Тепловой двигатель

 

Использование: изобретение позволяет повысить удельную мощность тепловых двигателей , преобразующих во вращение ротора тепловые деформации пружин, обладающих термомеханической памятью и потребляющих тепловую энергию естественных источников тепла и тепловые отходы производства. Сущность изобретения: в радиальных направляющих ротора 2 подвижно установлены грузы в виде штоков 4 с упорами 5. Пружины 3, обладающие свойством памяти, установлены снаружи ротора 2 между его развитой боковой цилиндрической поверхностью и упорами 5 штоков 4. При вращении ротора 2 пружины 3, попадая попеременно в зоны нагрева и охлаждения , изменяют свою длину и перемещают в радиальном направлении массивные штоки 4,- поддерживая весовой дебаланс ротора 2, со здающий вращающий момент на его оси. 2 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1812337 А) (5!)5 F 03 G 7/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4810311/06 (22) 04.04,90 (46) 30.04,93, Бюл, № 16 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургической теплотехники цветной металлургии и огнеупоров и Ленинградский государственный университет (72) Г.Ф.Стрижов, (О.M,Àáýàëoà, Л; Н.Смирнов, А.Г.Стрижов, Г.Н.Еловиков, (О,С.Грозных, И.Б.Агеева, A,В.Миронов, В,А,Лихачев и В.Ф.Моэгунов (56) Авторское свидетельство СССР № 909275, кл. F 03 G 7/06, 1984, Авторское свидетельство СССР

¹ 1164462, кл. F 03 G 7/06, 1984.

Ооцука К., Симидзу К, и др. Сплавы с эффектом памяти формы. М.: Металлургия, 1989, с. 178-179, {54) ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ (57) Использование: изобретение позволяет повысить удельную мощность тепловых двигателей, преобразующих во вращение ротора тепловые деформации пружин, обладающих термомеханической памятью и потребляющих тепловую энергию естественных источников тепла и тепловые отходы производства, Сущность изобретения; в радиальных направляющих ротора 2 подвижно установлены грузы в виде штоков 4 с упорами 5. Пружины 3, обладающие свойством памяти, установлены снаружи ротора 2 между его развитой боковой цилиндрической поверхностью и упорами 5 штоков 4, При вращении ротора 2 пружины 3, попадая попеременно в эоны нагрева и охлаждейия, изменяют свою длину и перемещают в радиальном направлении массивные штоки 4,. поддерживая весовой дебаланс ротора 2, со* здающий вращающий момент на его оси, 2 ил.

1812337

Изобретение относится к металлургической, химической, энергетической и другим энергоемким отраслям народного хозяйства, а также к технике использования нетрадиционных видов энергии; например, солнечной.

Цель изобретения - повышейие единичной и удельной мощйости.

На фиг.1 показан предлагаемый двигатель, общий вид; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг.1.

Тепловой двигатель содержит статор 1 с зонами натрева и охлаждения, цилиндрический ротор 2 с установленными на нем пружинами 3, обладающими свойством тврмомеханическбй памяти формы, грузы выполненные в аиде штоков 4 с упорами 5.

Штоки 4 подвижно установлены в радиаль. ных.направляющих, представляющих собой стальные трубки 6, выполненных в цилиндрическом ротору 2 в разных плоскостях, смещейных друг относительно друга вдоль оси ротора 2. Пружины 3 установлены снаружи ротора и подсоединены одним концам к цилиндрическому ротору 2, а другим — к ., упорам 5 штоков 4. Цилиндрический ротор

2 установлен на валу 7, опирающемся на станину 8. Вал 8 через редуктор 9 соединен

:с мотор-генератором 10. Пружины 3 изготовлены из проволоки. для получения которой используется никелид титана, т.е. сплав с эффектом памяти формы. При предварительной термаабработке пружинам 3 прида.ют сжатое положение при температура ниже 30 С и разжатое полажение- при температуре свыше 50ОС. Эти условия пружины . "запоминают". Длина подвижного штока 4 определяется из соотношении

1=0+11+12, где L — длина подвижного штока 4:

0 — диаметр цилиндрического ротора 2;

I — длина термомеханического элемента — пружины 3 в сжатом состоянии;

I2 — длина термомеханического элемен та — пружины 3 в разжатом состоянии.

Тепловой двигатель электрической мощностью 50 кВт имеет следующие габаритц:

Диаметр ротора, мм 400

Длина ротора, мм . 1800

Длина пружийы в сжатом состоянии, мм 100

Длина пружин в разжатом состоянии, мм 250

Диаметр пружин, мм 70

Материал пружин Никелид титана

Вес пружин общий, кг 50Количество направляющих трубок, шт. 85

Диаметр направляющих трубок:

Внешних, мм 20

Внутренних, мм .: . 16

Количество штоков, шт, 85

Диаметр штоков, мм 15

Длина штоков, мм 750

Количество пружий; шт, 170

При указанных габаритах, исходной температуре, например, газа 120 С и темпе-

10 ратуре охлаждающей воды 10 С, скорость вращения ротора — 30 об/мин.

Тепловой двигатель работает следующим образом.

Для установки теплового двигателя вы15 бирается горизонтальный участок газохода перед дымовой трубой. Движущиеся:отходящие низкотемпературные газы (< 200 С) омывают верхнюю половину цилиндриче- ского ротора 2 теплового двигателя, Нижняя

20 часть ротора 2 и находящиеся на ней термомеханические элементы — пружины 3 riorpyжены в. зону охлаждения статора. 1 при температуре М2О С.

При указаннь|х условиях пружины 3 в вер25 мней зоне находятся в разжатом положении, а находящиеся в воде.— в сжатом. Создаваемый весовой дебаланс (см. фиг.2) за счет пру-. жин 3иштоков4,обеспечивает прокручивание ротора 2 по ходу часовой стрелки со скоростью

30 30 об/мин и усилием, которое приводит в работу мотор-регенератор 10.

Равномерное вращение ротора 2 дости-. гается за счет четкого цикличного функцио.-. нирования динамической системы:

35 термомеханических элементов — пружин 3, и подвижных штоков 4. Попадая в зону охлаждения, пружины 3 не только сжимаются сами. но и вталкивают в направляющие трубки 6 концы подвижных штоков 4, С дру40 гой стороны, при нагреве и растяжении пру- жин 3, противоположные концы эгих штоков

4 выдвигаются из направляющих трубок 6.

В качестве охлаждающего агента может быть не только техническая вода, но и другие

45 жидкости, например, сточные воды. Возможно применение и газообразных охладителей, на-: пример. азота, поступающих от кислородных машин.

При работе устройства температура от50 ходящих газов йадает. Практически она может быть снабжена до уровня, который. выше температуры охладитЕля всего лишь на 10 30 С. Зто достигается последовательной установкой ряда устройств, количество

55 которых определяется объемом отходящих газов, их температурой и мощностью устройств. Срок эксплуатации устройства опре-, деляется количеством циклов: "сжатие— разжатие" пружин 3 из никелида титана.

1812337

I пользование тепла нетрадиционного источника — солнечной энергии при минимальных капитальных затратах, получение электроэнергии.

Составитель T. Воробьев

Техред М.Моргентал Корректор Г. Кос

Редактор

Заказ 1565, 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

Таким образом, при скорости ротора 30 об/мин пружины 3 делают 30 таких циклов в минуту, или в час:

30х60 1800 ц/ч, . 5

Общее время работы устройства

Т-,-8333 ч или 347 суток.

1,5 10

1,8 ° 10з

Данное устройство может быть также использовано для получения электроэнергии от потока солнечных лучей. В этом случае в качестве охлаждаемой среды может быть вода рек, ручьев и другйх естественных и искусственных источников.

Применение теплового двигателя обес- . печивает. в сравнении с прототипом следующие преимущества:- увеличение единичной и удельной мощности двигателя; использование бросового тепла — низкотем- 20 . пературного тепла (М200 C): в том числе тепла отходящих газов, загрязненных соединениями серы, азота, фтора. хлора, и т.п.; ис-:

Формула изобретения

Тепловой двигатель, содержащий статор с зонами нагрева и охлаждения, ротор с установленными на нем пружинами, обладающими свойством термомеханической памяти формы, связанными.с грузами, о т- личающийся тем,что,сцельюповышвния удельной мощности ротор выполнен с.. развитой боковой цилиндрической. поверхностью, а грузы — в виде штоков с yïîðàìè, . подвижна установленных в радиальных на- правляющих, выполненных в роторе в раз-. ных плоскостях, смещенных друготносительно друга вдоль оси ротора, при этом пружины установлены снаружи ротора между последними и упорами штоков. .