Двигатель с внешним подводом тепла

 

Сущность изобретения: двигатель содержит размещенный в корпусе(1) ротор(2), имеющий два эксцентрично расположенных кольца (3) и (4), каждый из которых выполнен в виде зубчатого венца, входящего зо внутреннее зацепление с зубчатым венцом (7) другого кольца, а внутреннее кольцо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

Республик (si)s F 03 G 7/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЛЮ ЗЛА

Ф 1.4

К АВТОРСКО AY СBИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1509561 (21) 4719212/06 (22) 13,07.89 (46) 15.07.92, Бюл, N. 26 (75) Г.И.Измалков (53) 621,486(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

t+ 1509561, кл. Г 03 G 7/06, 1987. (54) ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИУ ПОДВОДОМ ТЕПЛА (57) Сущность изобретения: двигатель содержит размещенный в корпусе(1) ротор(2), имеющий два эксцентрично расположенных кольца (3) и (4), каждый из которых выполнен в виде зубчатого венца, входящего во внутреннее зацепление с зубчатым венИзобретение относится к преобразованию тепловой энергии в механическую за счет тепловой деформации термочувствительных твердых элементов и может быть использовано в качестве привода в различных областях народного хозяйства.

По основному авт,св. N. 1509561 известен двигатель с внешним подводом тепла, содер>кащий корпус и ротор с двумя эксцентричными кольцами, связанный с выходным валом зубчатой передачей, выполненной в виде двух зубчатых венцов, введенных друг с другом во внутреннее зацепление. одно из колец выполнена в виде зубчатого венца передачи и втулки, соединенных между собой термочувствительными элементами в виде тонкостенных лопаток, а гторой зубчатый венец передачи выпо",нен на другом конце и втулка выполнена в виде двух обручей, выполненных один в другом с зазором, на одном обруче выполнены осевые канав„„5U „„1 747747 А2 цом(7) другого кольца, а внутреннее кольцо (3) имеет втулку (10), связанную с зубчатым венцом (6) термочувствительными элементами (18). Между втулкой (10) и зубчатым венцом (6) предусмотрена дополнительная кинематическая связь с ограниченной возможностью относительно смещения, которая может быть выполнена в виде обруча (11), жестко связанного со втулкой стойками (12) и расположенного с возмо>кностью взаимодействия боковой поверхностью с боковой поверхностью зубчатого венца (6). На боковых поверхностях выполнены наклонные канавки (14) и (15) с установленными в них сферическими телами (13). 2 з.п. ф-лы, 1 ил, ки, а на другом — выступы, взаимодействующие с канавками.

Существенным недостатком этого дви- ъ гателя является его малая надежность из-за передачи крутящего момента непосредст- р венно через термочувствительные элементы, Целью изобретения является повышение надежности работы. Применение пред- @" ложенного двигателя позволяет иметь надежный в работе двигатель с внешним подводом тепла.

Двигатель содержит корпус и ротор с двумя эксцентричными кольцами, связанный с выходным валом зубчатой передачей, выполненной в виде двух зубчатых венцов, введенных друг с другом во внутреннее зубчатое зацепление, одно из колец выполнено в виде зубчатого венца передачи и втулки, соединенных между собой термочувствительными элементами в виде лопаток, на3

1747747 бранных из биометаллических или с термомеханической памятью пластин, а также через тела качения, находящиеся в канавках, выполненных на зубчатом венце и нэ обруче, жестко связанном с втулкой через стойки в виде лопаток. Двигатель содержит и находящийся ниже нагревателя генератор тепла.

На фиг,1 схематично показан описываемый двигатель в поперечном разрезе при неподвижном выходном вале; на фиг.2— разрез А-А на фиг.1: на фиг.3 — двигатель в рабочем состоянии при вращении выходного вала, поперечный разрез; на фиг.4 — втулка, лбйэтки; связывающие втулку с зубчатым венцом, лопатки, связывающие втулку с обручем, канавки на обруче, зубчатом венце и шарики, находящиеся в них при неподвижном выходном вале; на фиг,5 — то же, при рабочем состоянии двигателя при вращении выходного вала; на фиг.б — лопатка, соединя1ощэя втулку с зубчатым венцом; на фиг,7- разрез Б-Б на фиг.б.

Двигатель содержит корпус 1 и ротор 2 с двумя эксцентричными кольцами 3 и 4; связанными между собой радиаnbHQ установленными термочувствительными элементами в виде лопаток 5 и передачей, выполненной в виде зубчатых венцов б и.7, введенных друг с другом во внутреннее зацепление, K кольцу 4 жестко прикреплен выходной вал 8. Двигатель содер>кит также нагреватель 9, расположенный преимущественно по одну сторону от 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 нэ другом кольце 4. Зубчатый венец 6 и втулка 10 связаны друг с другам обручем 11, жестко связанным через стойки в виде лопаток 12 с втулкой 10, через шарики 13, находящиеся в КВНВВКВх 14, выполненных равномерно по окружности на зубчатом венце 6, и в канавках 15, выполненных на обруче 11. Канавки 14 и 15 наклонны к радиусам их окружностей соответственно под углом а и углом /3.

Углы и иP могут быть равны и неравны. но они всегда разно направлены. Величина их о значений находится в пределах 5 — 45, Втулка 10 зафиксирована в корпусе 1 посредством подшипника 16, э вал S — посредством подшипника 17. Лопатки 5 выполнены набранными иэ узких изогнутых в плоскости вращения вала 8 пластин 18, Пластины 18 по изогнутости выполнены биометэллическими, например из металлических пар дюралюминий — титан или вольфрам: металлы с терл1омеханической памятью (например, нитинол или титано-никелевый сплав) — титан или вольфрам, или пластины

5 18 выполнены только иэ металла с термомеханической памятью, например из нитинола или титано-никилевого сплава. Зубчатые венцы б и 7 имеют цилиндрические поверхности 19 и 20 соответственно выполненные

10 по их начальным окру>кностям, для обкатки поверхностей 19 и 20 друг по другу в п роцессе работы двигателя, Модуль зубч,òûõ венцов б и 7 равен 0,5 — 7 мм. а разность числа их зубьев равна 1 — 5, Нагреватель 9 нахо15 дится в замкнутом кольцеобразном пространстве корпуса 1. заполненном теплоносителем — воздухом. Полюс Р зацепления зубчатых венцов 6 и 7 при отсутствии нагрева лопаток 5 и вращения вала 8 нахо20 дится посредине полуокружности зубчатого венца б, лопатки которой не охвачены нагревателем 9, Нагреватель 9 имеет теплообменные трубки (не показаны), заполненные теплоносителем. например жидким метал25 лом NaK. связанные с генератором 21 тепла, выполненным, например, в виде камеры сгорания. Генератор 21 тепла расположен ниже нагревателя 9. Лопатки 12 выполнены такими >«е, как лопатки 5, но сплошными из

30 такого >ке металла, что и втулка 10 и обруч

i1, Двигатель работает следующим образом. При запуске двигателя вначале приводится Во вращение вал 8 вместе с зубчатыми

35 венцами 6 и 7. например, стартером (не показан). Затем включается в работу генератор 21 тепла и зэ счет конвективной циркуляции теплоносителя осуществляется нагрев воздуха в пространстве корпуса-1, 40 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, охва45 ченные нагревателем9,удлиняются из-эа их теплового расширения и выпрямления для биметаллов и, кроме того, для металлов с термомеханической памятью — за счет их термомеханической памяти нахождения их

50 в выпрямленном состоянии (увеличивается их радиальный размер) по мере нагрева, в результате чего полюс P зацепления венцов

6 и 7 в направлении их вращения смещается в положение, показанное на фиг.3, и возни55 кает крутящий момент, действующий на венцы 6 и 7 в направлении их вращения, вследствие постоянного скольжения находящихся в зацеплении их зубьев друг по другу, Остывэние лопаток 5 происходит вне . нагревателя 9, чему способствует переме1747747 щение окружающего воздуха лопатками 5;

Набран ность лопаток 5 из пластин 18 позволяет им иметь тепловые деформации только в плоскости вращения вала 8, Лопатки 12 участвуют в перемещениях воздуха так же, как и лопатки 5. Связь втулки 10 с ее зубчатым венцом 6 через шарики 13 обеспечивает надежную передачу между ними друг другу даже очень больших крутящих моментов в процесса запуска, работы и остановки двигателя, что позволяет избежать вредных тепловых напряжений на лопатках 5 в тангенциальном направлении и от передачи крутящего момента через лопатки 5. Цилиндрические поверхности 19 и 20, обкатываясь друг по другу, обеспечивают нормальную работу находящихся в зацеплении друг с другом зубчатых венцов 6 и 7.

Величина крутящего момента на валу 8 изменяется прямо пропорционально моменту сопротивления нагрузки, При остановке двигателя вначале отключается генератор

21 тепла и затем после остывания лОпаток 5 останавливается ротор 2.

Формула изобретения

1, Двигатель с внешним подводом тепла по авт св, N. 1509561, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности

5 работы, втулка связана с зубчатым венцом дополнительной кинематической связью с ограниченной возможностью относительнога смещения, 2, Двигательпо п.1,отличаю щийс я

10 тем, что дополнительная кинематическая связь выполнена в виде обруча, жестко.связанного с втулкой стойками и расположенного с воэможностью взаимодействия своей боковой поверхностью с боковой поверхно15 стью зубчатого венца. причем на боковых поверхностях зубчатого венца и обруча равномерно по окружностям выполнены канавки, расположенные наклонно к радиусу их окружности. в которых установлены сфери20 ческие тела качания.

3, Двигатель по.пп.1 и 2, о т л и ч а юшийся тем, что термочувствительные пластины выполнены изогнутыми в плоскости вращения ротора, 25

1747747

1747747

Составитель Г.Измалков

Редактор M,Âýñèëüåeà Техред M.Moðãåíòàë Корректор А.Осауленко

Заказ 2486 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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