початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2041390

СПОСІБ ПРЯМОГО ПЕРЕТВОРЕННЯ ТЕПЛОВОЇ ЕНЕРГІЇ В МЕХАНІЧНУ ЕНЕРГІЮ ОБЕРТАННЯ І ПРИСТРІЙ ДЛЯ ЙОГО ЗДІЙСНЕННЯ Б.Ф.КОЧЕТКОВА

Ім'я винахідника: Кочетков Борис Федорович
Ім'я патентовласника: Кочетков Борис Федорович
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1992.04.16

Використання: енергетика. Сутність: ротор 1 встановлюють з можливістю вільного обертання навколо горизонтальної осі О на кордоні А А між суміжними відокремленими областями простору, які заповнюють газом або рідиною з різними температурами нагріву T ₁ і T _2. На роторі встановлюють зв'язку 2, здатні змінювати відстань від осі Про ротора при імзмененіі температури нагріву, які з'єднують ротор 1 з мають однакову масу вантажами 3, розташованими рівномірно по колу. У зв'язку з різною температурою нагріву зв'язків в суміжних областях простору і їх тепловим розширенням вантажі, що розташовуються по різні боки від вертикальної площини В В, що проходить через вісь обертання, знаходяться на різній відстані від осі Про ротора, що призводить до виникнення крутного моменту під дією сил тяжіння F, що впливають на вантажі 3, що приводить ротор в обертання.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до способів прямого перетворення енергії, зокрема теплової енергії в механічну енергію обертання з використанням гравітаційної взаємодії, і до пристроїв по здійсненню цього способу. Винахід може бути використано в якості стаціонарного джерела механічної енергії.

Відомий спосіб перетворення теплової енергії в механічну енергію обертання, при якому застосовують ротор з рівномірно встановленими по колу теплочутливі елементами з закріпленими на них вантажами, який наводять в неравновесное положення щодо осі шляхом нагрівання променистою енергією термочутливих елементів, розташованих з одного з бічних сторін ротора, і переміщують при цьому вантажі в радіальних напрямках (Патент СРСР N 19407, кл. F 03 G 7/00, 1931).

Цей спосіб перетворення енергії здійснений в тепловому двигуні, що містить ротор, на якому рівномірно по колу встановлені теплочутливі елементи і прикріплені до них вантажі з можливістю переміщення в радіальних напрямках, при цьому ротор розміщений в потоці променевої теплової енергії, а одна з бічних сторін ротора закрита від випромінювання екраном.

Відомий і спосіб перетворення теплової енергії в механічну енергію обертання, що полягає в тому, що застосовують ротор, який розміщують з можливістю вільного обертання на горизонтальному валу, встановлюють на ньому за допомогою заповнених рідкою двоокисом вуглецю термочутливих зв'язків рівномірно по окружності вантажі з можливістю їх назад поступального переміщення в радіальних напрямках і забезпечують за рахунок використання теплової променевої енергії протилежне за знаком зміна температури нагріву зазначених зв'язків, розміщених діаметрально протилежно щодо осі ротора (авт. св. N 30516, кл. F 03 G 6/00, 1933).

Зазначений спосіб перетворення теплової енергії в механічну енергію обертання реалізований в двигуні з обертовими циліндрами, що містить ротор, вал якого встановлений горизонтально на опорах з можливістю вільного обертання, на якому за допомогою заповнених рідкою двоокисом вуглецю однакових зв'язків, що володіють властивістю зміни лінійних розмірів в радіальних напрямках при зміні температури, встановлені рівномірно по колу в радіальних циліндрах однакові за масою вантажі у вигляді поршнів з можливістю зворотно-поступального переміщення разом зі зв'язками в радіальних напрямках, при цьому на траєкторії руху останніх встановлені засоби нагріву у вигляді геліоустановки та охолодження у вигляді заповнених двоокисом вуглецю камер , в яких розміщені циліндри.

Недоліком зазначеного способу і реалізує його пристрою є ненадійність і мінливість роботи, а й складність експлуатації в зв'язку з застосуванням в якості джерела теплової енергії геліоустановки, мала здатність навантаження по тій же причині, неекономічність, пов'язана з великою витратою рідкого двоокису вуглецю, використовуваної в якості робочого тіла.

Пропонований винахід забезпечує досягнення технічного результату (мети винаходу), що полягає в підвищенні надійності, забезпеченні сталості та спрощення прямого перетворення теплової енергії в механічну енергію обертання при одночасному збільшенні навантажувальної спроможності і підвищення економічності отримання механічної енергії.

Зазначений технічний результат за способом прямого перетворення теплової енергії в механічну енергію обертання з використанням гравітаційної взаємодії досягається тим, що застосовують ротор, який розміщують з можливістю вільного обертання на горизонтальному валу, встановлюють на ньому із застосуванням термочутливих зв'язків рівномірно по окружності вантажі з можливістю їх назад поступального переміщення в радіальних напрямках і забезпечують протилежне за знаком зміна температури нагріву зазначених зв'язків, розміщених діаметрально протилежно щодо осі ротора, при цьому використовують дві відокремлених просторових області, які заповнюють газом або рідиною з різною температурою нагріву, у лінії розмежування цих областей розміщують вал ротора, а термочутливих зв'язку виконують у вигляді термобиметаллический елементів і забезпечують їм можливість переміщення з однієї просторової області в іншу суміжну область при обертанні ротора.

Поставлена ​​мета при реалізації зазначеного способу досягається в пристрої для прямого перетворення теплової енергії в механічну енергію обертання, що містить гравітаційно-теплової перетворювач енергії, виконаний у вигляді ротора, вал якого встановлений горизонтально на опорах з можливістю вільного обертання, на якому через однакові зв'язку, що володіють властивістю зміни лінійних розмірів в радіальних напрямках при зміні температури, встановлені рівномірно по колу однакові за масою вантажі з можливістю зворотно-поступального переміщення разом зі зв'язками в радіальних напрямках, а на траєкторії руху останніх розміщені кошти нагріву і охолодження, при цьому зв'язку вантажів виконані у вигляді термобиметаллический елементів, на кінцях яких закріплені вантажі, засоби нагрівання та охолодження виконані у вигляді суміжних ємностей, заповнених газом або рідиною з різною температурою, а вісь ротора розміщена у лінії розмежування суміжних ємностей.

Термобиметаллический елементи виконані у вигляді пластин, кожна з яких прикріплена до ротора під кутом до його радіальному виступу, а іншим вільним кінцем пов'язана з вантажем, при цьому активні і пасивні шари всіх термобиметаллический пластин звернені відповідно в одну сторону або в сторону осі ротора, або в протилежну сторону.

Термобиметаллический елементи виконані у вигляді кручених або гвинтових пружин, кожна з яких одним кінцем прикріплена до ротора, а іншим кінцем пов'язана з вантажем, при цьому активні і пасивні шари всіх термобиметаллический пружин звернені відповідно в одну сторону щодо осі ротора.

На наведених графічних матеріалах фіг. 1 показана принципова схема здійснення способу прямого перетворення теплової енергії в механічну енергію обертання з використанням гравітаційної взаємодії, на фіг. 2 і 3 наведені загальні види двох варіантів пристрою по реалізації цього способу.

Спосіб прямого перетворення теплової енергії в механічну енергію обертання (фіг. 1) полягає в тому, що використовують різницю енергетичного змісту двох відокремлених просторових областей, заповнених газом або рідиною з різними температурами нагріву Т ₁ і Т _2. Лінія розмежування А-А цих областей щодо горизонталі при заповненні їх однорідними середовищами (наприклад, газом) може бути довільною. В даному випадку просторова область, розташована вище і лівіше лінії А-А, має температуру Т ₂ заповнює її середовища (газу або рідини) вищу, ніж температура Т ₁ середовища в просторової області, розташованої відносно цієї лінії правіше і нижче. У лінії розмежування А-А просторових областей встановлюють ротор 1, що має можливість вільного обертання навколо горизонтальної осі О. До ротора рівномірно по окружності прикріплюють однакові радіальні зв'язку 2, виконані з матеріалу з великими показниками температурного коефіцієнта лінійного розширення, на кінцях яких встановлюють вантажі 3, мають однакову масу. Термочутливі зв'язку 2 в просторової області з більш високою температурою Т ₂ за рахунок теплового розширення мають велику довжину в порівнянні зі зв'язками, що знаходяться в просторовій області з меншою температурою Т ₁ середовища. Відповідно і видалення R ₂ вантажів 3 від осі Про ротора в просторової області з високою температурою Т ₂ значніше, ніж видалення R ₁ вантажів від тієї ж осі О в просторової області з меншою температурою Т _1.

Отже, перший із зазначених вантажів створить обертовий момент FR _2, а другий FR ₁ (де F вага вантажу). Оскільки R ₂ більше ніж R _1, то і крутний момент FR ₂ першого вантажу буде більше крутного моменту FR _1, створюваного другим вантажем. При цьому, в даному випадку сумарна величина обертаючих моментів всіх вантажів, розташованих в просторової області з більш високою температурою по ліву сторону від вертикальної площини В-В, що проходить через вісь Про ротора 1, буде більше сумарної величини обертаючих моментів всіх вантажів, розташованих в просторової області з меншим рівнем температури праворуч від вертикальної площини В-В. Оскільки обертаючі моменти створюються силами тяжіння F, які впливають на вантажі, ці сумарні моменти по різні боки від вертикальної площини В-В будуть спрямовані в протилежні сторони. Ротор 1, встановлений з можливістю вільного обертання навколо осі О, буде здійснювати обертання в бік дії більшого за величиною сумарного крутного моменту, в даному випадку, наведеному на фіг. 1 проти руху годинникової стрілки.

Зазначений спосіб перетворення теплової енергії в механічну енергію обертання може бути здійснений в пристрої, що містить гравітаційно-теплової перетворювач енергії, два варіанти яких наведено на фіг. 2 і 3.

Пристрій для прямого перетворення теплової енергії в механічну енергію обертання, наведене на фіг. 2, має встановлений на горизонтальному валу 4 ротор 1, до радіальних виступам якого під прямим кутом до них рівномірно по колу прикріплені зв'язку у вигляді термобиметаллический пластин 2, на кінцях яких закріплені вантажі 3. Ротор 1 за допомогою вала 4 встановлений на опорі 5, яка розташована всередині ємності 6, заповненої рідиною до рівня А-А, температура якої Т ₁ в даному випадку нижче температури Т ₂ навколишнього газу (повітря). Ротор 1 частково занурений в рідину 7 і частина його зв'язків 2 розташована в рідини, а інші зв'язку знаходяться в середовищі навколишнього газу. У всіх термобиметаллический пластин 2 активні і пасивні шари звернені відповідно в одну сторону або в сторону осі ротора, або в протилежну сторону.

Пристрій для перетворення енергії, зображене на фіг. 3, аналогічно до наведеного вище з відзнакою у виконанні зв'язків 2, які виконані у вигляді термобиметаллический пружин, при цьому у всіх у них активні і пасивні шари звернені відповідно в одну сторону щодо осі ротора. Кожна з термобиметаллический пружин 2 одним кінцем прикріплена до ротора 1, а іншим кінцем жорстко пов'язана з вантажем 3. термобиметаллический пружини свити з дроту або смуги великої довжини, а тому вони забезпечують найбільшу лінійне розширення або стиснення при зміні температури і мають жорсткість, достатню для утримання вантажів 3 при обертанні ротора. З цією метою можуть додатково застосовуватися прикріплені до ротора радіальні стрижні 8, які є напрямними при радіальних переміщеннях вантажів і передають на ротор, що обертає. Ротор 1 зі зв'язками 2 частково поміщений в ємність 6 з рідиною 7, температура якої відрізняється від температури навколишнього газу (повітря).

ПРИСТРІЙ ДЛЯ ПЕРЕТВОРЕННЯ ЕНЕРГІЇ працює наступним чином

У пристрої, наведеному на фіг. 2, приймається, що активний шар кожної термобиметаллический пластини 2 з більш високим температурним коефіцієнтом лінійного розширення звернений в сторону осі Про ротора, а пасивний шар в протилежну сторону. При нерухомому роторі 1 знаходяться всередині ємності 6 термобиметаллический пластини 2 під впливом низької температури міститься в ємності рідини 7 зігнуті в бік осі Про ротора і вантажі 3 знаходяться на мінімальній відстані R ₁ від осі О. термобиметаллический пластини, розташовані над рівнем А-А рідини в навколишнього газовому середовищі з більш високою температурою, під впливом теплового розширення зігнуті в сторону від осі ротора і відповідно збільшують відстань від осі Про пов'язаних з ними вантажів. Для початку роботи пристрою ротор 1 повертають приблизно на чверть обороту в сторону, в яку він повинен обертатися під час роботи. При цьому ротор приводиться в неравновесное положення, оскільки вантажі 3, що знаходяться по різні боки від вертикальної площини В-В, що проходить через вісь Про ротора, будуть перебувати на різній відстані від осі О, а отже, створювати відносно цієї осі різні за величиною і напрямком обертаючі моменти під впливом сил тяжіння F.

У положенні, показаному на фіг. 2, вантажі, що знаходяться зліва від вертикальної площини В-В в зв'язку з поворотом ротора на чверть обороту проти годинникової стрілки, розташовуються на більшій відстані R ₂ від осі О і створюють під впливом сил тяжіння більший за величиною крутний момент у порівнянні з вантажами, що знаходяться на меншій відстані R1 від осі О. Під впливом різниці сумарних величин обертаючих моментів, створюваних усіма вантажами, ротор 1 в даному випадку буде обертатися проти годинникової стрілки. Нагрівання термобиметаллический пластин 2 в газовому середовищі і охолодження їх при знаходженні в рідини відбувається поступово з відповідним їх вигином і переміщенні вантажів в радіальних напрямках. Вантажі найближче знаходитимуться до осі Про обертання ротора при виході з рідини (праворуч від вертикальної площини В-В) і найдалі при вході в рідину (зліва від площини В-В). У зв'язку з більш інтенсивним зміною температури нагріву термобиметаллический пластин в рідини в порівнянні з газовим середовищем, рівень А-А рідини розташовують нижче осі Про ротора, що підвищує надійність роботи пристрою. Цим забезпечується стійке обертання ротора і роботи пристрою під впливом сумарного крутного моменту, що виникає за рахунок дії сил тяжіння на вантажі, що знаходяться по різні боки від вертикалі В-В на різній відстані від осі обертання.

У тому випадку, коли у описуваного пристрою (фіг. 2) рідина 7 в ємності 6 має більш високу температуру в порівнянні з навколишнім газовим середовищем, працездатність пристрою забезпечується за рахунок установки термобиметаллический пластин з розташуванням їх активного шару з більш високим температурним коефіцієнтом лінійного розширення в сторону від осі Про ротора і зверненням пасивного шару з меншим температурним коефіцієнтом лінійного розширення в бік осі Про ротора. При цьому умови роботи пристрою не будуть відрізнятися від описаних вище, оскільки нагрівання термобиметаллический пластин 2 в рідини 7 призведе до наближення вантажів 3 до осі Про ротора, а охолодження пластин при проходженні газового середовища над поверхнею рідини перемістить вантажі на більшу відстань від осі обертання.

Пристрій для перетворення енергії, що містить термобиметаллический елементи у вигляді пружин (фіг. 3) працює точно і, як і наведене вище на фіг. 2, з тією лише різницею, що довжина термобиметаллический елементів 2 за рахунок виконання їх у вигляді пружин істотно збільшується, що відповідно збільшують амплітуду змін їх лінійних розмірів при різній температурі нагріву і підвищує за рахунок цього навантажувальну здатність пристрою.

Для здійснення способу перетворення енергії і забезпечення роботи відповідних пристроїв можуть, зокрема, використовуватися термальні води, що надходять з кондиціонерів турбін циркуляційні води, що відходить від будь-яких видів топок гарячий газ. Не виключено і використання різниці температур води в водоймах і холодного зовнішнього повітря в зимових умовах, гарячого повітря або прямого сонячного нагріву разом з охолоджувальною водою в жарких районах та ін. Пристрій має єдиний рухливий елемент-ротор, що знімає необхідність постійного нагляду за ним під час роботи і гранично спрощує експлуатацію. Все це забезпечує повною мірою досягнення мети винаходу.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб прямого перетворення теплової енергії в механічну енергію обертання, що полягає в тому, що застосовують ротор, який розміщують з можливістю вільного обертання на горизонтальному валу, встановлюють по його окружності за допомогою термочутливих зв'язків вантажі з можливістю зворотно-поступального переміщення в радіальних напрямках і забезпечують протилежне за знаком зміна температури нагріву зв'язків, розміщених діаметрально протилежно щодо осі ротора, що відрізняється тим, що використовують дві суміжних просторових області, які заповнюють газом або рідиною з різною температурою нагріву, у лінії розмежування цих областей розміщують вал ротора, а термочутливих зв'язку виконують у вигляді термобиметаллический елементів і забезпечують їх можливість переміщення з однієї просторової області в іншу суміжну область при обертанні ротора.

2. Пристрій для прямого перетворення теплової енергії в механічну енергію обертання, що містить гравітаційно-теплової перетворювач енергії, виконаний у вигляді ротора, вал якого встановлений горизонтально на опорах з можливістю вільного обертання і на якому через однакові зв'язку, що володіють властивістю зміни лінійних розмірів в радіальних напрямках при зміні температури, встановлені рівномірно по колу однакові за масою вантажі з можливістю зворотно-поступального переміщення разом зі зв'язками в радіальному напрямку, при цьому на траєкторії руху останніх розміщені кошти нагрівання та охолодження, що відрізняється тим, що зв'язки вантажів виконані у вигляді термобиметаллический елементів, на кінцях яких закріплені вантажі, при цьому кошти нагріву і охолодження виконані у вигляді суміжних ємностей, заповнених газом або рідиною з різною температурою, а вісь ротора розміщена у лінії розмежування суміжних ємностей.

3. Пристрій за п.2, що відрізняється тим, що термобиметаллический елементи виконані у вигляді пластин, кожна з яких прикріплена до ротора під кутом до його радіальному виступу, а іншим вільним кінцем пов'язана з вантажем, при цьому активні і пасивні шари всіх термобиметаллический пластин звернені відповідно в одну сторону або в сторону осі ротора, або в протилежну сторону.

4. Пристрій за п.2, що відрізняється тим, що термобиметаллический елементи виконані у вигляді кручених або гвинтових пружин, кожна з яких одним кінцем прикріплена до ротора, а іншим кінцем пов'язана з вантажем, при цьому активні і пасивні шари всіх термобиметаллический пружин звернені відповідно в одну сторону щодо осі ротора.

Версія для друку
Дата публікації 13.02.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів