системы разомкнуты, электрический ток на компрессор не подается. Давление паров холодильного агента в испарителе и всасывающем трубопроводе повышается, сильфон сжимается,
преодолевая разность усилий пружины диапазона и пружины штока сильфона, при этом
шток выдвигается вверх, поворачивая главный рычаг относительно его оси вращения по
часовой стрелке. Через прорезь рычаг пружины дифференциала поворачивается против
часовой стрелки, и дополнительная пружина дифференциала растягивается. Двуплечий
рычаг, который воздействует на переключатель контактов, поворачивается по часовой
стрелке относительно оси своего вращения, и натяжение спиральной пружины переключателя уменьшается, в результате чего контакты электрической цепи замыкаются, и электродвигатель компрессора включается. При работе компрессора пары холодильного
агента отсасываются, давление во всасывающем трубопроводе понижается. При понижении давления сильфон под воздействием разности усилий пружины диапазона и пружины
штока сильфона возвращается в первоначальное состояние (растягивается), а главный рычаг поворачивается против часовой стрелки относительно своей оси вращения. Двуплечий
рычаг также поворачивается, но уже против часовой стрелки относительно оси, и через
спиральную пружину переключатель контактов размыкает контакты электрической цепи,
и электродвигатель компрессора выключится.
Наиболее близким по своей технической сущности является тепловой двигатель, содержащий кольцевой корпус, на котором с внутренней стороны укреплены две ветви гибкого шланга, а в центре расположен вал с укрепленным на нем турникетом, имеющим
прижимные ролики, которые в местах контакта с гибким шлангом пережимают его внутренние полости. Один конец каждой ветви гибкого шланга соединен с испарительной камерой, а другой с конденсационной камерой. Испарительная и конденсационная камеры
соединены металлической трубой, заполненной пористым веществом. Пористое вещество
пропитано летучей жидкостью, например спиртом или эфиром, являющейся рабочим теплоносителем. В испарительной и конденсационной камерах пористое вещество уложено с
конусообразными углублениями [2].
4
BY 9349 C1 2007.06.30
Тепловой двигатель работает следующим образом. При подводе тепла теплоноситель
в испарительной камере переходит в парообразное состояние. Давлением паров теплоносителя на внутренние стенки обеих ветвей гибкого шланга ролики турникета перемещаются вдоль ветвей в направлении от их концов, соединенных с испарительной камерой, к
концам, соединенным с конденсационной камерой. При помощи турникета приводится во
вращение вал. Для предупреждения остановки двигателя при переходе роликов от одной
ветви гибкого шланга на другую точки соприкосновения ветвей шланга расположены так,
что, когда один ролик находится в точке соприкосновения ветвей двух шлангов, то другой
ролик уже смещен относительно точки соприкосновения обоих шлангов. Это достигается
смещением одной точки соприкосновения обеих ветвей шланга относительно другой на
минимальную величину от диаметрального их расположения. В конденсационной камере
пары теплоносителя преобразуются в жидкую фазу и впитываются в поры вещества, заполняющего металлическую трубку, соединяющую испаритель и конденсатор в их нижней части. За счет сил молекулярного притяжения жидкого теплоносителя к стенкам
трубы металлической трубки теплоноситель перемещается в этой трубке по порам вещества от конденсационной камеры к испарительной камере для последующего испарения.
Далее описанный цикл повторяется.
К недостаткам рассмотренного двигателя следует отнести следующие: 1) размещение
холодильной камеры в нижней части установки, где принудительно доставляемые пары
рабочего тела конденсируются и где только образуется перепад давления между участками установки в горячей и холодной ее части; 2) в нижней части установки, выполненной
из металлической трубы, наполненной пористым веществом, где теплоноситель перемещается только самотеком по пористому веществу, т.е. работа установки зависит от скорости перемещения теплоносителя, т.е. от его вязкости.
Задачей настоящего изобретения является создание двигателя, имеющего более высокий КПД за счет использования в процессе перемещения паровой фазы теплоносителя более мощных источников образования пара и способов его принудительной циркуляции по
каналам двигателя.
Поставленная задача решается тем, что тепловой двигатель, содержащий выполненный в виде кольца корпус, несимметричные ветви гибких шлангов, параллельно соединенные и последовательно уложенные изнутри кольца по всей длине его окружности,
установленный соосно с корпусом вал с закрепленным на нем турникетом с диаметрально
расположенными прижимными роликами, испарительную и конденсационную камеры,
металлическую трубу и жидкий теплоноситель с низкой температурой кипения.
Отличительной особенностью является то, что на внутренней поверхности корпуса
уложены, по меньшей мере, в два параллельных ряда гибкие шланги из уретановых эластомеров, имеющие входной и выходной патрубки, проходящие через отверстия в корпусе, причем вход и выход переднего ряда гибкого шланга размещен относительно второго
ряда со смещением на угол 45°; на валу, параллельному турникету, закреплен второй турникет, при этом турникеты соединены между собой двумя прижимными роликами, выполненными с накаткой в виде мелких овальных продольных полосок, причем каждый
прижимной ролик выполнен с возможностью одновременного прижима передней и задней
ветвей гибкого шланга, имеющего в поперечном сечении миндалевидную форму, а в части, прилегающей к внутренней поверхности корпуса, имеющего выступ в форме "ласточкин хвост", при этом выступ закреплен в выборке корпуса, с внутренней стороны
которого выполнено ложе, сечение которого подобно профилю нижней половины гибкого
шланга, передняя и задняя части корпуса закрыты крышками с отверстиями для вала, на
входные патрубки в холодной кольцевой полости корпуса надеты трубки из теплоизолирующего материала, при этом в холодную кольцевую полость со стороны задней крышки
помещена охлаждающая кольцевая емкость, выполненная из меди и имеющая входной и
выходной штуцеры, расположенные снизу и сверху задней крышки, со стороны передней
5
BY 9349 C1 2007.06.30
крышки помещено теплоизолирующее кольцо, в горячую кольцевую полость помещены
теплоизолирующие кольца со стороны передней и задней крышек, все входные патрубки
каждой ветви гибкого шланга, а также и выходные и патрубки каждой ветви соединены
общими кольцевыми полостями в корпусе, при этом изолированы друг от друга и имеют
отдельные входной горячий и выходной холодный каналы, при этом входной канал соединен с двумя испарительными камерами через имеющий электронагрев теплоизолированный ресивер, соединенный в своей нижней части через трубу забора жидкого
теплоносителя и нагнетательный клапан с верхней частью парогенератора, в котором размещен выполненный из нержавеющей проволоки плотный рулон мелкоячеистой сетки, по
центру которого установлена паровая труба, плотно контактирующая с мелкоячеистой
сеткой и имеющая выход в нагнетательную кольцевую полость паровой фазы теплоносителя в корпусе, а выходной канал трубы соединен с конденсационной камерой: входной и
выходной каналы в нижней части корпуса сведены в образованную металлической трубой
общую емкость, содержащую жидкий теплоноситель с низкой температурой кипения и
сообщающуюся с испарительными и конденсационной камерами; в испарительных камерах каждой ветви гибкого шланга установлены сильфонные элементы с нижней и верхней
подвижной торцевыми стенками, причем гофрированная боковая стенка сильфонного
элемента выполнена из материала с термической памятью формы и толщиной, монотонно
увеличивающейся от нижней торцевой стенки к верхней торцевой стенке; в дне испарительной камеры установлен всасывающий патрубок с клапаном, а в верхней торцевой
стенке сильфонного элемента установлен нагнетательный патрубок с клапаном, имеющий
возможность перемещения в переходной трубе шлифованной изнутри и соединенной со
входной трубой ресивера, в которой установлен нагнетательный клапан жидкой фазы теплоносителя; изнутри к гофрам боковой стенки сильфонного элемента жестко присоединены перфорированные диски, выполненные из тонкой листовой меди; в конденсационной
камере установлен змеевик с водяным охлаждением, с внешней стороны поверхностей
обечаек испарительной и конденсационной камер выполнено термоизолирующее покрытие, между обечайками испарительной камер и сильфонными элементами установлены
электронагревательные элементы, связанные с закрепленными в верхних крышках испарительных камер переключателями посредством электрической схемы, включающей блок
регулировки работы испарительных камер, который состоит из сильфона теплового реле,
термобаллона, соединенного капиллярной трубкой с пространством между сильфоном теплового реле и защитным кожухом, штока, донышка, регулировочного винта, гайки механизма настройки, шкалы диапазона, фиксатора регулировочного винта, основного рычага,
расположенного горизонтально, с вертикальной осью вращения, проходящей через регулировочный винт и шток блока регулировки, при этом на горизонтально расположенном
основном рычаге в каждой половине блока размещено по одному двуплечему рычагу, каждый из которых связан посредством упорной плоской и спиральной пружин через переключатель контактов с подвижной и неподвижной контактными группами, рамки,
установочных винтов, основной пружины диапазона, пружины штока, опор основного
рычага, опорных направляющих стоек, пружины рамки, электрических разъемов; при
этом сверху в корпус ресивера вмонтировано поплавковое реле, связанно через контактор
с электронагревателями ресивера и парогенератора, содержащее поплавок, толкатель, выполненный с возможностью упора в среднюю контактную пластину контактора, соединенную со схемой электронагревателя ресивера, переходный уплотнительный узел,
подвижный направляющий цилиндр, шток пустотелого поршня, регулировочную гайку,
выполненную с возможностью упора в направляющий цилиндр, сильфонную защитную
камеру, жесткий цилиндрический корпус, эластичное уплотнение, электрическую проводку, отличающийся тем, что ресивер размещен на станине двигателя с возможностью облучения тепловой солнечной энергией или тепловой энергией от различных источников
энергии, отличающийся тем, что размещенный в обечайке испаритель камеры термочув6
BY 9349 C1 2007.06.30
ствительный элемент выполнен с возможностью обогрева продувом горячего воздуха или
жидкой средой, отличающийся тем, что в качестве жидкого теплоносителя с низкой температурой кипения применяют ацетоны, спирты или эфиры.
На фиг. 1 изображен тепловой двигатель в разрезе.
На фиг. 2 изображен тепловой двигатель по линии А-А в разрезе.
На фиг. 3 изображен в разрезе гибкий шланг с несущей конструкцией, валом и турникетом.
На фиг. 4 изображен блок управления насосными камерами в разрезе.
На фиг. 5 изображено поплавковое реле, установленное на ресивере, в разрезе.
На фиг. 6 изображен блок управления насосными камерами совмещенный с самими
камерами в разрезе.
Тепловой двигатель содержит выполненный в виде кольца корпус 1, гибкие шланги 2,
вал 3, турникет 4, прижимные роликами 5, испарительную 6 и конденсационную 7 камеры, металлическую трубу 8, жидкий теплоноситель 9, два параллельных ряда 10 гибких
шлангов, входной 11 и выходной 12 патрубки, отверстия 13 в корпусе, вход 14 и выход 15
переднего ряда гибкого шланга, ротор 16, миндалевидная форма шланга 17, выступ 18 в
форме "ласточкин хвост", выборку 19 корпуса, ложе 20, крышками 21 с отверстиями 22
для вала, трубки 23 из теплоизолирующего материала, холодная кольцевая полость 24, охлаждающая кольцевая емкость 25, входной 26 и выходной 27 штуцеры, теплоизолирующее кольцо 28, в горячую кольцевую полость 29, теплоизолирующие кольца 30,
кольцевые полости 31 в корпусе, входной горячий 32 и выходной холодный каналы 33,
теплоизолированный ресивер 34, трубу забора 35 жидкого теплоносителя, нагнетательный
клапан 36, парогенератор 37, нагреватель 38, рулон 39 мелкоячеистой сетки, паровую 40
трубу, выходной канал 41 трубы, общую емкость 42, сильфонные элементы 43, нижнюю
44 и верхнюю 45 торцевые стенки сильфона, гофрированная боковая стенка 46 сильфонного элемента, всасывающий патрубок 47 с клапаном 48, нагнетательный патрубок 49 с
клапаном 50, жидкостной насос 51, переходную трубу 52, входную трубу 53 ресивера, нагнетательный клапан 54 жидкой фазы, перфорированные диски 55, гофр 56 сильфона,
змеевик 57 с водяным охлаждением 58, термоизолирующее покрытие 59, электронагревательные элементы 60 насоса, переключатели насоса 61, блок регулировки 62 работой испарительных камер, сильфон 63 теплового реле 64, термобаллон 65, капиллярную трубку
66, защитный кожух 67 сильфона, шток 68, донышко 69, регулировочный винт 70, гайку
механизма настройки 71, шкалу диапазона 72, фиксатор 73 регулировочного винта, основной рычаг 74, вертикальную ось вращения 75, двуплечий рычаг 76, упорную плоскую
77 и спиральную пружину 78, подвижные 79 и неподвижные 80 контактные группы, рамку 81, установочные винты 82, основную пружину 83 диапазона, пружину 84 штока, опору
основного 85 рычага, опорные направляющие стойки 86, переключатель контактов 87 с
пружинами, электрические разъемы 88, поплавковое реле 89, контактор 90, поплавок 91,
толкатель 92, контактную пластину 93 контактора, уплотнительный узел 94, подвижный
направляющий цилиндр 95, шток 96 пустотелого поршня 97, регулировочную гайку 98,
защитную камеру 99, жесткий цилиндрический корпус 100, эластичное уплотнение 101,
электрическую проводку 102, аррентирующие опоры 103.
Двигатель работает следующим образом.
Работа испарительной камеры.
При нагреве сильфонного элемента 43 в нем обратное мартенситное превращение начинается не по всей длине сильфонного элемента 43, а первоначально в менее материалоемкой его части. Оно плавно распространяется по длине сильфонного элемента 43 от
нижней его неподвижной торцевой стенки 44 испарительной камеры 6 к ее подвижной
верхней торцевой стенке 45. По мере протекания обратного мартенситного превращения
сильфонный элемент 43 сжимается. Причем формоизменение сильфонного элемента 43
начинается первоначально в наиболее утоненной его части, а затем постепенно охватыва7
BY 9349 C1 2007.06.30
ет все более материалоемкие его части. После завершения такта нагнетания подвод тепла
прекращается, и боковая стенка сильфонного элемента 43 испарительной камеры 6 охлаждаются естественным путем и частично перекачиваемой жидкостью, оставшейся в объеме жидкостного насоса 51. При охлаждении в материале сильфонного элемента 43
протекает процесс прямого мартенситного превращения, под действие которого сильфонный элемент 43 растягивается. При растяжении сильфонного элемента 43 происходит такт
всасывания перекачиваемого жидкого теплоносителя 9. Нагнетательный клапан 54 закрывается, а всасывающий клапан 48 открывается, и перекачиваемый теплоноситель 9 поступает в объем жидкостного насоса 51.
Работа поплавкового реле.
Поплавковое реле 89 вмонтировано в крышку ресивера с правой стороны от трубы забора 35 жидкого теплоносителя 9, и регулирует работу схемы электрического снабжения
нагревателей ресивера 34 и нагревателя 38 парогенератора 37. В поплавковом реле использован принцип включения нагревателей, основанный на включении или отключении электрического снабжения ресивера 34 и парогенератора 37, основанный на использовании
изменений уровня жидкого теплоносителя в ресивере 34 в процессе работы теплового двигателя. Уровень жидкого теплоносителя в ресивере 34 регистрируется поплавком 91. При
поступлении теплоносителя 9 в ресивер 34 за счет работы жидкостных насосов 51 происходит подъем поплавка 91, при этом шток 96 пустотелого поршня 97 поднимается вверх и
смещает регулировочную гайку 98, которая упирается в направляющий цилиндр 95 и поднимает его. При подъеме направляющего цилиндра 95 происходит сжатие сильфонной защитной камеры 99 и подъем толкателя 92, верхний конец которого упирается в среднюю
контактную пластину 93 контактора 90, которая подключена к схеме электроснабжения нагревателя 38 ресивера 34 совместно с верхней правой пластиной контактора 90. Происходит
прогрев теплоносителя в ресивере 34, при котором повышается давление паров теплоносителя 9 на поверхность его жидкой фазы и нагнетание жидкого теплоносителя по заборной
трубе 35 в парогенератор 37, который, преодолевая сопротивление нагнетательного клапана 36, поступает в парогенератор 37. При поступлении жидкого теплоносителя в парогенератор 37 происходит охлаждение рулона 39 мелкоячеистой сетки и давление паров
теплоносителя в парогенераторе 37 резко падает. В это же время в ресивере 34 происходит
падение уровня жидкого теплоносителя 9 и поплавок 91 опускается, что приводит к отключению подогрева ресивера 34 за счет отхода средней пластины контактора 90 от его
верхней правой пластины. И подключение нижней правой пластины контактора 90, это
приводит к подключению нагревателя 38 парогенератора 37 к электрическому снабжению. В парогенераторе 37 происходит нагревание жидкого теплоносителя 9 до температуры его полного парообразования, и горячий пар поступает по паровой трубе 40 в
выходной канал 41 и далее распределяется по горячей кольцевой полости 29. При поступлении паров теплоносителя 9 в ветви гибких эластичных шлангов 2 происходит вращение
турникета 4 теплового двигателя и отработанные остывшие пары теплоносителя поступают на выход из гибкого эластичного шланга 2 через выходной патрубок 12 и холодную
кольцевую полость в змеевик 57 конденсационной камеры 7. Давление в парогенераторе
37 резко падает и новая порция жидкого теплоносителя 9 из ресивера 34 поступает в парогенератор 37 при включении в работу поплавкового реле 89 при подъеме поплавка 91.
Происходит следующий подъем толкателя 92 и включение нагревателя ресивера 34 и
отключение нагревателя 38 парогенератора 37. Процесс работы поплавкового реле 89
продолжается дальше. Таким образом, установка в верхней торцевой крышке ресивера
поплавкового реле 89, служащего для включения и выключения электрического нагревателя 38 ресивера 34 обеспечивает своевременный прогрев теплоносителя 19 в его объеме,
поступающего в объем ресивера из жидкостных насосных камер, что обеспечивает его
транспортировку по трубопроводам в парогенератор 37 и статор 1 теплового двигателя.
Работа блока управления насосными камерами.
8
BY 9349 C1 2007.06.30
Использование в качестве регулирующего устройства блока управления насосными
камерами 62 для обеспечения их последовательного включения в электрическую сеть, который состоит из термочувствительного элемента 65, передаточного механизма, механизма настройки, контактной группы 79 - 80, и переключателя насосных камер 61, где
основным задающим элементом является термочувствительный баллон 65, вмонтированный в конденсационную камеру 7 для съема температуры охлаждающей жидкости в объеме конденсационной камеры 7 и позволяет производить попеременное включение
жидкостных насосов 51 для поставки теплоносителя 9 в ресивер 34, служащий для дальнейшей транспортировки теплоносителя 9 в парогенератор 37. Термобаллон 65 соединен
капиллярной трубкой 66 с межстеночным пространством между сильфоном 63 теплового
реле и защитным кожухом 67. Для обеспечения надежного и попеременного переключения насосов 51 в этом блоке управления установлен ряд рычагов, где основным рычагом
является рычаг 74, расположенный горизонтально, ось вращения которого находится на
вертикальной оси 75 и размещена в опоре поворота 85 основного рычага 74, разделяющей
этот рычаг на две равные половины. На основном рычаге 74 симметрично размещены в
каждой половине блока по одному двуплечему рычагу 76, связанному посредством пружин 77 и 78 через переключатель контактов 87 с контактной группой 79 и 80. Основными
пружинами, поддерживающими основной рычаг 74 в рабочем состоянии являются основная пружина 83 и пружина штока 84, которые позволяют основному рычагу 74 принимать
наклонное положение в левую или правую стороны, что обеспечивает включение нагревательных элементов 60 левого или правого насоса 51. С переключателем контактов 87 и
рамкой 81 связаны контактные группы 79 и 80, которые при наклонении основного рычага
74, например, в правую сторону смыкаются с контактными группами 79-80 правой половины блока регулировки 62 за счет прослабления спиральной пружины 78, что приводит к
включению правого насоса 51, подающего жидкий теплоноситель 9 в ресивер 34. А при
наклонении основного рычага 74 в левую сторону процесс включения левого насоса 51 в
электрическую цепь происходит в аналогичной последовательности, что позволило блоку
62 попеременно управлять работой каждой из двух испарительных камер. Передаточный
механизм включает в себя систему рычагов, осей и пружин, шарнирно закрепленных относительно своих осей поворота. Механизм настройки состоит из шкалы диапазона 72 и
стрелки указателя, закрепленной на гайке механизма настройки 71 и регулировочных винтов 70, который обеспечивает легкое и плавное переключение положений основного 74 и
двуплечевого 76 рычагов. Блок регулировки 62 монтируется на станине позади теплового
двигателя таким образом, что оба переключателя одновременно имеют контакт с левым и
правым плечом основного рычага 74 и, подчиняясь напору верхней торцевой крышки 45
левого или правого сильфонного элемента 43 при увеличении его внутреннего объема за
счет прямого мартенситного изменения в материале боковой стенки сильфонного элемента 46 при его прогреве поднимают левое или правое плечо основного рычага 74 и тем
включают в работу левый или правый жидкостной насос 51. Сильфон 63 теплового реле
помещают в термоизоляционное покрытие обечаек корпуса испарительных камер с тем,
чтобы он не подвергался подогреву со стороны окружающего пространства, т.е. чтобы исключить внешнее влияние на его объем, который в этом случае будет зависеть только от
температуры проточной воды в конденсационной камере. И в этом случае основной рычаг
74 всегда будет свободно склоняться в ту или иную сторону под действием переключателей 61.
Работа теплового двигателя.
В исходном положении сильфонный элемент 43 находится в растянутом состоянии и
заполнен перекачиваемым холодным теплоносителем 9. В результате подвода тепла от
внешней горячей среды, например электрического нагревателя, сильфонный элемент 43
нагревается, передавая поглощенное тепло от боковой стенки сильфонного элемента 46 и
от перфорированных дисков 55 перекачиваемому теплоносителю 9, в котором при дости9
BY 9349 C1 2007.06.30
жении температуры кипения жидкого теплоносителя 9 образуется парогазовая смесь. И
при достижении температуры начала обратного мартенситного превращения материала
сильфонного элемента 43, т.е. несколько больше 30 °С происходит изменение длины
сильфонного элемента 43 в сторону сокращения высоты его боковой стенки 46, и при этом
высота жидкостного сильфонного насоса 51 уменьшается, а с ним уменьшается и объем
камеры жидкостного насоса 51 и перекачиваемый теплоноситель 9 вытесняется через нагнетательный клапан 50 и нагнетательный патрубок 49 в нагнетательную входную трубу
52 ресивера 34 и через нижний клапан 54 ресивера 34 поступает в его объем. Из ресивера
34 при его прогреве, за счет образования паров теплоносителя 9 над поверхностью жидкости повышается давление паров и жидкость поступает в парогенератор 37, преодолев сопротивление нагнетательного клапана 36 по трубе забора жидкого теплоносителя 35 из
нижнего уровня ресивера 34. В парогенераторе 37, за счет накопленной тепловой энергии
в материале мелкоячеистой сетки рулона 39 жидкий теплоноситель 9 дополнительно нагревается до температуры бурного кипения и достаточного давления его паров над слоем
жидкого теплоносителя 9 в рулоне 39. При этом объем паровой фазы теплоносителя увеличивается и горячий пар поступает сверху по паровой трубе 40 в канал 41 паровой фазы
теплоносителя 9 и распределяется по горячей нагнетательной кольцевой полости 29. Горячие пары теплоносителя 9 поступают во входной канал статора 32 и по нагнетательному
патрубку 14 входит в обе ветви 3 гибких эластичных шлангов 2. Под действием повышенного давления горячего пара теплоносителя 9 происходит смещение ротора 168 со своего
устойчивого положения в правую сторону и вращение вала 3 ротора 16 по часовой стрелке. А так как объем нагретого теплоносителя 9 достаточно велик, то процесс парообразования происходит достаточно долго. По крайней мере, объема горячего пара,
образованного из теплоносителя 9 первой испарительной камеры хватает как минимум на
один оборот вращения турникета 4. В процессе увеличения высоты сильфонного элемента
43 при достижении максимальной величины расширения жидкостного насоса 51 верхняя
торцевая стенка 45 нажимает на переключатель 61 и нагрев испарительной камеры 7 и теплоносителя 9 прекращается. Происходит его естественное остывание. А пары теплоносителя 9 поступающие по выходному патрубку 15 остывают и поступают в холодную
кольцевую полость 31, где в результате воздействия низкой температуры от охлаждающей
кольцевой емкости 25 частично конденсируются, и стекают по змеевику 57 в объем конденсационной камеры 7. Здесь происходит окончательное остывание теплоносителя 9, поступающего по змеевику 57 в объем общей емкости 42, до температуры ниже 15 °С. В это
же самое время теплоноситель 92 во втором жидкостном насосе 51 уже охладился ниже
температуры прямого мартенситного превращения 15 °С. При данной температуре происходит удлинение сильфонной стенки 46, и объем жидкостного насоса 51 этой испарительной камеры 7 увеличивается. При увеличении объема жидкостного насоса 51 происходит
открытие нижнего всасывающего клапана 48, и жидкий теплоноситель 9 поступает в объем второго жидкостного насоса 51, где происходит остывание боковой стенки сильфона
46, а в этот же момент срабатывает блок регулировки 62 работой испарительных камер 6 и
начинается прогревание боковой стенки сильфонного элемента 43. Между включением и
выключением каждой испарительной камеры 6 интервал времени минимальный, при котором поступление горячего теплоносителя из объема ресивера 34 в парогенератор 37 не
происходит. Более холодный теплоноситель 9, поступающий из второго жидкостного
насоса 51 в ресивер 34, несколько охлаждает пары теплоносителя 9 над уровнем жидкости в ресивере 34. В этот момент электрическая схема включает нагревательный элемент
38 ресивера 34, и теплоноситель 9 в нем быстро нагревается, образовавшиеся в горячем
ресивере 34 пары теплоносителя 9 проталкивают жидкий теплоноситель 9 в объем парогенератора 37 преодолевая сопротивление пружины нагнетательного клапана 36 по трубе забора жидкого теплоносителя 35. Из парогенератора 37, в котором происходит
перегрев паров теплоносителя 9, образовавшиеся пары горячего теплоносителя непрерыв10
BY 9349 C1 2007.06.30
ным потоком поступают в горячие кольцевые полости 29 статора 1. Что приводит к непрерывному вращение вала 3 ротора 16.
Работа теплового двигателя с учетом работы электрической схемы прогрева теплоносителя.
В начальном положении после снятия арретирования, что происходит при заполнении
проточной холодной водой конденсационной камеры 7, основной рычаг 74 будет находится в положении параллельном горизонтали. При этом контакты 79 и 80 в обеих половинах блока регулировки 62 работой испарительных камер разомкнуты. Начальным
толчком для запуска в работу жидкостных насосов 51 может послужить принудительное
замыкание контактов в, например, левой половине блока регулировки 62. При этом электрическая энергия поступит в электронагревательные элементы 60 левой испарительной
камеры. При нагреве теплоносителя 9 в левой испарительной камере 6 произойдет по причине прямого мартенситного превращения в материале сильфона при температуре 15 °С
удлинение сильфонного элемента 43. При этом во внутренний объем сильфонного элемента 43 поступит охлажденный теплоноситель 9 из общей емкости 42. При дальнейшем
прогреве теплоносителя в объеме сильфонного элемента 43 верхняя торцевая стенка 45
жидкостного насоса 51 поднимется на максимальную высоту и упрется снизу в упор переключателя 61, который своей верхней частью приподнимет левое плечо основного рычага
74. При этом основной рычаг 74 примет наклон в правую сторону. При наклоне основного
рычага 74 в правую сторону произойдет и наклон в правую сторону двуплечевого рычага
74, что приведет к ослаблению натяжения спиральной пружины 78 и переключатель контактов 87 замкнет контактные группы 79 и 80, и электрический ток поступит в нагревательный элемент 60 правой испарительной камеры 6. В этот же самый момент при
температуре несколько выше 30 °С в левой испарительной камере 6 сильфонный элемент
43 изменит свою высоту в результате обратного мартенситного превращения в материале
сильфона 43, при этом заполняющий его объем теплоноситель 9 будет вытеснен через нагнетательный клапан 49 в трубу ресивера 53 и далее через клапан 54 в сам ресивер 34. В
правой испарительной камере 6 также будут протекать такие же процессы, что и в левой
испарительной камере 6. Таким образом работа блока регулировки 62 работой испарительных камер будет протекать в автоматическом режиме. Схема электропроводки, в которую включен блок регулировки 62 работой испарительных камер 6, обеспечивает
попеременный прогрев жидкого теплоносителя 9 в левом и в правом жидкостных насосах
51 и его транспортировку в ресивер 34. Жидкий теплоноситель 9 при сокращении высоты
сильфонного элемента 43 жидкостного насоса 51 продавливается через нагнетательный
клапан 50 и клапан 36 в ресивер 34. При подаче теплоносителя 9 в ресивер 34 уровень
жидкого теплоносителя в ресивере 34 возрастает, что приводит к подъему поплавка 91
поплавкового реле 89, который поднимается вверх и шток 96 пустотелого поршня 97 приподнимает регулировочную гайку 98, которая упирается в направляющий цилиндр 95 и
приподнимает его, а вместе с ним приподнимает толкатель 92, который упирается в средний контактор 90 и поднимает его до контакта с верхней пластиной 93, замкнутой на нагреватель 38 ресивера 34. При включении нагревателя 38 на ресивере 34 происходит
нагревание жидкого теплоносителя 9 в объеме ресивера 34, при этом происходит его испарение и повышение давления паров теплоносителя 9. Пары теплоносителя 9 надавливают на поверхность жидкого теплоносителя 9 и залавливают его в трубу 35 забора жидкого
теплоносителя, по которой он поступает через клапан 36 в парогенератор 37. При попадании теплоносителя в парогенератор 37 происходит охлаждение рулона 39 мелкоячеистой
сетки. При выбросе жидкого теплоносителя 9 в парогенератор 34 давление и уровень
жидкости в ресивере 34 падает и поплавок 91 опускается. При этом опускается толкатель
92, и размыкается цепь нагрева ресивера 34. Средний контактор 90 замыкается с нижней
пластиной, которая включена в схему обеспечения электроэнергией нагревателя 38 парогенератора 37. Происходит прогрев парогенератора 37, из которого пары теплоносителя 9
11
BY 9349 C1 2007.06.30
поступают по трубе 40 в тепловой двигатель, в его кольцевые нагнетательные полости 31
статора 1 двигателя.
На фиг. 1 изображен тепловой двигатель в разрезе. Двигатель состоит из четырех основных блоков: собственно двигателя, который выполнен в виде статора 1 в форме цилиндра и ротора 16, на котором размещен парогенератор 37. С левой стороны вверху
показан ресивер 34. В нижней части рисунка показана силовая часть двигателя испарительные камеры 6 и конденсаторная камера 7. Все блоки двигателя связаны между собой
трубопроводами 53 подачи нагретого теплоносителя и трубопроводом отвода отработанного теплоносителя. Основным блоком, преобразующим тепловую энергию внешнего источника в энергию механического движения, является испарительная камера 6,
включающая в себя жидкостной насос 51, который и задает процесс перемещения теплоносителя по трубопроводам и емкостям блоков, в результате которого тепловая энергия
внешнего источника тепловой энергии преобразуется в механическую энергию вращения
вала 3 двигателя. Тепловой двигатель работает следующим образом. При подаче электрической энергии (или любого другого вида тепловой энергии, как, например, нагретой
жидкости или пара, или горячего воздуха) на нагреватель 60 происходит быстрый прогрев
боковой стенки сильфонного элемента 43 жидкостного насоса 51 и теплоноситель 9 прогревается до температуры прямого мартенситного превращения, равной 15 °С, при которой стенки сифонной элемента 43 увеличиваются по высоте, перемещая подвижную
верхнюю торцевую стенку 45 жидкостного насоса 51. При этом всасывающий клапан 48,
размещенный во всасывающем патрубке 47, установленном в дне испарительной камеры
6 открывается и охлажденный теплоноситель 9 из общей емкости 42 поступает в объем
жидкостного насоса 51. Прогрев боковой стенки сильфонного элемента 43 и его перфорированных дисков 55 приводит к прогреву жидкого теплоносителя 9 в объеме жидкостного
насоса 51. При прогреве жидкого теплоносителя 9 и достижении им и, естественно, стенками сильфона 43 температуры несколько выше 30 °С происходит сокращение высоты
сильфонного элемента 43 в результате протекания в металле сильфонного элемента 43 обратного мартенситного превращения. Сокращение высоты сильфонного элемента 43 приводит к сокращению объема жидкостного насоса 51. При этом всасывающий клапан 48
закрывается, а нагнетательный клапан 50, размещенный в верхней подвижной торцевой
стенке 45 испарительной камеры 6, открывается и нагретый теплоноситель 9 с его парами
поступает по трубе 53 в ресивер 34, преодолевая сопротивление пружины нагнетательного
клапана 54 в дне ресивера 34, откуда по причине прогрева стенок ресивера 34 электронагревательным элементом 89 и образования в верхней части ресивера 33 паров теплоносителя 9, горячий теплоноситель 9 поступает в парогенератор 37 по нагнетательной трубе
забора жидкого теплоносителя 35 через нагнетательный клапан 36 и стекает на дно парогенератора 37. При прогреве стенок парогенератора 37 и рулона мелкоячеистой сетки 39,
поступивший теплоноситель 9 мгновенно испаряется, и горячий пар теплоносителя 9 по
паровой трубе 40 входит в кольцевую нагнетательную полость 31, и по каналу 11 входит
гибкий эластичный шланг 2. Воздействуя на стенки этого шланга 2 изнутри, горячий пар
перемещает ролик 5 и вместе с ним турникет 4 по часовой стрелке. Накатанные прижимные ролики 5 (см. фиг. 3) на своих осях вращаются по часовой стрелке и перемещают ротор 16 вдоль кольца 1, прижимая на пути вращения гибкий эластичный шланг 2 по пути
своего перемещения, и тем самым перекрывая просвет шланга 2 по пути перемещения роликов 5, пока по внутреннему объему шланга будет перемещаться горячий теплоноситель
9. С внешней стороны шланга 2 под давлением теплоносителя гибкий эластичный шланг 2
увеличивая свой объем позади ролика 5 будет воздействовать на ролик 5, перемещая вместе с ним турникет 4, который будет вращать вал 3 по часовой стрелке и, следовательно,
сам ротор 16 теплового двигателя. Но так как в данной конструкции двигателя установлены на кольце 1 статора 1 два параллельных ряда гибких эластичных шлангов 2 и с целью
того, чтобы процесс вращения вала 3 происходил равномерно, на двигателе установлена
12
BY 9349 C1 2007.06.30
вторая испарительная камера 6, работающая в унисон с первой, но со смещением во времени начала поступления горячего теплоносителя в ресивер 34, которое должно быть постоянным. Учитывая то, что в работе каждой испарительной камеры 6 есть мертвое время,
когда теплоноситель не может поступать в одну из ветвей гибкого эластичного шланга по
причине перекрытия входного патрубка 14 этого гибкого эластичного шланга 2, то процесс перемещения ролика 5 ротора 16 осуществляется за счет давления паров теплоносителя 9 на этот ролик 5 со стороны второго гибкого эластичного шланга 2. Для того чтобы
процесс вращения вала 3 был бы равномерным и без рывков, т.е. сглаженным, теплоноситель из двух испарительных камер вначале поступает в ресивер 34, который находится
под постоянным равномерным прогревом, а из него поступает в парогенератор 37 и по паровой трубе 35 поступает нагнетательный канал кольцевых полостей 31, для дальнейшего
его распределения по каждой ветви 2 гибкого эластичного шланга. Отработанные пары
теплоносителя и сконденсированная их жидкая фаза по выходному патрубку 15 и змеевику 57 поступает в общую емкость 42, где температура теплоносителя 9 постоянно стабильна. Процесс сокращения высоты сильфонного элемента 43 или его увеличения
сопровождается перемещением нагнетательных патрубков 49 в переходной трубе 51.
По сравнению с прототипом двигатель имеет следующие преимущества:
1. В рассматриваемом двигателе пространство гибких шлангов, трубопроводов, испарительной и конденсационной камер свободно для прохождения паров, конденсата и жидкой фазы теплоносителя от капиллярно пористого материала.
2. В предлагаемом двигателе испарительная и конденсационные камеры расположены
ниже статора двигателя, что позволило удлинить путь транспортировки паров отработанного теплоносителя в системе трубопроводов статора и конденсационной камеры и на
этом пути произвести принудительную конденсацию паров теплоносителя путем введения
в холодную кольцевую полость охлаждающей кольцевой емкости, выполненной из меди с
противотоком движения водопроводной воды, что способствует полной конденсации паров теплоносителя уже в самом статоре двигателя.
3. Выполнение образующей поверхности прижимного ролика с продольной накаткой
обеспечивает вращение прижимного ролика в процессе перемещения по гибкому шлангу
и не допускает его скольжения по поверхности гибкого шланга, что благотворно сказывается на его долговечности.
4. Исключение из конденсационной и испарительной камер двигателя пористого заполнителя и установка в охладителе змеевика, а в испарительной камере сильфонного элемента, выполняющего вместе с всасывающим и нагнетательным патрубками и их
клапанами функцию жидкостного насоса, обеспечивает свободное перемещение жидкого
и парообразного теплоносителя по всем каналам и камерам статора двигателя.
5. Установка в кольцевые емкости теплоизолирующих колец обеспечивает поддержание в полостях двигателя, установившейся в ходе работы двигателя, постоянной рабочей
температуры.
6. Установка в сильфонных элементах жидкостного насоса медных перфорированных
дисков, обеспечивает ускоренный прогрев теплоносителя за счет передачи тепловой энергии от боковой стенки сильфонного элемента через материал перфорированных дисков
жидкому теплоносителю.
7. Размещение в испарительных камерах жидкостных насосов, работающих под действием притока тепловой энергии, способствует выработке механической энергии тепловым двигателем за счет превращения тепловой энергии при перемещении горячего
теплоносителя с его паровой фазой по каналам статора и гибким шлангам, что обеспечивает вращение ротора.
8. Установка на пути движения горячего теплоносителя из испарительных камер ресивера, способствует сбору горячего теплоносителя в единую емкость и сглаживанию колебаний давлений, вызванных пульсирующей подачей теплоносителя из испарительных камер.
13
BY 9349 C1 2007.06.30
9. Оборудование двигателя передней и задней крышками исключает утечку тепловой
энергии за счет теплопередачи ее от рабочих элементов - трубопроводов и гибких шлангов непосредственно окружающей среде и способствует ее экономии.
10. Установка в верхней торцевой крышке ресивера поплавкового реле, служащего
для попеременного и последовательного включения и выключения электрических нагревателей ресивера и парогенератора, обеспечивает своевременный прогрев теплоносителя,
поступающего в объем ресивера из жидкостных насосов и поступающего в объем парогенератора из ресивера, что обеспечивает его беспрепятственную транспортировку по трубопроводам в статор и ротор теплового двигателя.
11. Использование в качестве регулирующего устройства блока регулировки работой
испарительных камер для обеспечения их последовательного включения в электрическую
сеть, состоящего из чувствительного элемента, передаточного механизма, механизма настройки, контактной группы, и переключателя насосных камер, где основным задающим
элементом является термочувствительный баллон, соединенный капиллярной трубкой с
межстеночным пространством между сильфоном и кожухом, представляет собой надежный прибор управления работой роторного двигателя.
12. Обеспечение блока управления испарительными камерами основным рычагом,
ось вращения которого находится на вертикальной оси и размещена в опоре основного
рычага, разделяющей этот рычаг на две равные половины и симметричное размещение в
каждой из этих половин двуплечевого рычага с переключателем контактов, рамки, контактной группы, плоской и спиральной пружин двуплечевого рычага, электрической
проводки для подключения левой и правой испарительных камер и электрических разъемов, в отличие от аналога (см. список аналогов п. 2) в корне изменило функцию основного рычага и позволило этому блоку попеременно управлять работой каждого из двух
жидкостных насосов.
13. Устройство представляет собой надежный простой двигатель непрерывного вращения, не требующий, как двигатель внутреннего сгорания для его работы дорогого топлива и
может работать от бросового тепла или солнечной энергии при температуре окружающей
среды не выше 40-50 °С в зависимости от температуры кипения теплоносителя, не требует
постоянного обслуживания, как двигатель внутреннего сгорания, в нем отсутствует кривошипно-шатунный механизм, применение которого требует больших затрат поступающей
тепловой энергии и экономит уже полученную механическую энергию, которая обычно затрачивается на преодоление трения в трущихся деталях передаточных механизмов.
14. Изобретение позволяет повысить эффективность преобразования тепловой энергии
в механическую за счет отсутствия передаточных механизмов и размещения ротора непосредственно на валу двигателя.
15. Предлагаемый двигатель обеспечивает получение на валу значительного крутящего момента, регулируемого изменение интенсивности нагревания и охлаждения испарителя и конденсатора.
16. Нахождение теплоносителя, который выполняет функцию рабочего тела, в замкнутом объеме позволяет использовать его параметры: температуру кипения, испарения и теплоемкости для создания оптимального теплового цикла.
17. Предлагаемое устройство является двигателем внешнего сгорания с внешним подводом тепловой энергии, преобразуемой в механическую энергию.
18. Предлагаемое устройство двигателя позволяет размещать в одном корпусе статора
на одном общем валу несколько таких секций блоков, согласуй их работу только с работой испарительной и конденсационной камерами и добиваясь получения максимального
КПД двигателя.
19. Выполнение статора из пластических материалов, слабо проводящих тепло, обеспечивает экономию тепловой энергии, исключает утечку тепла, понижает стоимость статора и исключает использование в нем большой массы дорогостоящих металлов.
14
BY 9349 C1 2007.06.30
Выполнение несущей конструкции в виде неподвижного кольца 1 и оборудование с
внутренней стороны в кольце 1 места для установки и размещения в два ряда параллельно
гибких шлангов 2 и создание с внутренней стороны кольца 1 кольцевых выборок 19 и ложа 20 для надежного и функционально удобного их размещения и жесткого крепления к
внутренней поверхности кольца 1, имеющих входной 14 и выходной 15 патрубки, проходящие через отверстия 13 в кольце 1 несущей конструкции таким образом, что входы и
выходы переднего гибкого шланга 2 смещены относительно входа и выхода второго заднего, гибкого шланга 2 на угол 45 °С, превращает эту конструкцию в статор 1 двигателя.
Смещение входа и выхода гибких эластичных шлангов 2 в неподвижном кольце 1 несущей конструкции, которые размещены в два параллельных ряда, относительно друг
друга, создает условия для функционально удобного и последовательного размещения в
двигателе испарительных 9 и конденсационных 10 камер, с целью выполнения ими своих
функций по прогреву и охлаждению теплоносителя 9, а размещение их за пределами статора 1 создает надлежащие условия для раздельного охлаждения статора 1 и его обслуживающих устройств, испарительной 6 и конденсационной 7 камер, с целью создания в
двигателе этим устройствам условий для надежного выполнения ими своих функциональных задач.
Создание в кольце 1 с его внутренней стороны ложа 20 для размещения в нем гибкого
эластичного шланга 2 и для выполнения этим шлангом 2 совместно с турникетом 4 и роликами 5, в процессе работы двигателя, функций по перекрытию и размыканию проходного отверстия гибкого эластичного шланга 2, при перемещении двух турникетов 4 с
соединяющими их роликами 5, является необходимым условием для надежной и долговременной работы гибкого эластичного шланга 2. И не позволяет гибкому эластичному
шлангу 2 сместиться со своего положения в сторону под давлением турникетов 4.
Создание в двигателе общей емкости 42, соединяющей снизу испарительную 6 и конденсационную 7 камеры, в которую поступает охлажденный теплоноситель 9, прошедший
через змеевик 57, и служит как накопитель теплоносителя 9, из которого происходит забор холодного теплоносителя 9 испарительными 6 камерами, что является необходим условием для обеспечения согласованной работы жидкостных насосов 51.
Установка в статоре 1 теплового двигателя, размещенного на его валу 3 турникета 4 с
двумя роликами 5 строго по оси кольца 1 несущей конструкции и его вращение при перемещении по эластичным шлангам 2 паров теплоносителя 9, наделяет этот механизм функциями ротора 16.
Установка в конденсационной камере змеевика 57, обеспечивающего охлаждение и
конденсацию паров теплоносителя 9, является необходимым условием для уменьшения
размеров конденсационной камеры 7 и ее компактного размещения на станине двигателя.
Установление в испарительной камере 6 вертикально расположенного сильфонного
элемента 43, выполненного из материала с термической памятью формы с боковой гофрированной стенкой сильфона 46, выполненной монотонно увеличивающейся по своей толщине от нижней торцевой стенки 46 испарительной камеры 6 к ее подвижной верхней
торцевой стенке 45, в которых установлены соответственно всасывающий 47 нагнетательный 49 патрубки с всасывающим 48 и нагнетательным 50 клапанами, образует в совокупности указанных деталей объемный жидкостной насос 51, предназначенный для
перекачивания нагретого жидкого теплоносителя 9 вместе с его паровой фазой.
Выполнение боковой гофрированной стенки сильфона 46 жидкостного насоса 51 из
материала с термической памятью формы, обеспечивает при прогреве стенки 46 сильфона
и заполнившей объем насоса 51 жидкого теплоносителя 9 до температуры обратного мартенситного превращения равного несколько больше 30 °С, изменение длины сильфонного
элемента 43 в сторону его сокращения, что приводит к перемещению заполнившей объем
насоса жидкой фазе теплоносителя 9 с его паровой фазой по входной трубе 53 в ресивер
34 и далее в парогенератор 37.
15
BY 9349 C1 2007.06.30
Выполнение боковой стенки 46 сильфонного элемента 43 из материала с термической
памятью формы с монотонно увеличивающейся толщиной, обеспечивает плавное сокращение длины сильфонного элемента 43 и, следовательно, плавное перемещение жидкой
фазы теплоносителя 9 по каналам и шлангам двигателя, что положительно сказывается на
равномерном вращении вала 3 двигателя.
Размещение в испарительных камерах 6 жидкостных насоса 51, работающего под действием притока тепловой энергии, способствует перемещению горячего теплоносителя 9 с
его паровой фазой по каналам статора 1 в гибкий эластичный шланг 2 для обеспечения
перемещения турникета 4 и всего ротора 16 в статоре 1 для выработки механической
энергии тепловым двигателем.
Установка на пути движения горячего теплоносителя 9 из испарительных камер 6 ресивера 34 способствует сбору горячего теплоносителя 9, поступающего из испарительных
камер 6 в единую емкость ресивер 34 и сглаживанию колебаний давлений, вызванных
пульсирующей подачей теплоносителя 9 из насосов 51.
Установка в ресивере 34 заборной трубы 35 для транспортировки жидкого теплоносителя 9 из ресивера 34 в парогенератор 37 на заборном уровне ниже верхнего уровня жидкого теплоносителя в ресивере 34 способствует транспортировке жидкого теплоносителя
9 в парогенератор 37 за счет повышения давления паров жидкого теплоносителя 9 при нагревании объема ресивера 34 электрическим нагревателем 38, а установка в во входных
трубах 53 клапанов 54 предотвращает возврат жидкого теплоносителя обратно в объем
жидкостного насоса 51 через нагнетательные клапаны 54.
Установка в сильфонных элементах 43 жидкостного насоса 51 медных перфорированных дисков 55, обеспечивает ускоренный прогрев теплоносителя 9 за счет передачи
тепловой энергии от боковой стенки 46 сильфонного элемента 43 через материал перфорированных дисков 55 жидкому теплоносителю 9.
Выполнение верхней торцевой стенки 46 испарительной камеры 6 подвижной с
возможностью ее перемещения под действием перемещения сильфонного элемента 43
жидкостного насоса 51, обеспечивает плавное возрастание давления жидкой фазы теплоносителя 9 в объеме насоса 51.
Схема электропроводки выполнена таким образом, что при сокращении высоты сильфонного элемента 43 в одной из испарительных камер 6 происходит разрыв электрической цепи в этой камере при помощи электрического переключателя 61, и включение
электрической цепи во второй испарительной камере тепловым реле блока регулировки
62, а прогрев парогенератора 37 происходит посредством поплавкового реле 88 после отключения электрического нагревателя 89 ресивера 33 под действием толкателя 93 при
опускании поплавка 92, и тем самым включения электронагревательного элемента 38 парогенератора 37 нижней пластиной контактера 93.
Установка в подвижном направляющем цилиндре 95 пустотелого поршня 97, выполненного из фторопласта-4 или его других модификаций, обеспечивает перемещение штока
96 в подвижном направляющем цилиндре 95 без перекосов и заеданий, что предотвращает
превышение уровня жидкости в ресивере 34, способствует предотвращению возможных
осложнений в процессе эксплуатации ресивера 34 и соблюдению техники безопасности
эксплуатации сосудов под давлением.
Включение в устройство роторного двигателя блока регулировки 62 жидкостными насосами 51 является необходимым условием для обеспечения последовательной и синхронной работы двух насосов 51 с целью обеспечения последовательной поставки
теплоносителя 9 в ресивер 34 и для поддержания в нем постоянного уровня жидкого теплоносителя 9, подача которого в гибкие шланги 2, обеспечивается работой поплавкового
реле 89.
Обеспечение блока управления насосными камерами 62 основным рычагом 74, ось
вращения которого находится на вертикальной оси, проходящей через ось симметрии и
размещена в опорах поворота основного рычага 85, разделяющей этот рычаг 74 на две
16
BY 9349 C1 2007.06.30
равные половины и симметричное размещение в каждой из этих половин двуплечевого
рычага 76 переключателя контактов 87, рамки 81, контактной группы 79 и 80, плоской и
спиральной пружин 77 и 78 двуплечевого рычага 76, и пружины рамки 81, электрической
проводки для подключения левого и правого насоса 51, электрических разъемов 79 - 80, в
корне изменило функцию основного рычага 74, как рычага управляющего работой только
одной контактной группы 79 и 80 и позволило ему управлять попеременно двумя контактными группами 79 и 80, размещенными на противоположных половинах этого блока
и превратило этот блок фактически в реле по управлению электрическими нагревателями
60 двух насосов 51, т.е. превратило этот блок 62 в тепловое реле.
Оборудование блока регулировки работой жидкостными насосами 51 двуплечим рычагом 76, обеспечивает механику отключения и включения контактной группы 79 и 80
при нарушении параллельности расположения основного рычага 74, так как при наклоне
основного рычага 7, например, вправо, двуплечий рычаг 76 поворачивается по часовой
стрелке относительно оси своего вращения и натяжение спиральной пружины 78 переключателя контактов 87 уменьшается, в результате контакты 79 и 80 замыкаются, и электрический ток поступает на нагреватель 60 правого насоса 51, и, наоборот, при наклоне
основного рычагу 74 в левую сторону, происходит включение контактной группы 79 и 80,
обеспечивающих работу левого насоса 51.
Установка термобаллона 65 в объеме конденсационной камеры 7 с циркулирующей
водопроводной водой является необходимым условием для обеспечения включения основного рычага 74 для исключения непредвиденной поломки теплового реле. При изменении температуры в конденсационной камере 7 в сторону ее понижения сильфон 63
теплового реле под воздействием разности усилий пружин: основной пружины 71 и пружины штока 68 возвращается в первоначальное состояние (сжимается), что обеспечивает
освобождение основного рычага 74 от фиксации его в неподвижном положении, т.е. от
контакта с арретирующими опорами 103. Это обеспечивает свободу основному рычагу 74
для отклонения от его горизонтального положения под воздействием переключателей 61
левой или правой насосных камер по или против часовой стрелки относительно вершины
штока 68 сильфона 62 теплового реле.
Источники информации:
1. А.с. SU 1423783, МПК F 04В 17/00, 43/00 // Бюл. 15.09.88.
2. Улейский Н.Т., Улейская Р.Н. Холодильное оборудование. - Изд. "Феникс", 2000. С. 90.
3. А.с. SU 1317178, МПК F 03G 7/00 // Бюл. № 22. - 15.06.87.
Фиг. 2
Фиг. 3
17
BY 9349 C1 2007.06.30
Фиг. 4
Фиг. 5
Фиг. 6
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
18
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
359 Кб
Теги
by9349, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа