Тепловой двигатель

 

i: ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий рабочие элементы из материала с термомеханической памятью, прижатые к горячим и холодным дуговым контактам теплообменников и соединенные с валом отбора мощности, отличающийся тем, что, с целью повыщения удельной мощности КПД путем интенсификации процесса теплообмена , рабочие элементы выполнены в виде тепловых труб, заполненных капиллярным материалом, пропитанным жидким теплоносителем, установленных вдоль образующих двух цилиндров, расположенных один относительно другого под тупым углом с возможностью вращения вокруг своих осей, а термомеханическая память рабочих элементов выражена в их максимальном изгибе при расположении на внутренней стороне тупого угла между образующими цилиндров и в минимальном их изгибе при расположении на внешней стороне этого угла. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что горячий и холодный контакты соединены соответственно с горячим и холодным теплообменниками дополнительно установленными тепловыми трубами.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ЗЕ1 F 03 G 706

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю

Оч 3

Ю

Cb фие1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3449421/24-,06 (22) 19.04.82 (46) 30.11.83. Бюл. № 44 (72) П. А. Наджарян, К. П. Оганесян, Е. Б. Адамян и P. P. Сафарян (53) 621.486 (088.8) (56) 1. Патент ФРГ № 1288363, кл. 88 d 7/06, опублик. 1969.

2. Заявка ФРГ № 2723332, кл. F 03 G 7/06, опублик. 1978. (54) (57) 1; ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий рабочие элементы из материала с термомехайической памятью, прижатые к горячим и холодным дуговым контактам теплообменников и соединенные с валом отбора мощности, отличающийся тем, что, с целью повышения удельной мощности

КПД путем интенсификации процесса тепÄÄSUÄÄ 1057706 A лообмена, рабочие элементы выполнены в виде тепловых труб, заполненных капиллярным материалом, пропитанным жидким теплоносителем, установленных вдоль образующих двух цилиндров, расположенных один относительно другого под тупым углом с возможностью вращения вокруг своих осей, а термомеханическая память рабочих элементов выражена в их максимальном изгибе при расположении на внутренней стороне тупого угла между образующими цилиндров и в минимальном их изгибе при расположейии на внешней стороне этого угла.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что горячий и холодный контакты соединены соответственно с горячим и холодным теплообменниками дополнительно установленными тепловыми трубами.

1057706

15

45

1

Изобретение относится к машиностроению, а именно к тепловым двигателям, в которых для получения механической энергии используются тепловые деформации рабочих элементов из бинарных сплавов с термомеханической памятью формы, например из сплава титан — никель.

Известен тепловой двигатель, содержащий рабочие элементы из материала с термомеханической памятью, соединенные с валом отбора мощности, и теплообменник (1).

Недостатками данного двигателя являются переменное направление вращения вала отбора мощности и низкая удельная мощность, обусловленная отсутствием развитых поверхностей теплообмена и низкой величиной теплового потока, передаваемого теплоносителями рабочему элементу в условиях, когда агрегатное состояние теплоносител я не из м ен я ется.

Наиболее близким по достигаемому результату к предлагаемому является тепловой двигатель, содержащий рабочие элементы из материала с термомеханической памятью, прижатые к горячим и холодным дуговым контактам теплообменников и соединенные с валом отбора мощности. В указанном двигателе обеспечено однонаправленное вращение вала отбора мощности за счет взаимодействия рабочих элементов с неподвижным кулачком (2).

Однако удельная мощность известного двигателя низка по тем же причинам, что и у первого двигателя.

Цель изобретения — повышение удельной мощности и КПД.

Указанная цель достигается тем, что в тепловом двигателе, содержащем рабочие элементы из материала с термомехайической памятью, прижатые к горячим и холодным дуговым контактам теплообменников и соединенные с валом отбора мощности, рабочие элементы выполнены в виде тепловых труб, заполненных капиллярным материалом, пропитанным жидким теплоносителем, установленных вдоль образующих двух цилиндров, расположенных один относительйо другого под тупым углом с возможностью вращения вокруг своих осей, а термомеханическая память рабочих элементов выражена в их максимальном изгибе при расположении на внутренней стороне тупого угла между образующими цилиндров и в минимальном их изгибе при расположении на внешней стороне этого угла.

30 нии, а выполнение последних в виде тепловых труб и установка дополнительных тепловых труб позволяет резко интеягифицировать процесс теплообмена и за счет этого повысить удельную мощность двигателя.

На фиг. 1 изображен предлагаемый двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 вид по стрелке А на фиг. 1 на дуговые контакты, по которым скользят торцы рабочих элементов; .на фиг. 3 — разрез Б — Б на фиг. 1 с видом на рабочие элементы в разных фазах их тепловых деформаций.

Двигатель содержит рабочие элементы 1 выполненные в виде тепловых труб из материала с термомеханической памятью, например из сплава титана и никеля (54 — 56% никеля, остальное титан), заполненных капиллярным материалом 2, пропитанным жидким теплоносителем. Рабочие элементы 1 установлены в продольных пазах на стенках цилиндров 3 и 4, которые, в свою очередь, установлены в подшипниках 5, оси которых образуют тупой угол.

Рабочие элементы 1 прижаты своими торцами к горячим и холодным дуговым контактам 6 и 7 теплообменников, а противоположными концами соединены через цилиндр 3 с валом 8 отбора мощности.

Для уменьшения тепловых потерь рабочие элементы 1 снаружи могут быть покрыты гибким теплоизолирующим материалом.

Термомеханическая память рабочих элементов 1 выражена в их максимальном изгибе при расположении на внутренней стороне тупого угла между образующими цилиндров (верхнее положение рабочих элементов на фиг. 1 и 3) и в минимальном их изгибе при расположении на внешней стороне этого угла (нижнее положение рабочих элементов на фиг. 1 и 3).

Дуговые контакты 6 и 7 представляют собой концы дополнительно установленных тепловых труб 9 и 10, которыми эти контакты соединены соответственйо с горячим и холодным теплообменяиками 11 и 12.

Тепловой двигатель работает следующим образом.

В результате взаимодействия с горячим дуговым контактом 6 рабочих элементов 1 проявляется эффект термомеханической памяти последних и они изгибаются, приводя во вращение цилиндры 3 и 4 в направлении, указанном на чертеже стрелкой.

Кроме того, горячий и холодный контакты соединены соответственно с горячим и холодным теплообменниками дополнительно установленными тепловыми трубами.

При таком выполнении двигателя обеспечивается однонаправленное вращение цилиндров за счет изгиба и выпрямления рабочих элементов при их нагреве и охлаждеРабочие элементы 1 вращаются вместе с цилиндрами 3 и 4, скользя своими торцами по дуговым контактам 6 и 7. Максимальный изгиб рабочих элементов 1 достигается при их расположении на внутренней сторойе тупого угла между образующими цилиндров 3 и 4, т. е. при верхнем положении рабочих элементов (фиг. !

1057706

Составитель Л. Туга рев

Редактор М. Рачкулинец Техред И. Верес Корректор A. Ференц

Заказ 9548/39 Тираж 501 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий

I 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 и 3) . При дальнейшем вращении рабочие элементы 1 начинают взаимодействовать с холодным угловым контактом 7 и, охлаждаясь в результате проявления эффекта термомеханической памяти, выпрямляются, развивая на цилиндрах 3 и 4 окружное усилие в направлении их вращения. Минимальный угол изгиба рабочих элементов 1 достигается при их расположении на внешней стороне тупого угла между образующими цилиндров 3 и 4, т. е. при .10 нижнем . положении рабочих элементов (фиг. 1 и 3). Далее цикл работы двигателя повторяется. В результате деформации в разных направлениях одновременно двух групп рабочих элементов 1 создается ста5 бильный по величине крутящий момент на валу двигателя.

Введение тепловых труб в конструкцию предлагаемого двигателя позволяет передавать к его рабочим элементам сконцентрированный поток тепловой энергии от теплообменников с большой поверхностью, что обеспечивает компактность двигателя и увеличение его удельной мощности и КПД.

Кроме того, предлагаемый двигатель обеспечивает однонаправленное вращение вала отбора мощности и может работать от любых источников тепла, в том числе с использованием небольшой естественной разницы температур или промышленных тепловых отходов.