PL224241B1 - Wielkogabarytowy cieplny silnik wyporowy z zewnętrznym spalaniem - Google Patents

Abstract

Wielkogabarytowy cieplny silnik wyporowy z zewnętrznym spalaniem zbudowany jest z wielkogabarytowego zbiornika (1), zamkniętego ruchomą wyporową platformą (2), Przestrzeń robocza wypełniona jest jednorazowo czynnikiem roboczym, gazem, do którego dostarczane jest ciepło z zewnętrznego spalania, zwłaszcza z wykorzystania energii słońca. Rozgrzany gaz rozpręża się, wypycha platformę wyporową (2), a uzyskaną energię mechaniczną można użyć do napędu dowolnej maszyny lub zamienić ją na inny rodzaj energii, np. potencjalną.

Description

Przedmiotem wynalazku jest wielkogabarytowy cieplny silnik wyporowy z zewnętrznym spalaniem dowolnego paliwa, zwłaszcza z wykorzystaniem energii słońca.

Znany jest silnik z zewnętrznym spalaniem wynaleziony i opatentowany w roku 1886 przez Roberta Stirlinga, który zamienia energię cieplną na mechaniczną bez procesu wewnętrznego spalania. Mankamentem silników opartych na tym rozwiązaniu jest konieczność instalowania dużych chłodnic do schładzania czynnika roboczego, którego stała ilość znajduje się w cylindrach oraz precyzja wykonania tych silników.

Celem wynalazku było opracowanie prostego w wykonaniu urządzenia i taniego sposobu przetwarzania energii cieplnej, zwłaszcza energii słońca w pracę mechaniczną, na przykład do napędzania przenośnego agregatu prądotwórczego.

Istotą cieplnego silnika wyporowego z zewnętrznym spalaniem, według wynalazku jest to, że stanowi go, wykonany z nierozciągliwego materiału, szczelny zbiornik powłokowy, wypełniony gazem jako czynnikiem roboczym i posiadający wbudowany zawór, przy czym kształt zbiornika w przekroju płaszczyzną pionową jest zasadniczo trapezem równoramiennym, w którym szersza podstawa trapezu stanowi dolną podstawę zbiornika, zaś na wysokości górnej podstawy trapezu, zbiornik jest wyposażony w sztywną platformę wyporową.

Korzystnie, platforma wyporowa jest trwale połączona ze zbiornikiem, połączeniem bezpośrednim.

Korzystnie, platforma wyporowa jest ruchomo połączona ze zbiornikiem, za pomocą wysuwanego rękawa, uformowanego w górnym obszarze zbiornika.

Korzystnie, powłoka zbiornika i platforma wyporowa, oprócz warstwy konstrukcyjnej, posiadają co najmniej warstwę selektywną spełniającą rolę absorbera i warstwę wymiennika ciepła.

Silnik pomimo wielkich gabarytów w przykładowym wykonaniu z folii z tworzyw sztucznych bez czynnika roboczego gazu, po zwinięciu charakteryzuje się małymi gabarytami, co umożliwia łatwe przewiezienie go w inne miejsce. Pomysł adresowany jest zwłaszcza dla odbiorców, w których otoczeniu brak jest jakiejkolwiek infrastruktury, a naturalnie występuje duże nasłonecznienie.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku w ujęciu schematycznym, na którym fig. 1 ukazuje przekrój silnika płaszczyzną pionową, fig. 2 ukazuje przekrój silnika płaszczyzną pionową podczas cyklu pracy z wypchniętą platformą wyporową.

Wielkogabarytowy cieplny silnik wyporowy z zewnętrznym spalaniem według wynalazku zbudowany jest z wielkogabarytowego szczelnego zbiornika powłokowego (1) wykonanego z nierozciągliwego materiału, który w przekroju płaszczyzną pionową, jest zasadniczo trapezem równoramiennym, w którym szersza podstawa trapezu stanowi dolną podstawę zbiornika. Zbiornik (1) na wysokości górnej podstawy trapezu jest zamknięty sztywną platformą wyporową (2), która jest bezpośrednio połączona w sposób trwały z wysuwanym rękawem (4), uformowanym w górnym obszarze zbiornika. Zbiornik (1) posiada wbudowany zawór (3).

Korzystnie powłoka zbiornika (1) i platforma wyporowa (2), oprócz warstwy konstrukcyjnej, posiadają co najmniej warstwę selektywną spełniającą rolę absorbera i warstwę wymiennika ciepła.

W innym wykonaniu silnika platforma wyporowa (2) może być połączona bezpośrednio w sposób trwały ze zbiornikiem (1) z pominięciem wysuwanego rękawa (4), wówczas ruch platformy wyporowej (2) będzie wypadkową ruchu całego zbiornika (1), którego powłoka może odkształcać się jedynie w kierunku ruchu platformy wyporowej (2).

Zasada działania wielkogabarytowego cieplnego silnika wyporowego z zewnętrznym spalaniem

Zadaniem wielkogabarytowego cieplnego silnika wyporowego z zewnętrznym spalaniem jest przemiana energii cieplnej na energię mechaniczną, zwłaszcza wykorzystując energię słońca i powietrza jako gazu roboczego.

Po ustawieniu silnika, zaworem (3) wypełniamy go gazem roboczym do określonego ciśnienia (p) zdolnego do zainicjowania założonej pracy. W przypadku wykorzystania energii słońca i powietrza jako gazu roboczego, czynność tą wykonujemy rano, gdy temperatura powietrza jest niska. W ciągu dnia energia słońca poprzez padające promienie słoneczne na powierzchnię boczną zbiornika (1) i powierzchnię platformy wyporowej (2) zostają zamienione na energię cieplną, która ogrzewa zgromadzony w silniku czynnik roboczy, gaz (powietrze). Wraz ze wzrostem temperatury gazu (powietrza) rośnie jego ciśnienie (p1), jako że zbiornik (1) jest nieodkształcalny wzrastająca objętość gazu (powietrza) wypycha platformę wyporową (2), (fig. 2), a uzyskaną energię mechaniczną możemy wyPL 224 241 B1 korzystać do napędu dowolnej maszyny np. do napędu agregatu prądotwórczego lub zamienić ją na inny rodzaj energii. Wraz ze spadkiem dostarczanej energii z zewnętrznego spalania, w przypadku energii słońca będzie to jego niższe położenie, a następnie noc, czynnik roboczy, gaz (powietrze), którym wypełniony jest silnik będzie przez powłoki zbiornika (1) i platformy (2) oddawał ciepło na zewnątrz, spadnie jego temperatura, ciśnienie i objętość, a platforma wyporowa (2) wróci do położenia wyjściowego i cykl rozpocznie się od nowa, przy wykorzystaniu energii słońca, będzie to nowy dzień.

Claims (4)

1. Cieplny silnik wyporowy z zewnętrznym spalaniem, znamienny tym, że stanowi go, wykonany z nierozciągliwego materiału, szczelny zbiornik powłokowy (1), wypełniony gazem jako czynnikiem roboczym i posiadający wbudowany zawór (3), przy czym kształt zbiornika (1), w przekroju płaszczyzną pionową, jest zasadniczo trapezem równoramiennym, w którym szersza podstawa trapezu stanowi dolną podstawę zbiornika (1), zaś na wysokości górnej podstawy trapezu, zbiornik (1) jest wyposażony w sztywną platformę wyporową (2).

2. Cieplny silnik wyporowy według zastrz. 1, znamienny tym, że platforma wyporowa (2) jest trwale połączona ze zbiornikiem (1) połączeniem bezpośrednim.

3. Cieplny silnik wyporowy według zastrz. 1, znamienny tym, że platforma wyporowa (2) jest ruchomo połączona ze zbiornikiem (1), za pomocą wysuwanego rękawa (4), uformowanego w górnym obszarze zbiornika (1).

4. Cieplny silnik wyporowy według zastrz. 1 albo zastrz. 2, albo zastrz. 3, znamienny tym, że powłoka zbiornika (1) i platforma wyporowa (2), oprócz warstwy konstrukcyjnej, posiadają co najmniej warstwę selektywną spełniającą rolę absorbera i warstwę wymiennika ciepła.