Тепловой двигатель

 

Изобретение относится к теплоэнерге тике, позволяет повысить удельную мощ ность двигателей с внешним подводом тепла с твердыми термочувствительными элементами из материала с термомеханиче ской памятью и может быть использовано в качестве привода различных потребителей механической энергии, работающего за счет тепловой энергии низкотемпера гурных источников Дви.атель содержит размещенные в корпусе 1 в зазорах 2 и 3. образованных двухступенчатыми коаксиальными цилиндрическими контактными нагревателем 4 и холодильником 5, термочувствительные геликоидальные спирали 6 и 7 из материала с термомеханической памятью. Одни концы спиралей 6 и 7 соединены с корпусом 1, а другие - с валом 8 посредством закрепленных на последнем дисков 9 и 10 Ступень 13 меньшего диаметра нагревятеля 4 размещена внутри ступени 14 большего диаметра нагревателя 4 Списали 6 и 7 соединены с ва/юм 8 в противофззе При нагреве одной из спиралей 6 или 7 она вспоминает форму , приданную ей при изготовлении поворачивает вал 8, совершая рабочим ход, и перемещается до контакта с холодильником 5, одновременно перемещая другую охлажденную податливую спираль 7 или 6, СООТВОТСТНРННО холостой ход до контакта ее с нагревателем 4 При охлаждении модуль упругости материала спиралей 6 и 7 резко уменьшается Далее рабочий ход со вершается другой нагретой спиралью 7 или 6. 3 ил. ш

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

s F 03 G 7/06

ГОСУДАРСТ8ЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4358824/06 (22) 05.01.88 (46) 15,01.91. Бюл. N . 2 (71) Киевский политехнический институт им.

50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В.А.Ерошенко (SU) и Чан Ван Зуат (VN) (53) 621.486 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹

Авторское свидетельство СССР

¹ 1397616, кл. F 03 G 7/06, 1986. (54) ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к теплоэнергетике, позволяет повысить удельную мощность двигателей с внешним подводом тепла с твердыми термочувствительными элементами из материала с термомехэнической памятью и может быть использовано в качестве привода различных потребителей механической энергии, работающего зэ счет тепловой энергии ниэкотемпера гурных источников. Двигатель содержит размещенные в корпусе 1 в зазорах.2 и 3, образованИзобретение относится к теплоэнергетике, а именно к тепловым двигателям с внешним подводом тепла с твердыми термочувствительными элементами иэ материала с термомеханической памятью, и может быть использовано в качестве привода различных потребителей механической энергии, работающего эа счет тепловой энергии низкотемпературных источников тепла.

Цель изобретения — повышение удельной мощности, На фиг.1 представлен предлагаемый тепловой двигатель, осевой разрез; на фиг.2— узел 1 на фиг,1 (узел кинематической связи

„.,5U „„1620666 А1 ных двухступенчатыми коаксиальными цилиндрическими контактными нагревателем

4 и холодильником 5, термочувствительные геликоидальные спирали б и 7 иэ материала с термомеханической памятью. Одни концы спиралей б и 7 соединены с корпусом 1; а другие — с валом 8 посредством закрепленных на последнем дисков 9 и 10. Ступень 13 меньшего диаметра нагревателя 4 размещена внутри ступени 14 большего диаметра нагревателя 4. Спирали б и 7 соединены с валом 8 в противофазе. При нагреье одной из спиралей 6 или 7 она "вспоминает" форму, приданную ей при изготовлении. поворачивает вэл 8, совершая рабо«ий ход, и перемещается до контакта с холодильником 5, одновременно перемещая другую охлажденную податливую спираль 7 или 6, соответственно холостой ход, до контакта ее с нагревателем 4. Г!ри охлаждении модуль упругости материала спиралей б и 7 резко уменьшается. Далее рабочий ход совершается другой нагретой спиралью 7 или б. 3 ил. одной из термочувствительных спиралей с диском); на фиг.3 — узел tl на фиг.1 (узел кинематической связи другой термочувствительной спирали со своим дисколл).

Тепловои двигатель содержит размещенные в корпусе 1 в зазорах 2 и 3, образованных коаксиальными цилинидрическими контактными нагревателем 4 и холодильником 5, термочувствительные элементы в виде геликоидальных спиралей 6 и 7 иэ материала с термомеханической памятью изменения их кривизны. Одни концы спиралей б и T -оединены с корпусом 1, а другие— с расположенным коаксиально нагревателю

1620666 достигается тем, что в процессе изготовления спирали 7 и ее термической обработки указанная спираль 7 "заневоливается" при температуре íàгревателя 4 на стержне, внешняя поверхность которого в точности повторяет внутреннюю цилиндрическую поверхность ступени 14 холодильника 5, При тэкой технологии изготовления спираль 7 при высокой температуре нагревателя 4 "запоминает" форму внутренней поверхности цилиндрической ступени 14 холодильника 5. Поэтому, будучи прижатой к наружной поверхности ступени 13 нагревателя 4, после прогрева спираль 7 самопроизвольно и с большим усилием перемещается в сторону ступени 14 холодильника 5, совершая рабочий такт. После охлаждения .-,ïèðàëü 7 теояет упругие свойства, и ее ner o скручивает рабочее усилие спирали 6, прижимая спираль 7 к ступени 13 нагревателя 4. После прогрева на цилиндрической поверхности ступени 13 спираль 7 совершает рабочий такт, поворачивая вал 8 и раскручивая в холостом такте спираль 6.

Указанным образом совершается непрерывное угловое знакопеременное вращение вала 8 в условиях непрерывного подвода теплоты 01 и отвода теплоты 0р (фиг.1). Полезная работа, выполняемая двигателем, равна разности 01 — 02, а термический КПД у определяется выражением q==(Q1 — Q2)/Q1. Вал 8 двигателя может быть связан с объектом 27 работы посредством какого-либо известного преобразователя (не показан), на выходе которого можно получить непрерывное вращательное или поступательное движение, Опытный макет предлагаемого теплового двига геля изготовлен в лаборатории кафедры автоматических теплоэнергетических процессов. В качестве материала термочувствительных спиралей 6 и 7 использован нитинол, двухступенчатые нагреватель 4 и холодильник 5 выполнены из меди. Обьектом 27 работы двигателя служил гидронасос мемб5 ранного типа. Испытания двигателя показали его высокую удельную мощность и надежность, Формула изобретения

Тепловой двигатель, содержащий размещенный в корпусе в зазоре, образованном цилиндрическими контактными коаксиальными нагревателем и холодиль15 ником, термочувствительный элемент в виде геликоидальной спирали из материала с термомеханической памятью изменения ее кривизны, причем один конец спирали соединен с корпусом, а другой — с расположен20 ным коаксиально нагревателю и холодильнику валом отбора мощности посредством жестко закрепленного на последнем диска, отличающийся тем, что, с целью повышения удельной мощно25 сти, он дополнительно снабжен спиралью с диском, размещенной в зазоре, образованном нагревателем и холодильником, последние выполнены в виде двухступенчатых полых цилиндров, теплоизолированных

30 друг от друга, ступень меньшего диаметра нагревателя размещена внутри ступени большего диаметра холодильника, а ступень меньшего диаметра холодильника— внутри ступени большего диаметра нагрева35 теля, вдисках,,закрепленных на противоположных концах вала, выполнены радиальные прорези, спирали связаны с дисками посредством дополнительно установленных в прорезях роликов, а зазоры между

40 нагревателем и холодильником вэкуумированы.

1620666

$g

fl

Составитель Л.Тугарев

Техред M.Moðãåíòàï Корректор Н.Король

Редактор Ч.Петрова

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

Заказ 4229 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретенилм и открытинм при ГКНТ СССР

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