Парожидкостной двигатель

в виде правой ветви канала П-образной формы с нагнетательным участком И обратным клапаном И имеющим сливное колено И всасывающий участок с обратным клапаном, рабочую жидкость, выполняющую одновременно роль жидкого поршня, И разделяющую среду, размещенную между рабочей И перекачиваемой насосом жидкостями, которая является инертной по отношению к рабочей И перекачиваемой жидкостям И не допускает их смешивания, а испаритель заполнен смесью пара рабочей жидкости И неконденсирующегося газа, отличающийся тем, что в верхней торцевой части испарителя установлена полая заглушка, имеющая с внутренней стороны продольные ребра, выполненные из материала стенок заглушки, в торцевую поверхность полой заглушки вмонтирован заправочный штуцер, внутри испарителя размещен подвижный по вертикали клапан, установленный с возможностью опирания снизу на ограничители его движения, выполненные из материала стенок испарителя, выполняющий роль распылителя рабочей жидкости, изготовленный из материала, стойкого к рабочей жидкости в диапазоне рабочих температур испарителя И выполненный в нижней части в виде шайбы диаметром, равным внутреннему диаметру нагнетательно-всась 1 вающей трубы с выступом вверх по периметру И с центральным коническим выступом вверх, имеющим цилиндрическое отверстие в центре,причем выступ по периметру ниже центрального конического выступа, а выступающая из клапана снизу трубка вставлена в отверстие центрального выступа плотной посадкой, рабочая жидкость представляет собой легкоиспаряющуюся диссоциирующую систему, содержащую 1 Т 2 О 4 с добавкой 1-3 мас. И более газа НО, разделяющая среда представляет собой герметичный полый свободный поршень, разделяющий рабочую жидкость И перекачиваемую жидкость, который размещен в правой ветви канала П-образной формы И вь 1 полнен из тяжелого пластического материала фторопласт-4, сливное колено гидравлического насоса выполнено из пластического гибкого материала, например, фторопласт-4, обратный клапан всасывающего участка гидравлического насоса размещен в удлинительной притертой трубке с боковым отверстием в верхней ее части, помещенной в вертикальную трубу, которая присоединена с помощью колена к правой ветви канала П-образной формы, в вертикальной трубе, выступающей своим верхним концом выше колена, размещен всасывающий поршень со штоком, к нижнему концу удлинительной притертой трубки присоединен наконечник, включающий предохранительное устройство,размещенный в корпусе наконечника поплавковый запорный орган с толкателем, размещенным в колпаке с каналом И пропускными отверстиями И седло, причем двигатель содержит штатив, кронштейны, амортизирующую подставку, прокладки, нагреватель,выполненный в виде нихромовой спирали, намотанной на размещенную непосредственно на поверхности испарителя асбестовую прокладку, или в виде емкости, размещенной на поверхности испарителя при использовании в качестве нагревающей жидкости циркулирующей горячей воды, корпус выполнен или из металла, или из нержавеющей стали, или покрыт с внутренней стороны стойким к агрессивным жидкостям материалом, или вь 1 полнен из молибденового стекла.Изобретение относится к энергетическому машиностроению И приборостроению, а именно к способам преобразования тепловой энергии в механическую, в частности устройствам преобразования низкопотенциальной тепловой энергии в механическую работу в процессе осуществления пароконденсационного термодинамического цикла в камере переменного объема с подвижной стенкой, И может быть использовано для привода различных машин И механизмов.Известен свободнопоршневой двигатель, выполняющий функцию насоса, в котором воплощена идея свободных поршней, содержащий корпус, герметизированный цилиндр с фиксатором, в котором размещен поршень на плотной посадке с инерционной массой,имеющий в верхней части полость, выполняющую роль газовой пружины, полость рабо 2чего тела, вытеснительный порщень, имеющий направляющий щток на плотной посадке,скользящее уплотнение, холодильник, нагреватель, регенератор, полость рабочего газа,опорную пружину, И пружину под инерционной массой, резиновые диски диафрагмы насоса, опору пружины, входной канал поступления воды, выходной канал воды, отверстие для слива воды, канал поступления топлива, камеру сгорания, канал выпуска отработанных газов 1.В этом двигателе цилиндр используется в качестве элемента, передающего МОЩНОСТЬ,который выполнен исключительно легким, а порщень выполнен исключительно массивным. В этом случае порщень действует как опора, оставаясь практически неподвижным, а вытеснительный порщень и цилиндр перемещаются свободно. В этом исполнении двигатель возможно использовать в качестве привода гидронасоса.Двигатель работает следующим образом. Двигатель помещают в емкость с водой таким образом, чтобы канал поступления воды был полностью погружен в воду. При этом отверстие для слива воды из полости насоса перекрыто заслонкой. Выходной канал воды сообщается по трубопроводу с заполняемой емкостью. При поступлении топлива непосредственно через форсунку в камеру сгорания происходит сгорание газовоздушной смеси и передача тепловой энергии через стенку камеры сгорания рабочему телу,заполняющему полость над вытеснительным порщнем, подпорщневую полость, полость газовой пружины, полость рабочего тела. Под действием тепловой энергии рабочее тело над вытеснительным порщнем расщиряется и под его давлением перемещается вь 1 теснительный порщень вниз. Направляющий щток вытеснительного порщня, плавно перемещаясь, погружается в полость газовой пружины, а так как он установлен плотной посадкой в полости газовой пружины, то из-за сжатия рабочего тела в этой полости происходит передача энергии движения вытеснительного порщня рабочему порщню, который перемещает инерционную массу вниз. В это время газообразное рабочее тело из подпорщневой полости выдавливается через холодильник, регенератор в полость над вытеснительным порщнем, забирая тепловую энергию сжатого в подпорщневой полости газообразного рабочего тела. Инерционная масса, надавливая на пружину, под инерционной массой передает свою энергию движения герметичному цилиндру, который, надавливая на опорную пружину,через опору пружины освобождает от контакта фиксатор с резиновыми дисками диафрагмы насоса. В это время вода из-под диафрагмы насоса поступает в объем насоса, а при обратном движении герметичного цилиндра вверх вода поступает через канал поступления воды в пространство между резиновыми дисками диафрагмы насоса и выталкивается из объема насоса через выходной канал в емкость сбора воды. При обратном движении вь 1 теснительного порщня газообразное рабочее тело над вытеснительным порщнем сжимается и вытесняется через регенератор и холодильник обратно в подпорщевую полость. Далее, при поступлении газовоздушной смеси в камеру сгорания и ее воспламенения происходит перемещение вытеснительного порщня вниз и рабочий цикл повторяетсяК недостаткам устройства следует отнести следующие 1) невозможность его использования при перекачке агрессивных жидкостей из-за использования в его конструкции металлических и резиновых деталей.Известно устройство под названием Тепловой двигатель, содержащий по крайней мере один корпус с размещенной в нем, частично заполненной легкокипящей текучей средой, рабочей камерой, и с размещенными в ее противоположных концах зонами испарения и конденсации с жесткими торцевыми стенками, одна из которых выполнена подвижной в виде порщня с углублением в его днище, а другая, расположенная в зоне испарения, покрыта изнутри капиллярно-пористым слоем и представляет собой дно вертикально установленного цилиндра с зоной испарения, размещенной в его верхней части. В качестве рабочего тела используется легкокипящая текучая среда, например фреон, спирт. В нижней части цилиндра расположены окна, имеющие сообщение через коллектор и картер с зоной конденсации и рабочей камерой 1.Устройство работает следующим образом. Поршень поднимается посредством кривошипно-шатунного механизма. В верхней мертвой точке поршень конденсатом среды,скопившейся на его днище, входит в соприкосновение с капиллярно-пористь 1 м слоем дна Цилиндра. В результате этого конденсат среды, находящийся на днище поршня, за счет капиллярных сил переходит в осушенный за предыдущий период капиллярно-пористый слой зоны испарения. К зоне испарения подводится от внешнего источника теплота, которая затрачивается на испарение легкокипящей текучей среды из капиллярно-пористого слоя. Давление паров легкокипящей текучей среды внутри Цилиндра в рабочей камере возрастает, и поршень под его действием опускается, передавая механическую энергию через кривошипно-шатунный механизм и вал внешней нагрузке. Движение поршня вниз сопровождается осушением капиллярно-пористого слоя. При подходе к нижней мертвой точке поршень открывает коллектор, где на внутренних стенках Цилиндра конденсируются пары легкокипящей среды, отдавая свою теплоту среде, охлаждающей коллектор, а образовавшийся при этом конденсат среды стекает по стенкам цилиндра и скапливается на днище поршня. Давление паров легкоиспаряющейся текучей среды в рабочей камере уменьшается. Поршень доходит до нижней мертвой точки. При этом капиллярнопористь 1 й слой полностью осушается за предыдущий период. Поршень начинает подниматься, а в рабочей камере в этот момент имеет место разряжение вследствие конденсаЦИИ паров среды. Далее Цикл работы теплового двигателя повторяется.К недостаткам устройства двигателя следует отнести 1) наличие кривошипношатунного механизма, который передает механическую энергию валу. Такая передача механической энергии приводит к большим затратам ее на трущихся деталях этого механизма 2) наличие картера, соединенного с коллектором, по которому стекает конденсат среды, по дополнительному трубопроводу приводит к тому, что конденсат среды имеет контакт со смазкой трущихся частей кривошипно-шатунного механизма, а это приводит к изменению химического состава среды и, при ее агрессивности, может привести к изменению ее свойств, а это отразится на текучести и испарительных свойствах среды 3) шарнирное соединение поршня с шатуном также приводит к затратам энергии на преодоление трения этих деталей.Известен парожидкостной двигатель, содержащий последовательно соединенные испаритель, парожидкостной канал, холодильник и рабочую трубу, частично заполненные рабочей жидкостью, образующей жидкий поршень. Испаритель со стороны, противоположной парожидкостному каналу, соединен с последним дополнительным трубопроводом, снабженным камерой и обратным клапаном, дополнительный трубопровод и камера которого заполнены смесью пара рабочей жидкости и неконденсирующихся в диапазоне рабочих температур газов. Для подвода к испарителю теплового потока используется нагреватель, например газовая горелка. Парожидкостной канал и дополнительный трубопровод заключены в теплоизолирующую оболочку 2.Парожидкостной двигатель работает следующим образом. Тепло нагревателя подводится к испарителю и находящаяся в нем рабочая жидкость закипает, часть ее испаряется и повышает давление в испарителе. Под действием давления в испарителе жидкий поршень перемещается в сторону рабочей трубы, и одновременно парогазовая смесь из дополнительного трубопровода и камеры через обратный клапан поступает в парожидкостной канал и далее в холодильник, образуя парогазовые пузырьки. При поступлении паров рабочей жидкости в холодильник происходит их конденсация. Расширение парогазовой смеси и конденсация паров приводит к понижению давления в испарителе и дополнительном трубопроводе, в результате чего жидкий поршень движется в обратном направлении к испарителю. При понижении давления рабочего тела пузырьки смеси неконденсирующихся газов являются очагами испарения в них окружающей рабочей жидкости и аккумулируют ее тепловую энергию. Испарение рабочей жидкости в объем пузырьков сопровождается ее охлаждением, в результате чего уменьшается количествотепла, передаваемого от рабочего тела окружающей среде в холодильнике И рабочей трубе. При возврате смеси жидкости и парогазовых пузырьков в испаритель по мере повь 1 шения давления пузырьки сжимаются и схлопываются, отдавая аккумулированную ими тепловую энергию. Далее весь процесс повторяется.К недостаткам двигателя следует отнести следующие 1) двигатель не обеспечен устройством, позволяющим изменять частоту колебаний жидкого поршня 2) регулирование потока тепловой энергии, поступающей в испаритель, осуществляется нагревателем, вь 1 полненнь 1 м в виде газовой горелки, что не обеспечивает дозирование поступающей энергии и не позволяет выполнить двигатель в компактном виде при использовании его в сочетании с насосом для перекачивания жидкостей 3) дополнительный трубопровод, за счет его соединения с парожидкостным каналом в точке над холодильником, не обеспечивает сохранение заданного количества неконденсирующегося газа в рабочей зоне двигателя за счет перехода части пузырьков в нагнетательно-всасывающую трубу, т.е. за счет их безвозвратных потерь.Наиболее близким по своей технической сущности является парожидкостной двигатель, содержащий последовательно соединенные испаритель с продольными ребрами с внешней стороны, парожидкостной адиабатический канал, холодильник, нагнетательновсась 1 вающую трубу, соединенную с клапанами гидравлическим насосом, образующие канал П-образной формы, причем испаритель, парожидкостной канал и холодильник заполнены рабочей жидкостью, выполняющей одновременно роль рабочего тела и жидкого поршня. А между рабочей и перекачиваемой насосом жидкостями в П-образном канале размещена промежуточная жидкость, инертная по отношению к рабочей и перекачиваемой жидкостям и не допускающая смешения с ними, плотность которой выше плотности рабочей и перекачиваемой насосом жидкости. Парожидкостной канал с внутренней стороны на границе с холодильником снабжен турболизатором, а испаритель с внутренней стороны имеет продольные ребра, покрытые слоем капиллярно-пористого материала, и при этом часть объема испарителя заполнена смесью пара рабочей жидкости и неконденсирующихся в диапазоне рабочих температур газов, при этом турбулизатор выполнен либо в виде кольцевых выступов с внутренней стороны парожидкостного канала на границе с холодильником, либо в виде нескольких решеток, установленных внутри парожидкостного канала в его поперечном сечении на границе с холодильником 3 .Парожидкостной двигатель работает следующим образом.Перед началом работы двигатель и насос заправляются рабочей и промежуточной жидкостями и перекачиваемой насосом жидкостью, а в испаритель вводится неконденсирующийся газ в количестве, составляющем часть объема испарителя. Затем к рабочему телу в испаритель подводится, а от холодильника отводится теплота. В испарителе тепло нагревающей среды передается рабочему телу в виде парогазовой смеси и жидкости. Парогазовая смесь нагревается, а жидкость рабочего тела после нагревания в результате кипения частично переходит в пар, что приводит к увеличению количества пара в испарителе и к увеличению в нем давления парогазовой смеси. Под действием давления парогазовой смеси рабочая жидкость перемещается по парожидкостному адиабатическому каналу и холодильнику. В месте с рабочей жидкостью по П-образному каналу перемещается промежуточная жидкость и перекачиваемая жидкость, которая открывает обратный клапан на нагнетательном патрубке насоса и вытесняется из него для дальнейшего использования. Процесс расширения парогазовой смеси над жидкостью в парожидкостном канале протекает по принципу затопленных парогазовых струй с образованием в жидкости в конце рабочего хода парогазовых пузырьков и образование значительного прогиба поверхности жидкости на границе раздела фаз с увеличением площади этой поверхности. Это позволяет интенсифицировать процесс конденсации отработанного пара в конце рабочего хода за счет увеличения теплообменной поверхности между паром и жидкостью при образовании конуса конденсации и парогазовых пузырьков. Интенсификация