Тепловой двигатель ермакова-канера

 

1. Тепловой двигатель, содержащий статор и ротор, взаимодействующие между собой посредством термочувствительных элементов из сплава с термомеханической памятью формы, нагреватель с линзовым концентратором излучения и охладитель, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, термочувствительные элементы выполнены в виде множества установленных по всей цилиндрической поверхности ротора с односторонним тангенциальным относительно ротора наклоном проволок , термомеханическая память которых выражена в изменении их длины, а статор выполнен в виде прозрачного для теплового излучения полого перфорированного цилиндра с шероховатой внутренней поверхностью , причем в отверстиях перфорации, обращенных к нагревателю, установлены линзы . 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что термочувствительные элементы выполнены из сплава, термомеханическая память которого выражена в знакопеременном изменении их длины. (Л со сд

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4СЮ F 03 G 702

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3580975/25-06 (22) 20,04.83 (46) 15. 01.85. Бюл. № 2 (72) Ю. Г. Ермаков и В. Ф. Канер (53) 621.486 (088.8) (56 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 909275, кл. F 03 G 7/06, 1982.

2. Авторское свидетельство СССР № 969956, кл. F 03 G 7/02, 1982. (54) ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ЕРМАКОВА-КАНЕРА. (57) 1. Тепловой двигатель, содержащий статор и ротор, взаимодействующие между собой посредством термочувствительных элементов из сплава с термомеханической памятью формы, нагреватель с линзовым концентратором излучения и охладитель, отличающийся тем, что, с целью упрощения

„„SU„„1134775 А конструкции, термочувствительные элементы выполнены в виде множества установленных по всей цилиндрической поверхности ротора с односторонним тангенциальным относительно ротора наклоном проволок, термомеханическая память которых выражена в изменении их длины, а статор выполнен в виде прозрачного для теплового излучения полого перфорированного цилиндра с шероховатой внутренней поверхностью, причем в отверстиях перфорации, обращенных к нагревателю, установлены линзы.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что термочувствительные элементы выполнены из сплава, термомеханическая память которого выражена в знакопеременном изменении их длины.

1134775

1

Изобретение относится к машино- и приборостроению, а именно, к устройствам для получения механической энергии, использующим расширение или сокращение тел, вызываемые изменением температуры, и может быть использовано для привода различных механизмов за счет энергии солнечного излучения.

Известен тепловой двигатель, содержаш,ий статор и ротор, взаимодействуюшие между собой посредством термочувствительного элемента из сплава с термомеханической памятью формы и подвижный солнцезащитный экран 11).

Недостатками этого двигателя являются сложность его конструкции, обусловленная наличием дополнительного механизма для преобразования возвратно-поступательного перемещения термочувствитель-. ного элемента во вращение ротора и солнцезащитного экрана, соединенного с этим механизмом системой рычагов, а также недостаточная мощность, обусловленная использованием для работы двигателя несконцентрированного излучения, наличием единственного термочувствительного элемента и совмещением в пространстве зон его нагрева и охлаждения.

Наиболее близким к предлагаемому является тепловой двигатель, содержаший статор и ротор, взаимодействующие между собой посредством силовых термочувствительных элементов из сплава с термомеханической памятью формы, нагреватель с линзовым концентратором излучения и охладитель (2) .

Этот тепловой двигатель по сравнению с другими более приспособлен к использованию солнечной энергии, однако сложность конструкции механизма преобразования поступательного перемещения термочувствительных элементов во вращение ротора снижает его надежность и повышает стоимость изготовления и эксплуатационные расходы.

Цель изобретения — упрощение конструкции.

Указанная цель достигается тем, что в тепловом двигателе, содержашем статор и ротор, взаимодействующие между собой посредством силовых термочувствительных элементов из сплава с термомеханической памятью формы, нагреватель с линзовым концентратором излучения и охладитель, термочувствительные элементы выполнены в виде множества установленных по всей цилиндрической поверхности ротора с одно-сторонним тангенциальным относительно ротора направлением проволок, термомеханическая память которых выражена в изменении их длины, а статор выполнен в виде прозрачного для теплового излучения полого перфорированного цилиндра с шероховатой внутренней поверхностью, причем в от5

ЗО

2 верстиях перфорации, обращенных к нагревателю, установлены линзы.

Кроме того, термочувствительные элементы выполнены из нлава, термомеханическая память которого выражена в знакопеременном изменении их длины.

Такое техническое решение обеспечивает надежную работу одновременно многих термочувствительных элементов как при нагреве, так и при охлаждении, и при этом содержит минимальное количество простейших конструктивных элементов.

На фиг. 1 представлен двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез Л вЂ” А на фиг. 1; на фиг. 3 — узел 1 на фиг. 2. (зона взаимодействия элементов ротора и статора двигателя).

Двигатель содержит статор 1, выполненный в виде прозрачного для теплового излучения полого перфорированного цилиндра с шероховатой внутренней поверхностью 2. В отверстиях 3 перфорации статора 1, обращенных к нагревателю (источнику излучения Q) установлены линзы 4.

Остальные отверстия 3, открытые для доступа воздуха из окружающей среды, образуют охладитель. Полый цилиндр статора 1 выполнен; например, из стекла или прозрачной пластмассы и снабжен крышками 5, выполненными в виде подшипников скольжения, а также фланцем 6 для закрепления на месте применения. Внутри статора

1 установлен ротор 7, взаимодействующий со статором 1 посредством силовых термочувствительных элементов 8 из сплава с термомеханической памятью формы. Термочувствительные элементы 8 выполнены в виде множества установленных по всей цилиндрической поверхности ротора 7 с односторонним тангенциальным относительно ротора 7 направлением проволок из сплава, термомеханическая память которого выражена в знакопеременном изменении их длины, например из сплава Мп — 15 /ц Ni (по массе). При этом длина проволочных элементов 8 при температуре ниже + 110 С номинальная, при + 120 C их длина на 5—

10 /о больше номинальной, а при температуре выше + 130 длина элементов 8 снова равна номинальной.

Ротор 7 содержит металлический или пластмассовый корпус 9, который закреплен с помощью шпонки 10 на выходном валу 11, который установлен в крышках 5 статора 1, являющихся подшипниками скольжения, с возможностью вращения. Выходной вал 11 предназначен для соединения с устройством — потребителем механической энергии вращения.

Тепловой двигатель работает следующим образом.

При воздействии на статор 1 теплового излучения Q, например солнечной радиации (на фиг. 2 показано параллельными стрел1134775

Составитель Л. Тугарев

Редактор К. олошук

К. В Техред И. Верес Корректор И. Муска

Заказ 10057/33 Тираж 996 Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., a. 4/5

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

3 ками); которое свободно (или с MHHHMBJIbным поглощением) проходит через прозрачный для него полый цилиндр, термочувствительные элементы 8 нагреваются до температуры несколько ниже + 110 С. При этом часть излучения Q фокусируется линзами 4 и нагревает отдельные участки термочувствительных элементов 8 до температуры выше + 130 С. Это приводит к проявлению эффекта термомеханической памяти обратимого знакопеременного изменения длины элементов 8. Нагрев до + 120 С приводит к удлинению элементов 8 на 5 — 10%, и последние упираются своими торцами в шероховатую поверхность 2 с усилием до 30—

50 кгс/мм, отталкивая ротор 7 от статора

1 и вызывая этим поворот ротора 7 и соединенного с ним выходного вала 11 на угол до 18 — 36 .

Дальнейшее повышение температуры (выше + 130 С) элементов 8 приводит к их укорочению до первоначальной длины. Вследствие поворота ротора 7 нагретые ранее участки элементов 8 выходят из зоны фокального пятна линз 4 и охлаждаются до температуры ниже + 110 С, а на их место приходят другие участки элементов 8, которые также претерпевают трансформацию при нагреве выше + 130 С, описанную выше. Охлаждаемые участки элементов 8, проходя диапазон температур от + 130 С до +110 С ввиду проявления эффекта обратимого знакопеременного формоизменения при + 120 C вновь удлиняются и, упираясь в шероховатую поверхность 2 статора 1, сообщают ротору 7 дополнительный крутящий момент, после чего при температуре ниже + 110 С возврашаются к первоначальной длине. Интенсивному и быстрому нагреву участков

5 элементов 8, таким образом, способствуют линзы 4, фокусирующие тепловой поток Q, а интенсивному охлаждению участков элементов 8 способствует интенсивный подсос воздуха из окружающей среды через сво10 бодные от линз 4 отверстия 3 в полом цилиндре, который возникает при вращении ротора 7. Повышение частоты врашения ротора 7, а следовательно, и вала 11 обеспечивается высокой скоростью формоизменения «запоминающего» сплава со знакопеременным эффектом памяти формы, который проявляется в виде изменения длины проволочных элементов 8 из сплава марганец— никель.

Таким образом, практически вся масса проволочных термочувствительных элементов 8 одновременно участвует в сообшении крутящего момента ротору 7, а следовательно, и выходному валу 11, что позволяет получить значительную выходную мощность.

Использование изобретения позволит упростить конструкцию тепловых двигателей с термочувствительными элементами из сплава с термомеханической памятью формы, расширить область их применения, снизить трудоемкость изготовления, а также повысить надежность и долговечность.