Способ преобразования тепловой энергии в механическую и устройство для его осуществления

Способ преобразования тепловой энергии в механическую и устройство для его осуществления

Реферат

 

Использование: изобретение относится к способам и устройствам преобразования тепловой энергии в механическую за счет расширения замерзающей при охлаждении жидкости и позволяет повысить их мощность, КПД, эксплуатационную технологичность и экологическую чистоту. Сущность изобретения: устройство содержит поворотный круг с установленными на нем цилиндрами со сдвижными днищами, перемещаемыми под действием толкателей, закрепленных на корпусе, скважину, насос, сообщенный со скважиной и цилиндрами посредством трубопроводов, а также коллектор, выполняющий функцию гидроаккумулятора. При реализации способа цилиндр заполняют первой жидкостью (например, водой), точка плавления которой находится в диапазоне рабочих температур, охлаждают первую жидкость. Расширяясь при затвердевании, первая жидкость перемещает поршень, находящийся в цилиндре и нагнетающий вторую жидкость (например, тосол А-65), точка плавления которой находится ниже диапазона рабочих температур, в гидродвигатель с последующим срабатыванием энергии второй жидкости в гидродвигателе, расплавлением первой жидкости во внешнем теплообменнике - скважине; - и возвратом жидкостей в цилиндр. 2 с. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способам преобразования энергии, в частности к способам использования естественных низких температур и геоэнергии для этих целей.

Известен способ преобразования энергии, заключающийся в заполнении жидкости в цилиндрическую форму с последующим охлаждением в условиях низкой температуры окружающего воздуха, при этом жидкость переходит в твердое состояние, расширяется и производит работу (например, штамповку).

Недостатком указанного способа является малый КПД.

Целью изобретения является повышение КПД.

Цель достигается тем, что способ включает заполнение жидкостью, имеющей высокую температуру перехода в твердое состояние, нескольких цилиндров, установленных на вращающемся круге, приводимом в движение электродвигателем и разделенных поршнями на две полости, в нижней полости которых находится жидкость, имеющая высокую температуру перехода в твердое состояние, а в верхней - жидкость, имеющая низкую температуру перехода в твердое состояние; жидкость, расположенная в нижней полости, под действием низких температур воздуха переходит в твердое состояние, расширяется и перемещает поршень, сжимающий жидкость в верхней части цилиндра, которая поступает в коллектор и в гидрогенератор, где производит работу (например вырабатывает электроэнергию), после чего она возвращается в цилиндры, а жидкость в твердом состоянии опускается в скважину, нагреваясь, переходит в жидкое (или газообразное) состояние, поднимается вверх, с помощью насоса подается в теплообменник, охлаждается в нем, затем через распределитель направляется снова в цилиндр; работа устройства регулируется системой автоматического регулирования.

На чертеже показано устройство для осуществления предлагаемого способа в момент опускания жидкости в скважину.

Устройство для осуществления способа включает в себя цилиндры 1, закрепленные на поворотном круге 2, вращающемся в неподвижном корпусе 3 на подшипниках 4, наружный корпус 5 с крышкой 6, подшипник 7, установленный между крышкой и цилиндрами 1, поршни 8, установленные внутри цилиндров 1, разделяющие жидкость, имеющую высокую температуру перехода в твердое состояние 9, и жидкость, имеющую низкую температуру перехода в твердое состояние 10; установленные внутри цилиндров датчика 11 для предотвращения поломок цилиндров 1, дно 12 цилиндра 1, установленное с возможностью вращения вокруг оси 13, укрепленной на наружной поверхности цилиндра 1, и снабженное пружинами (не показаны); отверстие 14, выполненное в неподвижном корпусе 3, роликовые толкатели 29, закрепленные на неподвижном корпусе 3; скважину 15, укрепленную обсадным стволом; электродвигатель 17 с установленной на выходном валу шестерней 18; шестерню 19, закрепленную на поворотном круге 2; насос 20, служащий для подачи жидкости 9 в неподвижную 21 и подвижную 22 части распределителя 23; теплообменник, установленный для охлаждения жидкости, канал 25, выполненный в верхней части цилиндра 1 для прохода жидкости 10; коллектор 26, предназначенный для подачи жидкости 10 в гидрогенератор 27; трубопроводы 28 для подачи жидкости в цилиндры 1; систему автоматической регулировки работы (не показана), включающая датчики, реле, автоматы переключения.

Устройство для осуществления способа работает следующим образом.

Жидкость в цилиндрах 1, подвергаясь воздействию низких температур, переходит в твердое состояние и расширяется, производя давление на поршень 8, который в свою очередь производит давление на жидкость 10, которая по каналу 25, трубопроводу 28 поступает в коллектор 26, а затем в гидрогенератор 27, где производит работу (например, вырабатывает электроэнергию), после чего возвращается в цилиндры 1. В это время цилиндр 1, в котором закончился процесс расширения жидкости, подводится к отверстию 14 в неподвижном корпусе 3, что обеспечивает система автоматической регулировки; дно 12 цилиндра 1 под действием толкателей 29 смещается, поворачиваясь вокруг оси 13, и жидкость 16 опускается в скважину 15, после чего дно 12 цилиндра 1 возвращается под действием пружин в исходное положение, а жидкость 16, нагреваясь, переходит в жидкое (или газообразное) состояние, поднимается вверх, попадает в насос 20, который подает ее в неподвижную 21 и подвижную 22 части распределителя 23 и по трубопроводам 24 - в цилиндры 1.

Дополнительными преимуществами предлагаемого способа являются: экологическая чистота; небольшие затраты на обслуживание устройства; возможность использования устройства в теплое время года в качестве источника получения тепла путем прокачивания жидкости через скважину, а также возможность его использования в местах, где отсутствуют скважины, складируя цилиндры жидкости в твердом состоянии с последующим превращением ее в жидкое состояние в теплое время года, а жидкость для продолжения процесса доставляется из ближайшей реки, используя энергию ее течения. (56) Авторское свидетельство СССР N 42764, кл. F 03 G 7/06, 1934.

Авторское свидетельство СССР N 1508666, кл. F 03 G 7/06, 1987.

Формула изобретения

1. Способ преобразования тепловой энергии в механическую путем заполнения цилиндра первой жидкостью, точка плавления которой находится в диапазоне рабочих температур, охлаждения первой жидкости в цилиндре с ее затвердеванием и расширением, перемещения затвердевающей первой жидкостью поршня, размещенного в цилиндре, нагнетания поршнем второй жидкости, температура плавления которой ниже диапазона рабочих температур, в гидродвигатель, срабатывания энергии давления второй жидкости в гидродвигателе, расплавления первой жидкости и возврата второй жидкости в цилиндр, отличающийся тем, что с целью повышения мощности и КПД, первую жидкость после затвердевания удаляют из цилиндра, и ее расплавление осуществляют во внешнем теплообменнике, после чего первую жидкость снова подают в цилиндр.

2. Устройство преобразования тепловой энергии в механическую, содержащее цилиндры, закрепленные на круге, соединенном с приводом и установленном с возможностью вращения вокруг вертикальной оси в корпусе, снабженном наружным кожухом, закрытые снизу сдвижным днищем, с размещенными внутри цилиндров поршнями, связанными с звеном отбора мощности, закрепленное на корпусе средство открытия днища цилиндров, насос для подачи в цилиндры первой жидкости, температура плавления которой находится внутри диапазона рабочих температур, сообщенный с цилиндрами посредством распределителя и трубопроводов, отличающееся тем, что, с целью повышения эксплуатационной технологичности и экологической чистоты, оно дополнительно снабжено размещенным под кругом внешним теплым теплообменником в виде скважины с обсадным стволом для приема и расплавления удаляемой из цилиндров первой затвердевшей жидкости, скважина сообщена с насосом, а звено отбора мощности выполнено в виде гидравлической передачи, нагнетателем которой являются поршни, а нагрузкой - гидравлический генератор, причем рабочая вторая жидкость гидравлической передачи имеет температуру плавления ниже диапазона рабочих температур, и гидравлическая передача дополнительно снабжена гидроаккумулятором в виде коллектора сбора второй жидкости, сообщенного с цилиндрами.

РИСУНКИ

Рисунок 1