Tepelný motor

Číslo patentu: E 16340

Dátum: 22.12.2008

Autor: Loidl Walter

Je ešte 10 strán.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

0001 Predkladaný vynález sa týka tepelného motora, najmä pre prevádzkovanie snízkymi teplotami na zužitkovanie solárneho tepla,odpadového tepla z biologických alebo priemyselných procesov alebo podobne,sprinajmenšom dvomi piestovými jednotkami, ktoré každá obsahujú dilatačnú kvapalinu, nachádzajúcu sa pod tlakom predpätia, ktorá pri zmene teploty mení svoj objem a tým pohybuje piestom, prostriedkami na individuálne ovládateľné privádzania tepla kdilatačnej kvapaline každej jednotky valec-piest ariadiacim zariadením, ovládajúcim prostriedky privádzania tepla, aby sa každá dilatačná kvapalina dala zohriať a ochladiť a aby sa tým pohybovalo piestami.0002 Podobný tepelný motor je známy z US 5 916 140. Účinné dilatačné kvapaliny vyžadujú často určitý tlak predpätia, aby sa vželanom rozsahu prevádzkových teplôt ukázal istý priznačný koeficient rozťažnosti. Príklad pre toto je kvapalný oxid uhličitý, ktorý pri normálnom tlaku cca 60 - 70 bar pri ohriatí z 20 °C na 30 °C zmení svoj objem na približne 2,2-násobok.0003 US 5 916 140 zverejňuje rôzne varianty, aby sa dilatačná kvapalina vjednotkách valec-piest natlakovala na potrebný tlak predpätia. Na jednej strane sú navrhované kovové alebo plynové pružiny, aby sa piesty dostali predpätie v smere proti dilatačnej kvapaline. Pomocou takejto od dráhy závislej sily pružiny sa však nedá dosahovať tlak predpätia, nezávislý od pohybu piesta. Na strane druhej je mechanická väzba dvojice jednotiek valec-piest opísaná cezkľukový hriadeľ alebo zostavu v konštrukčnom usporiadaní typu boxer, čím zakaždým vysúvajúci sa piest udržiava tlak predpätia na dilatačnú kvapalinu zasúvajúceho sa piesta. Takáto tuhá väzba však predpokladá, že fázy ohrevu a ochladzovania sú približne rovnako dlhé, pretože príliš pomaly sa zasúvajúci piest by bránil vysúvajúcemu sa piestu v jeho pohybe, čo by malo za následok straty na účinnosti, alebo by príliš pomaly sa vysúvajúci sa piest vytváral príliš malý tlak predpätia na to, aby bolo zaručené prevádzkovanie.0004 V US 5 916 140 sa ako riešenie hore uvádzaného problému navrhuje fázu ochladzovania zrýchliť čo najrýchlejším odvádzanim tepla, takže bude vždy kratšia ako fáza ohrievania. Toto sa však v praxi sotva dá zrealizovať,pretože práve pri využívaní solárneho tepla treba počítať so silne premenlivým privádzaním tepla. Takto môže napríklad pre ohrev kvapalného oxidu uhličitého z 20 °C na 30 °C na poludnie byt k dispozícii teplota privádzaného tepla 70 °C a tým teplotný rozdiel 40 - 50 °C, naproti čomu pre ochladzovanie z 30 °C na 20 °C - aj pri nútenom ochladzovaní studenou vodou steplotou 5 °C - existuje teplotný rozdiel iba 15 - 25 °C, čím sa dá očakávať dvakrát tak dlhá fáza ochladzovania, ako je fáza ohrievania. Na druhej strane môže vranných a večerných hodinách úroveň teplôt solárneho zariadenia byť napríklad iba 30 40 °C, čím sa dokonca dá rátať sdlhšou fázou ohrievania ako je fáza ochladzovania.0005 Tento vynález si kladie preto za cieľ, vytvorit tepelný motor úvodom spomenutého druhu, ktorý bude aj pri silne kolísajúcom privádzaní tepladosahovať vždy dobrú účinnosť. Tento ciel sa v zmysle vynálezu dosahuje tým, že piesty všetkých jednotiek valec-piest sú natlakované spoločnou kvapalinou stlakom predpätia, aby sa vytváral spoločný tlak predpätia na dilatačné kvapaliny, riadiace zariadenie je vybavené tlakomerom pre tlak predpätia ariadiace zariadenie riadi fázy ohrievania afázy ochladzovania prostriedkov privádzania tepla vzávislosti od nameraného tlaku predpätia, aby sa tietoudržali v rámci vopred zadaného rozsahu.0006 Týmto spôsobom sa dosahuje premenlivá, dynamická väzba jednotiek valec-piest. Riadenie pohybu piesta v závislosti od tlaku predpätia zabráni na jednej strane na základe nepotrebného vysokého tlaku predpätia vyvolanému zhoršeniu účinnosti tohto stroja a zaručí na druhej strane neustále potrebný tlak predpätia pre dilatačnú kvapalinu. Výsledkom toho je, že aj pri meniacich sa okolitých podmienkach sa dosahuje neustále optimálne0007 Zvlášť výhodná forma uskutočnenia tohto tepelného motora z vynálezu vykazuje prinajmenšom tri jednotky valec-piest a vyznačuje sa tým,že riadiace zariadenie počet týchto jednotiek valec-piest, ktoré sa vjednom momente nachádzajú vo fáze ohrievania, zvýši oproti počtu jednotiek valecpiest, ktoré sa v tom istom momente nachádzajú vo fáze ochladzovania, ak tlak predpätia poklesne pod vopred zadaný rozsah azníži ho, ak tlak predpätia prekročí tento vopred zadaný rozsah. Tým sa môže prevádzkovanie prispôsobovať na zvlášť silne kolísajúce okolité podmienky. Napríklad môže byť vteplotne slabých ranných alebo večerných hodinách nejakého solárneho zariadenia prevádzkovaných približne rovnako veľa jednotiek valec-piest vo fáze ohrievania avo fáze ochladzovania, naproti tomu stoja vpoludňajšej horúčave menej rýchlo sa ohrievajúce jednotky valec-piest oproti viacerým pomaly sa ochladzujúcim jednotkám valec-piest.0008 Podľa ďalšieho znaku tohto vynálezu môže riadiace zariadenie kvôli jemnému nastaveniu skracovat alebo predlžovať tiež každú jednotlivú fázu ohrievania a/alebo fázu ochladzovania, aby sa tlak predpätia udržal vrámci0009 Ako dilatačná kvapalina sa môže v zásade použit každá v technike známa kvapalina so zodpovedajúcim príznačným koeficientom tepelnej rozťažnosti. Najmä je priaznivé, ak dilatačná kvapalina - ako je to už známe z US 5 916 140 - obsahuje kvapalný oxid uhličitý a tlak predpätia je väčší alebo rovný tlaku skvapalnenia oxidu uhličitého pri pracovnej teplote. Kvapalný oxid uhličitý sa na základe svojho vysokého koeficientu tepelnej rozťažnosti priizbovej teplote mimoriadne hodí pre prevádzkovanie tepelného motoravrozsahu nízkych teplôt pri využívaní solárneho tepla, odpadového tepla z biologických alebo priemyselných procesov alebo podobne. Okrem toho sa tým oxid uhličitý, vznikajúci vspaľovacích procesoch, môže privádzať na opätovné využitie, pri ktorom sa nevyvoláva žiadny skleníkový efekt, škodlivý pre životné prostredie. Tepelný motor z vynálezu predstavuje podľa tohto tiež istý prínos ksekvestrácii (odstraňovaniu) C 02 šetriacej životné prostredie v zmysle procesu Carbon Dioxide Capture and Storage (CSS).0010 Aj kvapalina vytvárajúca predpätie môže byt v podstate akéhokoľvek druhu, napríklad tlakový vzduch. Ako kvapalina vytvárajúca predpätie je však najmä výhodná hydraulická kvapalina, čo dáva silovú aspolahlivú tlakovú väzbu. Svýhodou je pri tomto hydraulický okruh kvapaliny vytvárajúcej predpätie vybavený pružným medzizásobníkom, takže pri operáciách prepínania alebo pri individuálnych skráteniach alebo predĺženiach fáz ohrievania alebo fáz ochladzovania môžu byt prechodne absorbované0011 Natlakovanie piestov kvapalinou vytvárajúcou predpätie môže prebehnúť najrôznejšími spôsobmi, napriklad mechanickým naviazaním separátnych hydraulických valcov kvapaliny vytvárajúcej predpätie na jednotky valec-piest. Prednostne sú piesty jednotiek valec-piest hned vytvorené ako dvojčinné piesty, na ktorých jednej strane pôsobí dilatačná kvapalina a na ich druhej strane kvapalina vytvárajúca predpätie, čo dáva mimoriadne jednoduchú konštrukciu.0012 Aj výstupná väzba pracovného výkonu, vykonávaného týmito jednotkami valec-piest, môže prebehnúť ľubovoľným spôsobom, známym z techniky, ktorý zohľadňuje spravidla nesínusové priebehy a rôzne dĺžky fáz zdvihových pohybov jednotlivých piestov, napríklad pomocou nábojov s voInobežkami, planétových prevodoviek, mechanizmov rohatka/západka atď. Najmä priaznivé je hydraulická výstupná väzba pohybovej práce tým, že každá jednotka valec-piest poháňa jeden pracovný piest avšetky pracovné piesty pôsobia na jednu spoločnú pracovnú kvapalinu hydraulickej záťaže.

MPK / Značky

MPK: F01K 27/00, F01K 25/02, F01B 25/00, F01B 29/10, F01B 21/02

Značky: tepelný, motor

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/18-e16340-tepelny-motor.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Tepelný motor</a>

Podobne patenty