Устройство для преобразования тепловой энергии в механическую

Авторы патента:

БАРМИН ИГОРЬ ВЛАДИМИРОВИЧ

ДРАЕНКОВ АЛЕКСАНДР ФЕДОРОВИЧ

ДУБРОВИН ГЕННАДИЙ ЕВГЕНЬЕВИЧ

СИРОТКИН ВЯЧЕСЛАВ ЛЕОНИДОВИЧ

-Ю, т.

П Ж-С-":-А-Й И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<1и750126

Союз Советсхнк

Соцналнстнчесхнк

Респубннх

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-вувЂ” (22) Заявлено 25.10.76 (21) 2415027/25-06 с присоединением заявки №вЂ” (23) ПриоритетвЂ” (51) И. К.

F 03 G 7/06

F 03 G 7/02

Гооударетееииый комитет

СССР

Опубликовано 23.07.80. Бюллетень №27

Дата опубликования описания 29.07.80 (53) УДК 621.472 (0.88.8) llo делам изобретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

И. В. Бармин, А. Ф. Драенков, Г. Е. Дубровин и В. Л. Сироткин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В МЕХ А НИ ЧЕС КУ1О

Изобретение относится к области преобразователей тепловой энергии (например, солнечной) в механическую, которая может использоваться для привода стационарных и передвижных объектов, например, на поверхностях планет.

Известно устройство для преобразования тепловой энергии в механическую, содержащее ротор с активными элементами, соединенный с механизмом передачи крутящего момента (I J

Активные элементы в известном устройстве представляют собой проволоку, перекинутую через шкивы, установленные на роторе, а механизм для передачи крутящего момента вЂ” кривошип. Системой охлаждения в данном устройстве является воздушная среда. Данное устройство действует от усилий, возникающих при изменении длины металлических проволок, вследствие периодического изменения их температуры.

Недостатком такого устройства является наличие длинной проволоки с большим числом перегибов на шкивах, вызывающих зьачительные потери при повороте шкивов, причем, чем более высокие нагрузочные характеристики необходимо получить, тем больший диаметр проволок необходимо имет и тем большие потери на перегиб возникают при этом. Кроме того, система охлаждения элементов малоэффективна, что ограничивает как нагрузочные, так и скоростные ха5 рактеристики двигателя.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для преобразования тепловой энергии в механическую, содержа цее ротор и расположенные на нем

1р активные элементы, связанные посредством толкателей с механизмом передачи крутящего момента, направляющие втулки и систему охлаждения, выполненную в виде емкости, заполненной хладагентом (2).

Недостатком данного устройства является повышенная инерционность активных элементов и в этой связи низкий КПД.

Цель изобретения вЂ” повышение КПД.

Это достигается тем, что активные элементы имеют арочную форму и выполнены из материала с термомеханической памятью, а толкатели установлены в направляющих втулках, ротор снабжен упругими элементами и активные элементы закреплены на последних.

750126

30 зз

Формула изобретения

Кроме того, ротор имеет форму полого цилиндра, механизм передачи крутящего момента расположен внутри него и выполнен в виде кулачка, а толкатели снабжены роликами, взаимодействующими с последним.

В емкости системы охлаждения могут быть расположены тепловые трубы, имеющие наружные концы, выведенные за пределы емкости и снабженные радиационным экраном.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 вЂ” разрез А вЂ” А фиг. 1.

Устройство для прямого преобразования тепловой энергии в механическую содержит ротор 1 и расположенные на нем активные элементы 2, связанные посредством толкателей 3 с механизмом 4 передачи крутящего момента, направляющие втулки 5 и систему охлаждения, выполненную в виде емкости 6, заполненной хладагентом.

Активные элементы 2 имеют арочную форму и выполнены из материала с термомеханической памятью, а толкатели 3 установлены в направляющих втулках 5. Ротор 1 снабжен упругими кронштейнами 7, и активные элементы 2 закреплены на последних.

Ротор 1 имеет форму полого цилиндра, механизм 4 передачи крутящего момента расположен внутри него и выполнен в виде кулачка, а толкатели 3 снабжены роликами 8 взаимодействующими с последним.

В емкости 6 системы охлаждения расположены тепловые трубы 9, имек.щие наружные NoHIlbl 10, выведенные за пределы е 1кости 6 и снабженные радиационным экраном 11. Ротор 1 заключен в корпус 12 с окном 13, перед которыми установлены регулирующие заслонки 14.

Активные элементы 2 расположены на поверхности ротора 1 в несколько рядов в ыахматном порядке (см. фиг. 2). Кулачок механизма 4 передачи крутящего момента закреплен в корпусе 12 с помощью втулки 15 с одной стороны и подшипника качения (на чертеже не показан) вЂ” с другой, причем фиксация от проворачивания кулачка относительно оси осуществляется квадратной головкой 16.

Устройство для преобразования тепловой энергии в механическую работает следующим образом.

Тепловые (солнечные) лучи, проходя через регулируемое с помощью регулирующих заслонок 14 входное окно 13, попадают на активные элементы. При нагревании элементов до температуры структурного пре-вращения (зависит от процентного содержания никеля в сплаве) проявляется эффект

«термомеханической памяти», т. е. активный элемент 2 «вспоминает» первоначальную прямолинейную форму, заданную ему при температуре выше температуры превраще10

20 м

4 ния. Выпрямляясь, активный элемент 2 оказывает осевое воздействие на толкатель 3, который, скользя по направляющей втулке 5 и перекатываясь с помощью ролика 8 по профилю кулачка механизма 4 заставляет вращаться по часовой стрелке ротор 1.

В результате поворота ротора 1 в зону теплового облучения попадает активный элемент 2 следующего ряда и цикл повторяется. Число элементов в одном ряду, их герметические размеры и число рядов необходимо расчитывать в зависимости от необходимых частотно-динамических характеристик на выходе. При попадании нагретых активных элементов 2 в жидкий хладагент, залитый в емкость 6 системы охлаждения, они охлаждаются и с помощью упругих кронштейнов 7 возвращаются к первоначальной заданной форме.

Тепло от хладагента сбрасывается в окружающее пространство (например, в космос) с помощью тепловых труб 9 и радиационного экрана 11. Получаемая механическая энергия может быть использована для привода как стационарных объектов (например, буровые установки, насосы приводы следящих систем концентратов солнечной энергии и т. д.), так и для транспортных средств.

Таким образом, применение активных элементов из материала с термомеханической памятью позволяет снизить тепловую инерционность устройства, а использование тепловых труб и радиационного экранавЂ” значительно увеличить скоростные режимы, и, в конечном итоге. повысить КПД устройства.

1. Устройство для преобразования тепловой энергии в механическую, содержащее ротор и расположенные на нем активные элементы, связанные посредством толкателей с механизмом передачи крутящего момента, направляющие втулки и систему охлаждения, выполненную в виде емкости, заполненной хладагентом, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД, активные элементы имеют арочную форму и выполнены из материала с термомеханической памятью, толкатели установлены в направляющих втулках, а ротор снабжен упругими кронштейнами, и активные элементы закреплены на последних.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что ротор имеет форму полого цилиндра и механизм передачи крутящего момента расположен внутри него и выполнен в виде кулачка, а толкатели снабжены роликами, взаимодействующими с последним.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в емкости расположены тепловые

750126

5 трубы, имеющие наружные концы. выведенные аа пределы емкости.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что на наружных концах тепловых труб закреплен радиационный экран. ь

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР № 225620, кл. F 03 G 7/02, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР № 11091, кл. F 03 G 7/06, 1927.

Фйг. 7

750126

A-4

ФФ ФФФФФ

Фиг.Г