Магнитно-тепловой двигатель

 

1. МАГНИТНО-ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ , содержащий корпус сустановленными в нем постоянным магнитом и ротором в виде полого тела вращения из термомагнитного силава, проходящим через зоны нагрева и охлаждения, отличающийся тем, что, с целью поБыщения КПД и быстроходности двигателя, ротор выполнен в виде расположенных по окружности и скрепленных между собой тепловых труб, фитили которых выполнены из пористого термомагнитного сп.ава. 2. Двигатель по п. I, отличающийся тем, что полости тепловых труб заключепы между двумя усеченными конусами из немагнитного материала, расположенными один внутри друго1Ч) и скрепленными собой теилоизол11ру|они-1ми радиальными иерегородками . сл со 4 СО ОО оо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК з(511 F 03 G 7 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3427153/25-06 (22) 23.04.82 (46) 30.05.84. Бюл. № 20 (72) A. I I. Николайчук (53) 621.363 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 590476, кл. F 03 G 7/02, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР № 649877, кл. F 03 G 7/00, 1976. (5Ф) (57) 1. МАГНИТНО-ТЕПЛОВОИ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий корпус с установленными в нем постоянным магнитом и ротором в виде полого тела вращения из термомагнитного сплава, проходящим через зоны

„„SU„„1094983 нагрева и охлаждения, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и быстроходности двигателя, ротор выполнен в виде расположенных по окружности и скрепленных между собой тепловых труб, фитили которых выполнены из пористого термомагнитного сп1ава.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что полости тепловых труб заключены между двумя усеченными конусами из немагнитного материала, расположенными один внутри другого и скрепленными между собой теплоизолнруloùèìè радиальными llcрегородками.

1094983

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам преобразования тепловой энергии в механическую с использованием зависимости магнитных свойств термомагнитных сплавов от температуры вблизи их точки Кюри, и может быть применено при создании быстроходного магнитнотеплового двигателя.

Известен магнитно-тепловой дви атель, содержащий корпус с окном на боковой поверхности и с установленным в корпусе вблизи окна постоянным магнитом, ротор в виде полого тела вращения из термомагнитного сплава и поддон с жидкостью для охлаждения ротора (1).

Недостатками устройства являются невозможность использования для нагрева ротора тепловой энергии жидкого или газообразного теплоносителей, невозможность регулировки скорости вращения ротора и его реверса, а также недостаточные КПД и быстроходность двигателя, обусловленные медленным протеканием процессов подвода и отвода тепла к монолитному ферромагнитному ротору.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является магнитно-тепловой двигатель, содержащий корпус с установленными в нем постоянным магнитом и ротором в виде полого тела вращения из термомагнитного сплава, проходящим через зоны нагрева и охлаждения.

В этом двигателе обеспечивается преобразование в механическую энергию тепловой энергии жидких и газообразных теплоносителей за счет наличия охватывающих ротор проточных горячего и холодного теплообменных коллекторов, а также регулирование скорости вращения и реверс ротора за счет возможности поворота и фиксации положения магнита относительно зон нагрева и охлаждения (2) .

Однако КПД и быстроходность этого двигателя недостаточны- как из-за медленного подвода и отвода тепла к монолитному ротору, так и вследствие потерь тепла, обусловленных недостаточной теплоизоляцией между участками ротора, находящимися в зонах нагрева и охлаждения.

Целью изобретения является повышение

КПД и быстроходности двигателя.

Указанная цель достигается тем, что в магнитно-тепловом двигателе, содержащем корпус с установленными в нем постоянным магнитом и ротором в виде полого тела вращения из термомагнитного сплава, проходящим через зоны нагрева и охлаждения, ротор выполнен в виде расположенных по окружности и скрепленных между собой тепловых труб, фитили которых выполнены из пористого термомагнитного сплава.

Полости тепловых труб заключены между двумя усеченными конусами из немагнитного материала, расположенными один внутри другого и скрепленными между собой

55 лаждающего ротор воздуха. Для подачи воздуха в газогенератор служит вентилятор (не показан) . Для подачи охлаждающего воздуха через окна 21 также может быть установлен вентилятор. теплоизолирующими радиальными перегородками.

При таком выполнении двигателя существенно увеличивается интенсивность теплообмена между зоной нагрева и термомагнитными элементами ротора, составляющими пористый слой тепловой трубы, и уменьшается бесполезный перенос тепла по ротору из зоны нагрева в зону охлаждения, что способствует увеличению КПД и быстроходности двигателя.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого двигателя, разрез; на фиг. 2 — вид на двигатель сверху в зоне расположения магнита.

Двигатель содержит корпус 1 с укреплен15 ным в нем постоянным магнитом 2 и ротором 3, установленным в корпусе на подшипниках 4. Ротор 3 выполнен в виде наружного усеченного конуса 5 и внутреннего усеченного конуса 6, вставленных один в

20 другой. Оба конуса 5 и 6 изготовлены из немагнитного материала и скреплены между собой теплоизолирующими радиальными перегородками 7. Конусы 5 и 6 и перегородки 7 образуют расположенные по окружности и скрепленные между собой тепловые трубы прямоугольного сечения с равновеликими и герметичными полостями, фитили 8 которых установлены на наружном конусе 5, изготовлены из термомагнитного сплава и имеют пористую структуру. Постоянный магнит 2 установлен в районе зоны 9 кон3о денсации тепловых труб с небольшим зазором со стороны фитиля 8.

Для обдува горячим газом расположенных снизу ротора зон 10 испарения тепловых труб напротив этих зон расположен входной патрубок 11 устройства 12 обдува, имеющий

35 внутренние стенки 13 и наружные стенки 14, образующие лабиринтное уплотнение с кольцевыми пластинами 15 и 16, закрепленными на роторе 3. Для выхода отработанных горячих газов после обдува зон 10 испарения тепловых труб служит выходной патрубок 17, 49

У строиство 12 обдува закреплено на корпусе 1 подвижно с возможностью поворота на определенный угол относительно постоянного магнита 2 по направлению вращения ротора 3 и против его вращения.

Устройство 12 обдува соединено с источником горячего газа работающим на жидком или газообразном топливе газогенератором 18, вход которого через теплообменник

19 соединен с входным фильтром 20. Для предварительного подогрева, подаваемого

s0 в газогенератор воздуха, теплообменник 19 соединен с выходным патрубком 17 устройства 12 обдува.

В корпусе выполнены окна 21 для ох1094983

4и2 2

Магнитно-тепловой двигатель работает следующим образом.

При пуске двигателя горячие газы подаются в патрубок 11 из газогенератора 18, обдувают зоны 10 испарения тепловых труб и отводятся через выходной патрубок 17 в теплообменник 19, а из него в атМосферу.

Устройство обдува при пуске двигателя установлено таким образом, что производится подогрев зон испарения тепловых труб, которые расположены под центром постоянного магнита 2 и последующих по направлению вращения ротора (на фиг. 2 заштрихованы).

Так как тепловые трубы обладают высокой теплопроводностью и незначительным градиентом температур между зоной испарения

15 и зоной конденсации, то фитили 8 в зонах конденсации за минимальный промежуток времени нагреваются до температуры выше точки Кюри для примененного в фитилях термомагнитного сплава. Нагревшись выше 2р точки Кюри, термомагнитный сплав теряет свои магнитные свойства, и фитили 8 тепловых труб, заштрихованных на фиг. 2, перестают удерживаться магнитным полем постоянного магнита 2, равновесие между ротором 3 и MarHHTOM 3 нарушается, и ротор 25 поворачивается на некоторый угол по часовой стрелке, при этом в зону действия потока горячего газа попадают поочередно тепловые трубы, подтягиваемые постоянным магнитом 2. Таким образом, вращение ротора 3 происходит непрерывно. При увеличении частоты вращения ротора 3 устройство обдува несколько смещают навстречу направлению вращения .(против часовой стрелки), создавая некоторое опережение зоны начала нагрева зон испарения тепловых труб для сохранения неизменным местоположения зоны, где теряются магнитные свойства фитилей 8, относительно постоянного магнита 2.

Охлаждение зон 10 испарения тепловых труб, вышедших при вращении ротора 3 из устройства 12 обдува, производится воз- 40 духом через окна 21 в корпусе 1 за счет естественной циркуляции или принудительно с помощью вентилятора (не показан). С увеличением скорости вращения ротора 3 скорость теплообмена в тепловых трубах возрастает за счет более интенсивного возврата конденсата в зоны испарения 10 под дейтсивме центробежных сил. Увеличение или уменьшение скорости вращения ротора 3 производится увеличением или уменьшением температуры подводимого газа, увеличением или уменьшением количества топлива и воздуха, подводимых в газогенератор 18 или смещением устройства 12 обдува по направ- лению вращения ротора 3 или в обратном направлении. Для изменения направления вращения устройство 12 обдува смещают в сторону, противоположную направлению вращения ротора 3 на такой угол, при котором выходной патрубок 17 расположится напротив средней части постоянного магнита 2.

Применение тепловых труб, обладающих высокой теплопроводностью, позволит быстро изменить направление вращения ротора.

Использование тепловых труб, обладающих высоким КПД и скоростью передачи тепловой энергии, и постоянного магнита, например, изготовленного из порошка сплава кобальта с самарием, позволит получить значительный крутящий момент на валу двигателя, повысить КПД и быстроходность двигателяя.

Для выработки горячего газа пригодно любое низкосортное топливо, а так как сгорание его в газогенераторе происходит сравнительно медленно и полностью, уменыпится содержание вредных примесей, выбрасываемых в атмосферу.

Нагрев зон испарения тепловых труб можно производить и другими источниками тепла, например, электронагревательными устройствами, встроенными внутрь тепловых труб или воздухом, продуваемым через тепловой аккумулятор, накопление тепловой энергии в котором производится с помощью солнечной энергии, что совершенно исключит засорение окружающей среды вредными выбросами.

ВНИИПИ Заказ 3568/21

Тираж 465 Подписное

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4