Тепловой двигатель

 

Изобретение может быть использовано при создании как первичных двигателей, потребляющих низкопотенциальную тепловую энергию, так и вторичных двигателей - утилизаторов отработанного тепла. Цепь изобретения - повышение удельной и равномерности вращения входного вала

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

C0LIWLJlHCTWECHHX

РЕСПУБЛИК

„„SU,„, 137029

А1 511 4 F 03 С 7/06

V ! ц

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ г7

Юб

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А STOPCKOlVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4109769/25"06 (22) 27.08.86 (46) 30.01.88. Бюл. У 4 (75) А.А.Белкин (53) 621.486(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1134777, кл. F 03 С 7/06, 1983.

Авторское свидетельство СССР

lP 1302012, кл. Г 03 С 7/06, 1984.

Х7

О

Я

Л

1с (54) ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение может быть использовано при создании как первичных двигателей, потребляющих низкопотенциальную тепловую энергию, так и вто/ ричных двигателей — утилизаторов отработанного тепла. Цель изобретения — повьппение удельной мощности и равномерности вращения входного вала

137 двигателя, Камера 23 подключена в противофазе относительно камеры 1 к нагревателю 17 и охладителю 18 посредством клапанов 19, 20, 21 и 22.

Дополнительный рабочий элемент (РЭ)

24 связан в противофазе посредством муфты 3 сцепления с РЭ 2 и размещен в камере 23. Элементы 2 и 24 выполнены в виде групп концентричных цилиндрических пружин 25 и 26. Двигатель может быть снабжен также по крайней мере еще одной парой, образо" ванной РЭ 2 и 24 и соответствующими камерами 1 и 23. При наращивании мощности путем последовательного под0297 соединения пар РЭ 2 и 24 удельная мощность двигателя возрастает, так как все РЭ 2 и 24 приводят одну аккумулирующую пружину 8 и через одну пару шестерен 9 и 10 — выходной вал 7.

Четное число взаимодействующих РЭ 2 и 24 позволяет получить более равномерное вращение вала и отказаться от применения возвратной пружины.

Одновременное открытие и перекрытие соответствукццих клапанов не создает какого-либо противодавления в гидравлическом тракте, что снижает энергозатраты на перемещение энергоносителя. 2 s.ï. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к тепловым двигателям, в которых для получения механической энергии используются тепло5 вые деформации рабочего элемента иэ сплава с термомеханической памятью формы, и может быть использовано при создании как первичных двигателей, потребляющих низкопотенциальную тепловую энергию, так и вторичных двигателей — утилиэаторов отработанного тепла.

Цель изобретения — повышение удель-, ной мощности и равномерности вращения 1, выходного вала.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема двигателя, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг.1.

Двигатель содержит помещенный в ци-20 линдр ческую камеру 1 рабочий элемент 2 в виде ленты из сплава с термомеханической памятью, связанный одним концом со стенкой камеры 1, а другим посредством управляемой муф- 25 ты 3 сцепления — с промежуточным валом 4. Ведомая полумуфта 5 муфты 3 снабжена управляемым стопором 6.

Промежуточный вал 4 связан с выходным валом 7 через аккумулирукицую 30 пружину 8 и шестерни 9 и 10. Память элемента 2 выражена в его кручении вокруг оси промежуточного вала 4.

С камерой 1 параллельно гидравлически связаны посредством клапанов 11

14 и вытяжных насосов 15 и 16 нагреватель 17 и охладитель 18.

К нагревателю 17 и охладителю 18 в противофазе относительно камеры 1 подключена посредством клапанов 1922 дополнительная камера 23, в которой размещен дополнительный рабочий элемент 24, связанный в противофазе посредством муфты 3 сцепления с элементом 2. Оба элемента 2 и 24 выполнены в виде групп концентричных цилиндрических пружин 25 и 26.

Двигатель может быть снабжен также по крайней мере еще одной парой, образованной элементом 2 и дополнительным элементом 24 с соответствующими камерами 1 и 23 (не показано).

На промежуточном валу 4 установлены с возможностью вращения суппорты

27-30 — по два суппорта 27 и 28, 29 и 30 на каждый элемент 2 и 24 соответственно. Каждый суппорт 27 и 28 связан со стенкой камеры 1, а каждый суппорт 29 и 30 — со стенкой дополнительной камеры 23 через управляемые стопоры 3 1 — 34 соответст венно, Пружины 25 и 26 кажпого элемента 2 и дополнительного элемента 24 прикреплены своими концами соответственно к суппортам 27 и 28, 29 и 30. Муфта 3 сцепления выполнена в виде стержня 35 с выступами 36-39 по числу суппортов 27-30, установленного в продольной проточке промежуточного вала 4 с возможностью совместного вращения с последним и продольного перемещения относительно

3 137029 него для сцепления стержня 35 в крайних его положениях своими выступами 36-39 с расположенными с одной стороны суппортами 27-30 разных элементов 2 и 24. 5

Тепловой двигатель работает следующим образом.

Под действием насоса 15 через кла- 10 паны 11 и 13 из нагревателя 17 в камеру 1 поступает и выходит горячий теплоноситель, нагревая пружины 25 и 26 рабочего элемента 2. Одновременно под действием насоса 16 из охлади- 15 теля 18 через клапаны 20 и 22 в дополнительную камеру 23 поступает и выходит холодный теплоноситель, охлаждая пружины 25 и 26 дополнительного рабочего элемента 24. !

О

Стержень 35 муфты 3 сцепления сиещается влево. При этом выступы 36 и 38 входят в зацепление с суппортами 27 и 29, а выступы 37 и 39 выходят из зацепления с суппортаии 28 и 30.

Стопоры 32 и 34 эащеиляют суппорты 28 и 30. Стопоры 31 и 33 освобождают суппорты 27 и 29. По охлаждении рабочего элемента 24 и достижении рабочим элементом 2 критической температуры . ЗО трансформации последний, опираясь правым концом на суппорт 28, меняет свою форму, вращая суппорт 27, а через него — промежуточный вал 4.

Через полумуфту 5 при отведенных стопорах 6 заводится аккумулирующая пружина 8, завода которой достаточно для привода вала до следующего рабочего хода. Одновременно валом 4 через выступы 38 вращается суппорт 29. Так как суппорт 30 застопорен, то пружины 25 и 26 дополнительного рабочего элемента 24 деформируются, закручиваясь до первоначальной фориы.

После достижения пружинами 25 45 и 26 рабочего элемента 2 критической температуры трансформации и охлаждения пружин 25 и 26 дополнительного рабочего элемента 24 находящийся в камере 1 горячий теплоноситель заме- 5О няется холодным, а находящийся в дополйительной камере 23 холодный теплоноситель заменяется горячим, .для чего клапан 11 перекрывается, а клапан 12 открывается. После полного удалейия из камеры 1 горячего ..теплоносителя клапан 13 перекрывается, и холодный теплоноситель после охлаждения пружин 25 и 26 рабочего элемен-, та 2 через клапан 14 поступает в охладитель 18.

Аналогично происходит процесс замены теплоносителей в дополнительной камере 23: вначале одновременно перекрывается клапан 22 и открывается клапан 21, а после удаления холодного теплоносителя открывается клапан

19 и перекрывается клапан 20. Рабочий ход пружин 25 и 26 дополнительного рабочего элемента 24 осуществляется аналогично после смещения стержня 6 муфты 3 сцепления вправо. двигателя с большим числом рабочих элементов 2 и 24 те элементы 2 и 24, процесс теплообиена которых не завершен, под действием рабочих элементов 2 и 24, совершающих рабочий ход, вращаются вокруг своей оси, не меняя формы, для чего все их стопоры,31-34 освобождают суппорты 27-30.

При любом числе рабочих элементов 2 и 24 муфта 3 сцепления имеет только два рабочих положения.

Большие по сравнению с закрученной вокруг своей продольной оси лентой прототипа масса и теплообменная поверхность концентричных цилиндрических пружин 25 и 26 увеличивают мощность и снижают габариты двигателя.

С помощью пружин 25 и 26 можно получить большие ход и крутящий момент. Четное число взаимодействующих рабочих элементов 2и 24 позволяет получить более равномерное вращение выходного вала 7 и отказаться от применения возвратной пружины, имеющейся в прототипе.

При наращивании мощности путем последовательного подсоединения пар рабочих элементов 2 и 24 удельная мощность двигателя воЗрастает, так как последние приводят одну аккумулирующую пружину 8 и через одну пару передаточных шестерен 9 и 10 - выходной вал 7. Одновременное открытие и перекрытие соответствующих клапанов 11, 12, 13» 14, 19, 20, 21, 22 не создает какого-либо противодавления в гидравлическом тракте, что сникает энергоэатраты на перемещение энергоносителя.

Формула изобретения

1. Тепловой двигатель, содержащий помещенный в цилиндрическую камеру рабочий элемент в виде ленты из сплава с термомеханической памятью, свяСоставитель Л.Тугарев

Редактор И.Касарда Техред М.Дидык Корректор И.Муска

Заказ 387/31 Тираж 431 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4

5 137029 занной одним концом со стенкой камеры, а другим посредством управляемой муфты сцепления, ведомая полумуфта которой снабжена управляемым стопором, — с промежуточным валом, причем последний связан с выходными валом через аккумулирующую пружину, память элемента выражена в его кручении вокруг оси промежуточного вала, а также параллельно гидравлически связан- 10 ные с камерой посредством клапанов и насосов нагреватель и охладитель, отличающийся тем, что. с целью повышения удельной мощности и равномерности вращения выходного 15 вала, он дополнительно снабжен дополнительной камерой, подключенной в противофазе относительно камеры к нагревателю и охладителю посредством дополнительно установленных клапанов, 217 и размещенным в ней дополнительным рабочим элементом, связанным в противофазе посредством муфты сцепления с элементом, а оба элемента выполнены в виде групп концетричных цилинд- 25 рических пружин.

7 6

2. Двигатель по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что он дополнительно снабжен по крайней мере еще одной парой, образованной элементом, дополнительным элементом и соответствующими камерами.

3. Двигатель по пп. 1 и 2, о т— л и ч а ю шийся тем, что он дополнительно снабжен установленными на промежуточном валу с воэможностью вращения суппортами, по два суппорта на каждый элемент, каждый суппорт связан со стенкой камеры через дополнительно установленный управляемый стопор, пружины каждого элемента прикреплены своими концами к его суппрртам, а муфта сцепления выполнена в виде стержня с выступами по числу суппортов, установленного в продольной,проточке промежуточного вала с возможностью совместного вращения с последним и продольного перемещения относительно него для сцепления стержня в крайних его положениях своими выступами с расположенными с одной стороны суппортами разных элементов.