Тепловой двигатель

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 1 03 G 7 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3757709/25-06 (22) 21.06.84 (46) 15.09.86. Бюл. № 34 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) П. П. Пашкявичюс, К. М. Рагульскис, P. — Т. А. Толочка и Ж. Л. Базарас (53) 621.486 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 336421, кл. F 03 G 7/06, 1959.

Патент США № 4246754, кл. 60 — 527, опублик. 1981. (54) (57) ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий коробчатый корпус, в котором размещены две камеры соответственно с горячей и холодной средами, с установленными в каждой камере и над каждой из них по одному шкиву, которые связаны между собой кольцеобразным тепловым элементом из сплава с термомеханической памятью, причем два шкива соединены между собой дополнительной кинематической связью, отли„„SU„„1257277 А1 чаюи ийся тем, что, с целью повышения удельной мощности, он дополнительно снабжен расположенным под углом к осям шкивов подпружиненным натяжным направляющим роликом, на шкивах выполнены кольцевые канавки, тепловой элемент выполнен в виде установленной в этих канавках проволоки, намотанной на шкивы в несколько повторяющихся витков, каждым из которых, кроме последнего, последовательно охвачены установленный в камере с горячей средой шкив, установленный над этой камерой шкив, установленный в камере с холодной средой шкив и установленный над этой камерой шкив, последним витком последовательно охвачены те же шкивы, кроме последнего, и направляющий ролик, после которого конец последнего витка соединен с началом первого, а дополнительная кинематическая связь установлена между шкивами, расположенными соответственно в камере с горячей средой и над последней.

1257277

30

1

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к тепловым двигателям с твердым рабочим телом из сплава с термомеханической памятью формы, и может быть использовано для привода различных потребителей механической энергии.

Цель изобретения — повышение удельной мощности теплового двигателя.

Поставленная цель достигается за счет рационального размещения нагретых и охлажденных участков кольцевого рабочего элемента относительно охваченных им шкивов с учетом инерционности теплообменных процессов и за счет увеличения угла охвата шкивов рабочим элементом.

На чертеже изображена кинематическая схема предлагаемого теплового ..двигателя.

Тепловой двигатель содержит коробчатый корпус 1, в котором размещены две камеры 2 и 3 соответственно с горячей и холодной средами. В камере 2 установлен шкив

4, в камере 3 — шкив 5, над камерой 2— шкив 6, а над камерой 3 — шкив 7. Шкивы

4 — 7 связаны между собой кольцеобразным тепловым элементом 8 из сплава с термомеханической памятью его укороченной формы. На шкивах 4 — 7 выполнены кольцевые канавки (не показаны). Тепловой элемент 8 выполнен в виде установленной в этих канавках проволоки, намотанной на шкивы 4 — 7 в несколько повторяюшихся витков. Каждым витком элемента 8, кроме последнего витка, последовательно охвачены шкивы 4 — 7. На корпусе 1 установлен под углом к осям шкивов 4 — 7 натяжной направляющий ролик 9, подпружиненный для натяжения элемента 8 пружиной 10 растяжения. Последним витком элемента 8 последовательно охвачены шкивы 4, 6 и 5 и направляющий ролик 9, после которого конец последнего витка элемента 8 соединен с началом первого его витка. Между шкивами 4 и 6 установлена дополнительная кинематическая связь в виде кольцеобразной нерастяжимой ленты 11, обернутой вокруг катушек 12 и 13, прикрепленных соответственно к шкивам 4 и 6, при этом диаметр катушки 12 меньше диаметра катушки 13.

Тепловой двигатель работает следующим образом.

Температура горячей среды в камере 2 постоянно поддерживается выше температуры структурного превращения сплава с термомеханической памятью, из которого выполнен элемент 8, а температура холодной среды в камере 3 — ниже указанной. Первоначально шкивы 4 — 7 приводятся во вращение от внешнего источника энергии в указанном на чертеже стрелками направлении.

Участки теплового элемента 8, сбегающие со шкива 7, входят в камеру 2 с горячей средой, а те участки, которые сбегают со шкива 6, входят в камеру 3 с холодной средой. Нагревающиеся в горячей среде участки через определенное время достигают температуры структурного превращения, а охлаждающиеся участки наоборот отдают тепло холодной среде и их температура снижается до температуры структурного превращенния. 3а вре мя от входа в камеры 2 и 3 до начала структурного превращения как нагревающиеся, так и охлаждаюшиеся участки проходят расстояние, зависящее от интенсивности теплообменного процесса между горячей, холодной средами и тепловым элементом 8, а также от внешней нагрузки. Перечисленные параметры, а также глубина погружения шкивов 4 и 5 в камеры 2 и 3 подобраны таким образом, что элемент 8 приобретает температуру структурного превращения не ранее соприкосновения участков теплового элемента 8 со шкивами 4 и 5, т.е. момента набега нагретых и охлажденных участков на соответствующие шкивы. Таким образом, структурное превращение нагретых участков происходит уже при движении этих участков в контакте со шкивом 4 и далее в интервале между шкивами 4 и 6, а охлажденных— соответственно при движении в контакте со шкивом 5 и в интервале между шкивами 5 и

7. Вследствие структурного превращения нагретые участки элемента 8 укорачиваются, проявляя эффект термомеханической памяти. В этих участках возникают восстанавливающие напряжения и создаваемое ими усилие передается от шкива 4 к шкиву 6.

Так как шкивы 4 и 6 связаны между собой нерастяжимой лентой 11, то в результате действия усилия, создаваемого тепловым элементом 8, в противоположной ветви кольцеобразной ленты 11 возникает растягивающее усилие, которое также действует на шкивы 4 и 6. Так как диаметры шкивов 4 и 6 равны, а диаметр катушки 13 больше диаметра катушки 12, то в итоге действия усилий теплового элемента 8 с одной стороны и ленты 11 с другой, относительно оси шкива

6 возникает вращающий момент, который приводит шкив 6 во вращение против часовой стрелки. Вместе с ним в указанных стрелками направлениях движутся также и кинематически связанные шкивы 4, 5 и 7. Нагретые участки теплового элемента 8, перемещаясь от шкива 4 к шкиву 6, под действием восстанавливающих напряжений сжимаются (восстанавливают свою форму), а охJ лажденные участки, перемещаясь от шкива

5 к шкиву 7, растягиваются (деформируются под действием внешних усилий). Ролик 9 направляет элемент 8 от последнего его витка к первому и обеспечивает движение участков элемента 8 по кольцевой траектории. Пружина 10 обеспечивает одинаковое натяжение всех витков элемента 8. В результате перемещения теплового элемента 8 в камеру 2 с горячей средой входят новые участки эле1257277

Составитель Л. Тугарев

Редактор А. Ревин Техред И. Верес Корректор В. Бутяга

Заказ 4896/29 Тираж 447 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

3 мента 8, которые нагреваются в ней при набеге на шкив 4 до температуры структурного превращения. При перемещении от шкива 4 к шкиву 6 они сжимаются (восстанавливают свою форму) и вышеописанным образом создают вращающий момент, приводящий шки4 вы 4 — 7 в движение. Так как тепловой элемент 8 выполнен в виде кольца, то одни его участки непрерывно нагреваются в камере

2, а другие охлаждаются в камере 3 и таким образом поддерживается непрерывное вращательное движение шкивов 4 — 7.