Тепловой двигатель

3. Тепловой двигатель по п. 1, отличающийся тем, что ось вращения по Крайней мере одной из кольцевых обечаек выполнена с возможностью Изменения как величины угла между нею и осью вращения соседней кольцевой обечайки, так и направления плоскости,в которой лежит этот угол.4. Тепловой Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что Термочувствительные спицы опор осей вращения кольцевых обечаек выполнены в виде камер переменного объема, заполненных средой, изменяющей свой объем при изменении температуры, и оборудованных боковыми стенками, выполненными в виде сильфонов из сплава с тепловым эффектом запоминания формы.5. Тепловой двигатель по п. 3, отличающийся тем, что оси вращения соседних кольцевых обечаек соединены друг с другом посредством шлицевых и карданных сочленений таким образом, что ось вращения первой кольцевой обечайки механически соединена с осью вращения последней кольцевой обечайки и оси вращения всех кольцевых обечаек образуют в плане многоугольник, а паропроводы первой и последней кольцевых обечаек механически и гидравлически сообщены между собой посредством общих для них емкостей переменного объема.6. Тепловой двигатель по п. 1 или 3, отличающийся тем, что оси вращения соседних кольцевых обечаек последовательно соединены друг с другом посредством шлицевых и карданных сочленений таким образом, что образуют в плане плоскую двойную спираль.7. Тепловой двигатель по п. 1 или 5, отличающийся тем, что каждая из кольцевых обечаек гидравлически и механически сообщена с соседними обечайками таким образом,что их общий паропровод образует замкнутую тороидальную спираль, каждый виток которой механически и гидравлически сообщен с соседними витками с помощью общих емкостей переменного объема с торцевыми стенками из капиллярно-пористого материала и боковыми стенками из сплава с тепловым эффектом запоминания формы.Применение как преобразователь возобновляемой энергии солнечной радиации в тепловую и механическую энергию для привода вала отбора мощности. Использование в гелиотехнике и в аграрной энергетике, в частности, в автономных водонагревательных и насосных системах, например, для капельного полива сельскохозяйственных культур и в системах водоснабжения для производственных и бытовых нужд агропромышленного комплекса.Известны тепловые двигатели по патентам Российской Федерации 1, 2. Аналоги имеют корпус и установленный в нем на осях барабан, торцевые стенки которого установлены под углом друг к другу и связаны посредством термочувствительных элементов в виде проволок, изменяющих длину при изменении температуры, изготовленных из сплава с тепловым эффектом запоминания формы (СЗФ). Недостатком этих аналогов является низкая производительность и небольшой к.п.д.Известен также тепловой двигатель по патенту Республики Беларусь 3, который вь 1 полняет функцию насоса, преобразующего низкопотенциальную тепловую энергию в механическую работу. Этот тепловой двигатель имеет корпус и рабочую камеру, снабженную неподвижной и подвижной (поршневой) стенками и заполненную легкокипящей средой. Недостатком этого аналога является сжимаемость газовой рабочей среды и воз 2вратно-поступательное движение исполнительного Механизма, что снижает эффективность работы теплового двигателя.Недостатки аналогов в том, что они передают тепловые потоки небольшой плотности с большими потерями тепла и малой мощностью.Прототипом является тепловая труба, реализующая способ работы устройства по патенту Российской Федерации 4. Тепловая труба выполнена в виде теплового двигателя и имеет корпус и эксцентрично установленные в нем (с возможностью одновременного вращения) наружную и внутреннюю Кольцевые обечайки, одна из которых снабжена внутренним кольцевым паропроводом. Этот паропровод механически и гидравлически сообщен посредством капиллярно-пористых торцевых стенок с равномерно размещеннь 1 ми по окружностям кольцевых обечаек емкостями переменного объема, заполненными быстроиспаряющейся жидкостью в качестве рабочего тела. В зонах подвода и отвода тепла в открытых капиллярах капиллярно-пористых торцевых стенок емкостей переменного объема данного устройства происходит испарение и конденсация соответственно рабочей среды и за счет мощных капиллярных сил, возникающих на менисках, идет процесс сжатия и расщирения соответственно этих замкнутых емкостей и, как следствие, вращение соединяющих их кольцевых обечаек со значительным крутящим моментом.Однако прототип имеет ряд существенных недостатков, связанных с постоянством величин эксцентриситета и его угла наклона относительно горизонтальной плоскости, что создает неудобство в эксплуатации, ограничивает величину крутящего момента и требует подключения устройства к системе слежения за солнцем.Технической задачей полезной модели является повыщение эффективности и автономности работы устройства, увеличение его крутящего момента и к.п.д. при росте плотности потока солнечной радиации и изменении его направленности.Сущность полезной модели состоит в том, что по крайней мере одна из осей вращения кольцевых обечаек выполнена с возможностью перемещения относительно оси вращения соседней кольцевой обечайки, причем с возможностью изменения как величины их эксцентриситета и его угла наклона относительно горизонтальной плоскости, так и угла между этими осями вращения и наклона плоскости этого угла относительно той же горизонтальной плоскости, и снабжена опорой с термочувствительными спицами, а емкости переменного объема оснащены боковыми стенками, образованными термоэлементами в виде гофр из СЗФ, изменяющих величину щага при изменении температуры, и сообщены друг с другом посредством щлангов с обратными клапанами.Технический результат в том, что нагрев и охлаждение термочувствительных спиц изменяет величины эксцентриситета осей вращения кольцевых обечаек и угла его наклона относительно горизонтальной плоскости или величины угла между этими осями и наклона его плоскости относительно той же горизонтальной плоскости. Это позволяет автоматически совмещать зону сжатия емкостей переменного объема с зоной подвода тепла и поддерживать пропорциональность разности степени сжатия и расщирения емкостей переменного объема величине падающего на устройство потока тепла. Кроме того, происходит явление сложения капиллярных сил, возникающих в торцевых капиллярно-пористых стенках емкостей переменного объема, и сил, создаваемых боковыми стенками тех же емкостей, выполненных в виде гофр из СЗФ. Автоматическая установка устройства на максимальный крутящий момент при изменениях направления теплового потока и его плотности повыщает эффективность и автономность его работы и увеличивает к.п.д.На фиг. 1 изображен продольный разрез теплового двигателя первого варианта с изменяемым по величине и направлению эксцентриситетом между осями вращения соседних кольцевых обечаек.На фиг. 2, 3 и 4 изображены схемы наземной и морской установки теплового двигателя второго варианта при направлении теплового потока снизу вверх и поперечный разрез емкостей переменного объема этого двигателя с термосифонными тепловыми трубами соответственно.На фиг. 5 - продольный разрез теплового двигателя третьего варианта с изменяемым по величине И направлению плоскости расположения углом между осями вращения соседних кольцевых обечаек с радиальным расположением термочувствительных спиц.На фиг. 6 - продольный разрез теплового двигателя третьего варианта с изменяемым по величине и направлению плоскости расположения углом между осями вращения соседних кольцевых обечаек с осевым расположением термочувствительных спиц.На фиг. 7 и 8 - поперечный и продольный разрезы соответственно тороидальной разновидности теплового двигателя третьего варианта, изображенного на фиг. 5 и 6.На фиг. 9 - вид в плане на спиралевидную разновидность теплового двигателя третьего варианта, изображенного на фиг. 5 и 6.На фиг. 10 - вид в плане на тороидально-спиралевиднь 1 й паропровод емкостей переменного объема, тороидальной разновидности теплового двигателя третьего варианта,изображенного на фиг. 7 и 8.На фиг. 11 - поперечный разрез термоэлемента теплового двигателя.Тепловой двигатель (фиг. 1) имеет разъемный цилиндрический корпус 1 с концентратором 2 солнечной энергии и прозрачным покрытием 3, наружные кольцевые обечайки 4 с окнами 5 и осями вращения 6, внутренние кольцевые обечайки 7 с внутренними кольцевыми паропроводами 8 и осями вращения 9 и соединяющие эти обечайки емкости переменного объема 10. Емкости переменного объема 10 заполнены в качестве рабочей среды быстроиспаряющейся жидкостью и имеют торцевые капиллярно-пористые стенки 11 и боковые гофрированные стенки 12 из СЗФ. Оси вращения 9 имеют плавающую опору 13 с термочувствительными спицами 14, выполненными в виде емкостей переменного объема,закрепленных своими концами по окружности корпуса 1. Оси 6 и 9 устанавливаются перпендикулярно азимутальной плоскости движения Солнца по небосводу с помощью регулируемых опор корпуса 1. Емкости переменного объема 10 гидравлически сообщены между собой при помощи щланга 15 с обратными клапанами 16.Принцип работы заключается в следующем. Сконцентрированная лучистая энергия Солнца Е проникает через прозрачные покрытия 3 разъемного цилиндрического корпуса 1 и разогревает рабочие тела в емкостях переменного объема 14, обращенных к Солнцу. При этом рабочая среда, заключенная в емкостях переменного объема 14, находящихся в теневой зоне, естественно либо вынужденно охлаждается холодной водой или воздухом. За счет увеличения объема легкокипящей рабочей парожидкостной среды, содержащейся в емкостях переменного объема 14, находящихся с солнечной стороны, и удлинения щага гофр их термочувствительных боковых стенок, а также за счет противоположных процессов,происходящих в этих емкостях в теневой стороне, происходит автоматическая ориентация создаваемого ими при воздействии на оси 9 эксцентриситета осей 6 и 9 в направлении падающего теплового потока и установка величины этого эксцентриситета пропорционально плотности теплового потока, падающего на устройство в данный момент времени. Преобразователями энергии в нем служат емкости переменного объема 10, на торцевые стенки которых (после перераспределения в емкостях рабочей среды во время ориентации по направлению теплового потока и закрытия обратных клапанов 16 щланга 15) начинают действовать капиллярные силы жидкой быстроиспаряющейся рабочей среды, смачивающей открытые в сторону паропровода 8 капилляры капиллярно-пористых стенок 11. Они понижают внутреннее давление и сжимают емкости переменного объема 10 при уменьщении в них рабочей среды в результате ее интенсивного испарения в зоне нагрева. Им помогают силы, создаваемые в изгибах гофр боковых стенок емкостей переменного объема 10, изготовленных из СЗФ. Испаривщаяся в зоне нагрева рабочая среда перемещается в виде пара по паропроводу 8 в зону охлаждения, где конденсируется на расположенных в этой зоне более холодных менисках находящейся в капиллярах торцевых стенок 11 жидкости, увеличивая краевой угол смачивания и повыщая тем самым давление внутри жидкости, заключенной в охлажденных емкостях переменного объема 10. Если в зоне нагревасуммарные силы стремятся сжать находящиеся в этой зоне емкости 10, то в зоне охлаждения противоположно им направленные силы стремятся расширить эти емкости. В результате за счет равнодействующей этих сил на эксцентрично установленные Кольцевые обечайки 4 и 7 происходит их одновременное вращение на осях 6 и 9 соответственно. Сжимающиеся емкости 10 попадают в зону охлаждения, а расширяющиеся, в зону нагрева. Емкости переменного объема 10, непрерывно меняясь местами, заставляют обечайки вращаться.Таким образом, цикл непрерывно повторяется до тех пор, пока существует однонаправленный тепловой поток от солнечной радиации или иного источника энергии.Технический результат состоит в том, что оси 9 кольцевых обечаек 7 снабжены плавающими подвижными опорами 13, перемещаемыми с помощью термочувствительных спиц, выполненных, как и емкости переменного объема 10, в виде гофрированных сильфонов из СЗФ.В результате происходит автоматическое совмещение зоны нагрева (падения солнечной радиации) с зоной испарения (сжатия емкости переменного объема), обеспечиваются увеличение крутящего момента и автономность работы.На фиг. 2, 3 и 4 изображен 2-ой вариант теплового двигателя с нижним теплоподводом и термосифонными тепловыми трубами 17, наполовину заделанными внутрь емкостей переменного объема 10, и варианты его наземной и морской установки с использованием отражателя 18, экрана 19, поплавков 20 и вентилятора 21.Сущность полезной модели второго варианта в том, что емкости переменного объема имеют более развитую рабочую поверхность теплообмена. Технический результат - более интенсивный процесс нагрева и охлаждения находящейся в них рабочей среды, что повышает к.п.д. всего устройства.На фиг. 5 и 6 изображены тепловые двигатели 3-го варианта. У них оси 6 и 9 соседних кольцевых обечаек установлены под углом друг к другу с помощью щлицевых 22 и гибких карданных 23 сочленений за счет радиальных (фиг. 5) и осевых (фиг. 6) термочувствительных спиц, а каждая из кольцевых обечаек снабжена внутренним кольцевым паропроводом 8, сообщенным с общими для них емкостями переменного объема 10, через торцевые капиллярно-пористые стенки 11 этих емкостей.Сущность полезной модели третьего варианта - величина и направление плоскости расположения угла, образованного осями кольцевых обечаек, устанавливается при помощи воздействующих на эти оси (через сферические опоры 24, Шлицевь 1 е 22 и гибкие карданные 23 сочленения) результирующей силы, действующей на ось 9 со стороны термочувствительных спиц 14.Технический результат - двойное увеличение площади поверхности торцевых капиллярно-пористь 1 х стенок емкостей переменного объема при совмещении направлений теплового потока и плоскости расположения угла между осями соседних кольцевых обечаек,что позволяет увеличить мощность устройства при тех же его габаритах.На фиг. 7, 8 и 9 изображены тепловые двигатели, состоящие из соединенных друг с другом в виде замкнутого кольца (фиг. 7 и 8) и двойной плоской спирали (фиг. 9) соответственно модулей тепловых двигателей 3-го варианта с осями 6 и 9, установленных под углом друг к другу. На фиг. 10 изображен в плане паропровод 8 теплового двигателя,приведенного на фиг. 7 и 8, объединяющий все емкости переменного объема 10 и их торцевые капиллярно-пористые стенки 11. Этот паропровод выполнен в виде замкнутой тороидальной упругой спирали.Сущность изображенных на фиг. 7, 8 и 9 изобретений - создание безопорного безкорпускного плавающего теплового двигателя, способного одновременно и автономно нагревать и перекачивать воду, например, с помощью центрального перистальтического насоса 25