Устройство для получения механической энергии

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (з1)з F 03 G 7/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ. КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4655634/11 (22) 27.02.89 (46) 30.01,93, Бюл, М4 (72) В,У. Котельников, А, В. Кашуба и

1О.А. Горбанев (56) Патент США

N- 3699769, кл. F 03 G 7/06, 1972. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ . (57) Изобретение относится к устройствам для получения механической энергии и может найти применение в различных областях народного хозяйства, космических исследованиях, Целью изобретения является увеличение удельной мощности устройства и его быстродействия, Устройство для получения механической энергии, использующее расширение тел, вызываемое изменением температуры. Оно содержит изменяющие форму при температурном воздействии элементы. систему подвода и

Изобретение относится к устройствам для получения механической энергии и может найти применение в различных областях народного хозяйства, космических исследованиях.

Наиболее близким к изобретению является устройство для получения механической энергии, использующее расширение тел, вызываемое изменением температуры, содержащее изменяющие формы при температурном воздействии элем енты, систему подвода и отвода к ним высокотемпературной рабочей среды для их нагрева и нискотемпературной рабочей среды для их охлаждения, состоящую из источников ука„„ Ы„„1791621 А1 отвода к ним высокотемпературной рабочей среды для их нагрева и низкотемпературной рабочей среды для их охлаждения, состоящую из источников указанных сред, каналов их подвода к расширяющимся элементам и механизма распределения сред, и механизм преобразования изменения формы элементов во вращательное движейие, состоящий из кинематической связи укаэанных механизмов с выходными валами через муфты свободного хода. Изменяющие форму при температурном воздействии элементы выполнены в виде цилиндров с расположенными на их внутренних поверхностях каналами подвода температурных рабочих сред и с наружными поверхностями с низким коэффициентом трения. Механизм преобразования формы выполнен в виде шнуров; намотанных на указанные цилиндры и закрепленных одними концами на них, а другими связанных с муфтами свободного хода. 9 ил. занных сред, каналов их подвода к расширяющимся элементам и механизма распределения сред, и механизм преобразования изменения формы элементов во вращательное движение, состоящий из кинематической связи указанных механизмов с выходными валами через муфты свободного ход а.

К недостаткам прототипа относятся. низкая удельная мощность устройства, обусловленная малой величиной коэффициентов тейлового расширения материалов, значительной массой рабочих элементов, для создания высоких значений выходных усилий, малой скоростью восстановления

1791621

20 ми концами на них, а другими связанных с 35 муфтами свободного хода.

На фиг.1 изображен общий вид устройства для получения механической энергии (вид сбоку); на фиг,2 — та же, вид спереди; на фиг,3 — то же, вид сверху; на фиг.4 — 40 разрез распределителя с заслонкой и ее приводам; на фиг,5 — поперечный разрез заслонки; на фиг.6 — продольный разрез барабана и ваздухоэаборники; на фиг.7 — по50 исходной формы нагреваемых элементов; невозможность обеспечить заданное изменекие тягового усилия во времени, что вы зы вает ЗМачительные динамические перегрузки в деталях машины.

Целью изобретения является увеличение удельной мощности устройства и его быстродействия.

Указанная цель достигается тем, что в .устройстве для получения механической энергии, использующее расширение тел, вызываемое измейением температуры, содержЫ.Ге е изменяющ"ие формы при температурном воздействйи элементы, систему подвода и отвода к ним высакотемпературной рабочей среды для их нагрева и низкотемпературной рабочей среды для их ахлзждения, состоящую из источников указанных сред, каналов их подвода к расши"ряющимся элементам и механизма распределения сред, и механизм преобразоЪания йзменения формы элементов во вращательное дви>кение, состоящий из ки нематической связи указанных механизмов

c âûõoäHûìè валами через муфты свободного хода, изменяющие форму при температурном воздействии элементы выполнены в виде цилиндров с распола>кенными на их внутренних поверхностях каналами подвода температурных рабочих сред и с наружными йоверхнастями с йиэким коэффициентом трения, а механизм преобразования формы выполнен в виде шнуров,.намотанных на указанные цилиндры и закрепленных одниперечный разрез барабана; на фиг.8—. поперечный разрез муфты одностороннего движения; на фиг.9 — показано размещение муфты, возвратных пружин и шкива относительно оси и корпуса, продольный разрез.

Устройство coдержит два одинаковых тепловых "двигателя 1 и 2, силовую трансмисси о, включающую в свой состав две муфты 3 и 4, элемейты передачи усилий шнуров 5 и 6, и колесное управляемое шасси, состоящее из рамы 7, колес 8 с осями 9, 10, механизмов поворотов. Двигатель представляет собой многослойную криволинейную оболочку, содер>кащую несущий слой

11 и установленный поверх него ячеистый заполнитель-изменяющие форму при тем5

30 пературном воздействии элементы в форме эллиптических цилиндров 12, выполненных из материала с термомеханической памятью. Наружные поверхности цилиндров выполнены с низким коэффициентом трения. Цилиндры 12 установлены равномерно по окружности вдоль образующей несущего слоя. Цилиндры 12 работают на расширение при нагревании, т.е. восстанавливают круглое поперечное сечение из эллипсоидального (предварительно деформированного).

Выбором диаметра цилиндров и их толщиной можно существенно изменять тяговые и скоростные характеристики устройства, Поверх цилиндров 12 устанавливается тонкая податливая цилиндрическая оболочка 13, предохраняющая их от трения, с элементом передачи усилий 5, Элемент передачи усилий 5 — механизм преобразования формы, выполнен в виде шнуров, намотанных на цилиндры 12 и закрепленных одними концами на них, другие концы шнуров связаны через шкивы 14 с муфтами свободного хода

15. Двигатели 1 и 2 закрыты сверху кожухами (на рисунках не показаны). Шкив 14 устанавливается на муфту 15 одностороннего вращения и составляет вместе с ней и ведущей осью 10 силовую трансмиссию самоходного транспортного средства — обычное колесное шасси (возможно его использование на железно-дорожных рельсах). Управление может осуществляться поворотом колес одной оси и поворотом колес обеих осей при помощи механизма поворота 16, Нагреватель рабочего тела представляет собой источник высокотемпературной среды, использующий в качестве топлива любые, способные гореть, вещества, Рабочее тело подогревается в спиральной трубе, помещенной в нагревателе и соедин ной одним концом через вентилятор 18 со входом в барабан 1. а другим — с выходом, Это осуществляется с целью исключения посторонних теплопотерь и для экономии горючего и времени подогрева. Подача рабочего тела вентилятором 18 осуществляется непрерывно и распределяется по барабанам 1 и 2 и каналам подвода к расширяющимся элементам, рабочим цилиндром 12, распределительными устройствами. К распределительным устройствам относятся: трубчатый распределитель 19, имеющий один вход и число выходов, равное числу цилиндров 12 барабана 1, Выходы трубчатого распределителя 19 герметично соединены эластичными переходниками с цилиндрами 12, выполнены из эластичнога материала, и не препятствуют их расширению при нагревании.

Распределитель 20 с двухходовой заслонкой21, обеспечивают попеременную подачу

1791621 холодного и горячего воздуха к двигателю 1, Распределитель 20 представляет собой две трубы прямоугольного сечения, расположенных рядом (канал холодного 22 и горячего 23 воздуха), внутри распределителя 20 устанавливается двухходовая заслонка 21.

Заслонка 21 устанавливается внутри распределителя 20, перекрывая собой один из двух рядов расположенных каналов(каналы холодного 22 и горячего 23 воздуха), и имеет тросовый привод от шкива 14. Подача низкотемпературной рабочей среды, холодного воздуха, осуществляется вентилятором 24, Вентиляторы 24 и 18 устанавливаются на оси одного электродвигателя 25, работающего от аккумулятора при начале движения и от генератора при движении (на чертежах не показан) и снабжены воэдухоэаборником

26. Шкив снабжен пружиной обратного хода 27. Двухходовая заслонка 21 состоит из клапана 28, скоб 30 (31), днища 32, пружины 34, и двух кулачков (на чертежах не обозначены), Система циркуляции холодного и горячего воздуха изложена в описании изобретения, Циркуляция горячего воздуха осуществляется по замкнутому циклу: нагреватель 17, вентилятор 18, распределитель

20 с заслонкой 21, трубчатый распределитель 19, рабочие трубы 12, нагреватель 17, соединенные между собой воздуховодами . 35 (на чертежах не пронумерованы).

Работа устройства осуществляется следующим образом, Рабочие цилиндры 12 при подаче в них нагретого воздуха нагреваются и, расширяясь в радиальном направлении, создают усилие, направленное на натяжение обвиваемой их шнуров 5, Шнур

5 натягивается и приводит во вращение шкив 14. Муфта 15 осуществляет сцепление шкива 14 с осью 10 колес и их вращение передается на колеса, приводящие в движение самоходное транспортное средство.

Непрерывность и плавность:.движения самоходного транспортного средства обеспечивается наличием двух тепловых двигателей 1 и 2, работающих в противофазе, Когда двигатель 1 приводит в движение самоходное транспортное средство, двигатель 2 приводится в исходное состояние, При этом в двигатель 2 подается холодный воздух, который, поступая во внутреннюю полость несущей оболочки 11, подается через воздухозаборник 26 в промежутки между цилиндрами 12, охлаждая их. При охлаждении рабочих труб 12 шнур 5 ослабляется и наматывается на вращающийся под Действием пружины 27 шкив 14. При этом шкив 14 свободно поворачивается, скользя в подшипниках муфты 15, жестко соединенной с осью 10 и вращающийся от

10 пан 28 перестает воздействовать на верх15 ний выступ скобы 30 (31), и скоба 30 (31) выходит из зацепления-с днищем 32 клапа35

55

30 двигателя 1 в противоположную шкиву 14 сторону.

Подача холодного и горячего воздуха осуществляется через заслон ку, попеременно перекрывающую один из двух рядом расположенных трубопроводов (трубопроводы холодного и горячего воздуха). При этом клапан 28 удерживается в одном из возможных состояний выступами скоб 30 и 31, не препятствуя дальнейшему ходу нити 29, При изменении направления движения шнур 29 (переход двигателя из рабочего режима в режим восстановления или наоборот) клана 28, нить 29 эажимается держателями 33 клапана 28 под действием пружины 34 и клапан 28 приводится в движение нитью 29 до упора в верхний выступ скобы 31 (30) и, входя в зацепление с нижним выступом скобы 31 (30). Воздействием на верхний выступ передается скобой 31 (30) на нижний выступ, который поднимает днище 32 и разъединяет нить 29 и клапан 28. Циркуляция холодного воздуха осуществляется по незамкнутому контуру: воздух всасывается из атмосферы вентилятором 24 и направляется по воэдуховодам 36 (на чертежах не пронумерованы) на распределитель 20; далее по воздуховодам 37 (на чертежах не пронумерованы) во внутреннюю полость несущей оболочки 11 в промежутке между рабочими трубами 12 и далее выбрасывается в атмосферу. Эффективность работы двигателей 1 и

2 может быть значительно повышена установкой дополнительных охладителей (холодильников), обеспечивающих больший перепад температур. и влияющих на время приведения труб в исходное состояние после срабатывания.

Формула изобретения

Устройство для получения механической энергии, использующее расширение тел, вызываемое изменением температуры, содержащее изменяющие форму при температурном воздействии элементы, систему подвода и отвода к ним высокотемпературной рабочей среды для их нагрева и низкотемпературной рабочей среды для их охлаждения, состоящую из источников указанных сред, каналов их подвода к изменяющим форму элементам, механизма распределения сред и механизма преобразования изменения формы элементов во вращательное движение, состоящего из кинематической связи указанных элементов с выходными валами через муфты свободного хода, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью 791621

7 увеличения удельной мощности, изменяющие форму при температурном воздействии элементы выполнены в виде цилиндров с расположенными на их внутренних поверхностях каналами подвода и отвода рабочих 5 сред и с наружными поверхностями с низкими коэффициентами трения, а механизм преобразования формы выполнен в виде шнуров, намотанных на указанные цилиндры и закрепленных одними концами на них, а другими связанными с муфтами свободного хода.

1791621

Составитель В. Котельников

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С. Юско

Редактор

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

Заказ 142 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета t1o изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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