Тепловой двигатель

 

Изобретение относится к области преобразования тепловой энергии геотермальных вод, солнечных водонагревателей и др. возобновляемых энергоисточников в механическую энергию и м.б. использовано в автономных солнечных энергетических установках, обеспечивающих водоподьем для пастбищного животноводства. Цель изобретения - повышение КПД, мощности и компактности. Рабочий элемент (РЭ) 2 19 3Z сл со со о 00 li Й/г./

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1330 41 (51)4 F 03 G 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

19

13

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4043878/25-06 (22) 13. 01. 86 (46) 15. 08. 87. Бюл. № 30 (71) Научно-производственное объединение "Солнце" АН ТССР (72) М.О.Халов (53) 621.486(088.8) (56) Патент США ¹ 3403238,кл.337-393, опублик. 1968.

Авторское свидетельство СССР № 1215435, кл. F 03 С 7/06, 1984. (54) ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к области преобразования тепловой энергии геотермальных вод, солнечных водонагревателей и др. возобновляемых энергоисточников в механическую энергию и м.б. использовано в автономных солнечных энергетических установках, обеспечивающих водоподъем для пастбищного животноводства. Цель изобре— тения — повышение КПД, мощности и компактности. Рабочий элемент (РЭ) 2

1ЗЗЮЗ4 выполнен прямолинейным, а его память выражена в уменьшении длины при нагреве. Упорный элемент 3 выполнен в виде полой цилиндрической штанги 16 с продольной прорезью 17 и первым радиальным держателем 18 РЭ 2. Второй держатель 20 РЭ 2 .пропущен через прорезь 17 и винтовую прорезь 22 маховика 21. Средство перемещения РЭ

2 через резервуары 13, 14 и 15 выполнено в виде соединенной с тягой

4 щеколды 19 и маховика 21. При перемещении РЭ 2 через резервуары 13, 14

1 и 15 происходит изменение длины РЭ

2 вследствие эффекта термомеханической памяти. Полученная механическая энергия затрачивается на подъем балластного груза. 30, вращение маховика 21 и на совершение полезной работы. Для усиления эффекта памяти и увеличения поверхности теплообмена кажцый РЭ 2 выполнен в виде набора проволок, соединенных на концах термазаклинивающими цанговыми зажимами из материала с. термомеханической памятью. 4 з.п. ф — лы„ 7 ил.

35

Изобретение относится к преобразованию тепловой энергии геатермальных вод, солнечных водонагревателей и других возобновляемых энергоисточников в механическую энер гию с использованием тепловых деформаций твердых рабочих элементов, обладающих термомеханической памятью формы, и может быть использовано при создании теплового двигателя, напркмер автономных солнечных энергетических установок, обеспечивающего водоподьем для пастбищного животноводства.

Целью изобретения является повышение КПД, мощности и компактности.

На фиг.1 схематически изображен предлагаемый двигатель, аксонометрия, с частичным разрезом по раоочему и упорному элементам; на фиг.2 разрез А — А на фиг.3; на фиг.3 — разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 — шлюзы перегородок между резервуарами, пав перечный разрез; на фкг.5 — разрез

В-В на фиг.4, вариант выполнения панговых зажимов рабочих элементов к уплотнений стенок резервуаров; на фиг.6 — разрез Г-Г на фиг.3 другой вариант выполнения цанговых зажимов рабочих элементов, шлюзов перегородок между резервуарами и уплотнений стенок резервуаров; на фиг.7 — вид

Д на фиг,6.

Тепловой двигатель (фкг.1 — 3) со— держит прямолинейные установленные в корпусе 1 рабочие элементы 2 из материала с термомеханической памя— тью формы, например из никелида ткта2 на. Память формы элементов 2 выражена в уменьшении длины при нагреве.

Рабочие элементы 2 одним концом соединены с упорным элсментом 3, а цругим посредством тяги 4 и переда— чи 5 — с валом 6 отбора мощности.

Передача 5 выполнена в виде редуктора 7, который соединен с тягой 4 посредством рычага 8 и храповика 9 со стопорам 10. Двигатель содержит также разделенные перегородками 11

v дополнительными перегородками 12 резервуары 13 с горячим теплоносите— лем, резервуарь; 14 с холодным теплоносителем и размещенные между ними рс зервуары — регенераторы 15 с тепло— носктелем, имеющим температуру, среднюю между температурами горячего и холодного теплоноскTc.ëåé. Упорный элемент 3 вьп»олнен в виде полой цилиндрической штанги 16 = продольной прорезью 17 ;» первыми радиальными цержателями 18 рабочих элементов 2.

Последние установлсны с возможностью перемещения через резервуары 13, 14 и

15. Средство перемещения рабочих элементов 2 через резервуары 13, 14 к 15 выполнено в виде соединенной с тягой 4 щеколды 19 с вторыми ра— дкальнымк держателями 20 раоачих э.-»емс»нтов 2, маховика 21 с винтовой прорезью 22 и yIIopHb:х планок 23. Тя— га 4, щеколда 19, штанга 16 к махо—

I»HK 21 концентрично установлены соот— ветственно друг в друге с возможностью крашения вокруг общей оси. Пекслда

19 установлена с возможностью продольбочий элемент 2 при деформации последнего возрастает) . Щеколда 19, скользя внутри штанги 16, опирается вторым держателем 20 рабочего элемента 2 об упорную планку 23. При этом линейное перемещение второго держателя 20 рабочего элемента 2 по винтовой прорези 22 маховика 21 вызывает вращение последнего. По завер— шении холостого хода второй держатель 20 рабочего элемента 2 застопоривается с маховиком 21 и штангой 16.

Накопленная маховиком 21 энергия, высвобождаясь, увлекает штангу 16 с щеколдой 19 в направлении вращения маховика 21. Это приводит к транспортированию рабочего элемента 2 через резервуар †регенерат 15 в резервуар

13 с горячим теплоносителем. При достижении температуры, при которой в результате проявления эффекта термомеханической памяти уменьшается длина рабочего элемента 2, в результате воспроизведения системой балластный груз 30 — рычаг 24 — направляющие рельсы 26 условий изотермического протекания сдвигового фазового превращения (нагрузка на рабочий элемент 2 при его деформации понижается) последний совершает рабочий ход. Полученная механическая энергия затрачи— вается на подъем балластного груза

30, вращение маховика 21 и на совершение полезной работы. Подвод энер— гии к потребителю осуществляется через рычаг 8, храповик 9 и редуктор

7. Аналогичное укàзанному взаимодействие винтовой прорези 22 маховика

21, щеколды 19 с держателем 20 рабочего элемента 2 и штанги 16 с держателем 18 рабочего элемента 2 приводит к раскручиванию маховика 21 в обратном направлении и перемещению рабо— чего элемента 2 через резервуар †регенератор 15 в резервуар 14 с холодным теплоносителем. Далее цикл повто25

Формул а изобретения

1. Тепловой двигатель, содержащий по крайней мере один установлен— ный в корпусе рабочий элемент из материала с термомеханической памятью формы, соединенный одним концом с упорным элементом, а другим посредсвом тяги и передачи — с валом отбора мощности, разделенные перегородками резервуары с горячим и холодным

3 1330341

4 ного перемещения относительно штанги

16 и маховика 21. Вторые держатели

20 рабочих элементов 2 пропущены через винтовую прорезь 22 маховика 21.

Упорные планки 23 установлены на корпусе 1 в крайних положениях вторых держателей 20 рабочих элементов

2 для ограничения перемещения последних. Двигатель снабжен рычагом 24 с регулировочными пазами 25 для соединения последнего с тягой 4, наклонными направляющими рельсами 26 со средством 27 регулирования наклона последних и установленным на рычаге

24 посредством катка 28 и на рельсах 26 посредством колес 29 с возможностью качения вдоль последних и рычага 24 балластным грузом 30. Перегородки 11 и 12 (фиг.4-7) между 20 резервуарами 13, 14 и 15 снабжены шлюзами в виде покрытых скользкой водонепроницаемой пленкой 31 поролоновых подушек 32 или в виде шторок

33 для пропуска рабочих элементов 2.

Каждый рабочий элемент 2 для усиления эффекта памяти и увеличения поверхности теплообмена выполнен в виде набора проволок 34, соединенных на концах термозаклинивающимися цанговыми зажимами 35 из материала с тер— момеханической памятью. Термозаклинивающиеся зажимы 35 необходимы для на— дежного крепления рабочих элементов

2 за счет обжатия последних при нагреве и обеспечения удобства замены проволок 34 (в случае их обрыва) с использованием эффекта раскрытия" зажимов 35 при их охлаждении. В стенках 35 резервуаров 13, 14 и 15 для пропуска рабочих элементов 2 выполнены пазы 37, уплотненные пластинами

38 с герметизирующими прокладками

39 (фиг.5) или поролоновыми подушками 32, покрытыми пленкой 31 (фиг.6) .

Двигатель работает следующим образом.

При попадании в резервуар 14 с ряется. холодным теплоносителем рабочий элемент 2 охлаждается до температуры, при которой последний в результате проявления эффекта термомеханической памяти становится легко деформируемым. Растягивающее усилие балластного груза 30 благодаря рычагу 24 и направляющим рельсам 26 передается рабочему элементу 2 в режиме,обеспечивающем изотермическое протекание холостого хода (нагрузка на ра7330341 теплоносителями и средство попеременного перемещения рабочего элемента через резервуары, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения КПД, мощности и компактности, рабочий элемент выполнен прямолинейным,. его память выражена в уменьшении длины при нагреве, упорный элемент выполнен в виде полой цилиндрической штанги с продольной прорезью и первым радиаль- 10 ным держателем рабочего элемента, а средство перемещения рабочего элемен— та через резервуары — в виде соединенной с тягой щеколды — с вторым радиальным держателем рабочего элемента, 15 маховика с винтовой прорезью и упорных планок, причем тяга, щеколда,штанга и маховик концентрично установлены соответственно друг в друге с. возможностью вращения вокруг общей gg оси, щеколда установлена с возможностью продольного перемещения относительно штанги и маховика, второй держатель пропущен через продольную прорезь штанги и винтовую прорезь маховика, а упорные планки установлены на корпусе в крайних положениях второго держателя для ограничения перемещения последнего.

2. Двигатель по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что он снабжен рычагом с регулировочными пазами для соединения последнего с тягой, наклонным направляющим рельсом со средством регулирования наклона послед— него и установленным на рычаге и рельсе с возможностью качения вдоль последних балластным грузом.

3. Двигатель по пп.1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем„ что он снабжен заполненным теплоносителем резервуаром-регенератором,размещенным между резервуарами с горячим и холодным теплоносителями, и дополнительной перегородкой для разделения резервуаров.

Двигатель по пп.1-3, о т л ич а ю шийся тем, что перегородки между резервуарами снабжены шлюзами для пропуска рабочего элемента.

5. Двигатель по пп.1-4, о т л ич а ю шийся тем, что рабочий элемент выполнен в виде набора проволок, соединенных на концах термозаклинивающимися цанговыми зажимами из материала с термомеханической памятью.

6- Б

1330341

Составитель Л.Тугарев

Техред N. оданич

Редактор Э.Слиган

Корректор Г. Решетник

Заказ 3561/36

Тираж 426 Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 11(— 35, Раушская наб„, д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Ужгород, ул.Проектная,4