Двигатель с внешним подводом тепла

 

Изобретение относится к преобразованию тепловой энергии в механическую за счет тепловых деформаций твердых термочувствительных элементов в виде тонкостенных лопаток (Л) 5 и может быть использовано в качестве привода различных тепломеханических агрегатов автоматики. Изобретение позволяет повысить надежность путем увеличения жесткости конструкции двигателя и упрощения его передачи, а также обеспечить возможность вращения выходного вала со скоростью, отличающейся от скорости нагрева и охлаждения Л 5. Двигатель содержит ротор 2 с эксцентричными кольцами 3 и 4, связанными между собой Л 5 и передачей в виде двух зубчатых венцов 6 и 7, и нагреватель 9, расположенный преимущественно по одну сторону от плоскости эксцентричных осей колец 3 и 4. Вал 8 при запуске приводится во вращение стартером вместе с кольцами 3,4 и венцами 6, 7, затем включается нагреватель 9. Нагрев и удлинение Л 5 по одну сторону кольца 3 с одновременным охлаждением и сжатием Л 5 по другую сторону кольца 3 вызывает возникновение крутящего момента, действующего на венцы 6 и 7 в направлении их вращения вследствие постоянного скольжения зубьев венцов 6 и 7 друг по другу. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

SUы1509561 (51)4 F 03 G 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 43 12246/25-06 (22) 02. 10 ° 87 (46) 23.09.89. Бюп. М- 35 (75) Г.И. Измалков (53) 621.486(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 1134778, кл. F 03 G 7/06, 1983.

Авторское свидетельство СССР Ф 1222882, кл. Р 03 G 7/06, 1984.

2 (54) ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ

ТЕПЛА (57) Изобретение относится к преобразованию тепловой. энергии в механическую за счет тепловых деформаций твердых термочувствительных элементов в виде тонкостенных лопаток (Л)

5 и может быть использовано в качестве привода различных тепломеханичес3 150956 ких агрегатов автоматики. Изобретение позволяет повысить надежность путем увеличения жесткости конструкции двигателя и упрощения его передачи, а также обеспечить возможность вращенйя выходного нала со скоростью, отличающейся от скорости нагрева и охлаждения Л 5. Двигатель содержит ротор 2 с эксцентричными кольцами 3 и 4, свя- 10 занными между собой Л 5 и передачей в виде двух зубчатых венцов 6 и 7, н нагреватель 9, расположенный преимущественно IIo одну сторону от плоскости эксцентричных осей колец 3 и 4.

Вал 8 при запуске приводится во вращение стартером вместе с кольцами 3, 4 и венцами 6,7, затем включается нагреватель 9, Нагрев и удлинение Л

5 по одну сторону кольца 3 с одновременным охлаждением и сжатием Л 5 по другую сторону кольца 3 вызывает возникновение крутящего момента, действующего на венцы 6 и 7 в направлении их вращения вследствие постоянного скольжения зубьев венцов 6 и ? друг по другу. 1 э.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к преобразованию тепловой энергии в механичес-20 кую за счет тепловых деформаций термочувствительных твердых элементов и может быть использовано в качестве привода различных тепломеханических агрегатов автоматики,. 25

Цель изобретения — повышение надежности путем повышения жесткости конструкции двигателя и упрощения

его передачи, а также обеспечение возможности вращения выходного вала 30 со скоростью, отличающейся от скорости нагрева и охлаждения термочувствительных элементов.

На фиг. 1 схематично показан предлагаемый двигатель, поперечный раз;реэ при неподвижном выходном вале; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — двигатель, поперечный раз-. рез, в рабочем состоянии при вращении выходного вала; на фиг. 4 - сое- 40 динение частей втулки.

Двигатель содержит корпус 1 и ро- . тор 2 с двумя эксцентричными кольцами 3 и 4, связанными между собой радиально установленными термочувстви- 45 тельными элементами в виде тонкостенных лопаток 5 и передачей, выполненной в виде двух зубчатых, венцов 6 и

7, введенных друг с другом во внутреннее зацепление. К кольцу 4 жестко прикреплен выходной вал 8. Двигатель содержит также нагреватель 9, расположенный преимущественно по оцну сторону от плоскости эксцентричных осей колец 3 и 4. Кольцо 3 выполнено в виде зубчатого венца 6 передачи и втулки 10, соединенных между собой лопатками 5, а венец 7 передачи выполнен на другом кольце 4. Втулка 10 выполнена в виде двух обручей 11 и

12, вставленных один в другой с зазором между их цилиндрическими поверхностями. На обруче 12 выполнены осевые канавки 13, а на обруче 11 — выс= тупы 14, взаимодействующие с канавками 13. Обруч 12 жестко связан с лопатками 5 и выполнен из того же металла, что и лопатки 5, а обруч 11 выполнен из стали. Канавки 13 и выступы 14 имеют треугольное поперечное сечение со скруглением в зоне их взаимодействия. Число канавок 13 так же, как и число. выступов 14, не менее трех.

Втулка 10 зафиксирована в корпусе

1 подшипником 15, а вал 8 подшипником 16. Лопатки 5 выполнены из металла с большой теплопроводностью и большим коэффициентом линейного теплового расширения, например из дюралюминия. Зубчатые венцы 6 и 7 имеют цилиндрические поверхности 17 и 18, выполненные по их начальным окружностям, для обкатывания поверхностей 17 и 18 одна

1 по другой в процессе работы двигате- ля. Модуль зубчатых венцов 6 и 7 равен 0,5-7 мм, а разность. числа их зубьев 1-5. Нагреватель 9 находится в замкнутом кольцеобразном пространстве корпуса 1, заполненном теплоносителем — воздухом. Полюс "Р" зацепления зубчатых венцов 6 и 7 нри отсутствии нагрева лопаток 5 и вращения вала 8 находится посередине полуокружности зубчатого венца б, лопатки которой не охвачены нагревателем 9.. Нагреватель 9 имеет теплообменные трубки (не показаны), заполненные теплоносителем, например жидким металлом NaK, связанные с генератором 19 тепла, вы5 150 полненным, например, в виде камеры сгорания. Генератор 19 тепла расположен ниже нагревателя 9.

Двигатель работает следующим образом.

При запуске двигателя вначале приводится во вращение вал 8 вместе с зубчатыми венцами 6 и 7, например стартером (не показан). Затем включается в работу генератор 19 тепла, и за счет конвективной циркуляции теплоносителя осуществляется нагрев воздуха в пространстве корпуса 1, охваченном нагревателем 9. Нагретый воздух передает тепло лопаткам 5, при этом теплообмену способствует перемещение воздуха. лопатками 5 в направлении, показанном на фиг ° 2 стрелками. Лопатки 5, охваченные нагревателем 9, удлиняются по мере нагрева, в результате чего полюс "P зацепления венцов 6 и 7 смещается в положение, показанное на фиг. 3, и возникает крутящий момент, действующий на . венцы 6 и 7 в направлении их вращения, вследствие постоянного скольжения находящихся в зацеплении их зубьев, Остывание лопаток 5 происходит вне нагревателя 9, чему способствует перемещение окружающего холодного воздуха лопатками 5. При тепловых деформациях обручей 11 и 12 выступы .14 скользят по канавкам 13, что позволяет избежать вредных тепловых нап ряжений на лопатках 5. Цилиндрические поверхности 17 и 18, обкатываясЬ одна по другой, обеспечивают нормальную работу находящихся в зацеплении зубчатых венцов 6 и 7. Величина кру.тящего момента на валу 8 изменяется прямо пропорционально моменту сопротивления нагрузки. При остановке двигателя вначале отключается генератор

19 тепла, и затем после остывания лопаток останавливается ротор 2.

1; Двигатель с внешним подводом тепла, содержащий корпус и ротор с

20. двумя эксцентричными кольцами, связанными между собой радиально устанбвленными термочувствительными элементами и зубчатой. передачей, соединенный с кольцами выходной вал, а

25, также расположенный преимущественно по одну сторону от плоскости эксцентричных осей колец нагреватель, о т-. л и ч а ю шийся тем, что, с це--лью повышения надежности путем повы3{} шения жесткости конструкции двигателя и упрощения его передачи, а также обеспечения возможности вращения выходного вала со скоростью, отличаю-щейся от скорости нагрева и охлаждения термочувствительных элементов, передача выполнена в виде двух зубчатых венцов, введенных во внутренней зацепление, одно из колец выполнено в виде зубчатого венца передачи и

4р втулки, соединенных между собой термочувствительными элементами в виде тонкостенных лопаток, а второй зубчатый венец передачи выполнен на другом кольце.

4S 2 ° Двигатель по и ° 1 р о т л и ч а ю шийся тем, что втулка выполнена в виде двух обручей, вставленных один в другой с зазором, на, одном обруче выполнены осевые канав5р.ки, а на другом — выступы, взаимодействующие с канавками.

Повышение надежности предлагаемого двигателя обеспечивается sa счет . выполнения термочувствительных зле|ментов.в виде жесткого набора ëîïà9561 6 ток 5, закрепленных между ободом 12 и венцом 6. Передача двигателя упрощена за счет исключения промежуточно5

ro зубчатого колеса и непосредственного внутреннего зацепления венцов 6 и 7 между собой. Скорость вращения вала 8 определяется передаточным отношением венцов 6 и 7, отличным от. единицы, поэтому изменением размеров венцов 6 и 7 может быть обеспечена различная скорость вращения вала 8, отличная от скорости нагрева лопаток 5.

Формула и зобр ет ения

1509561

Составитель Л. Тугарев

Редактор С. Патрушева Техред И.Верес Корректор И. Муска

Подписное

Тираж 415

Заказ 5781/30

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул. Гагарина, 101

1 15 11 17 18

1б б