Тепловой двигатель Советский патент 1983 года по МПК F03G7/06 

(54) ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к преобразованию тепловой энергии в механическую, а именно к тепловым двигателям с твердым рабочим телом, и может быть использовано в установках, где не требуется быстроходность и высокий КПД двигателя, но важны простота устройства и небольшой вес.

Известен тепловой двигатель, содержащий двухслойный биметаллический рабочий элемент, проходящий через зоны нагрева и охлаждения, выполненный в виде замкнутой ленты, одетой на ролики 1.

Однако данный двигатель характеризуется низкой экономичностью, обусловлен недостаточным использованием тепловых деформаций рабочего элемента из-за его податливости в поперечном направлении и отсутствия опоры, препятствующей его поперечной деформации.

Наиболее близким к предлагаемому является тепловой двигатель, содержащий два круговых двухслойных рабочих элемента со слоями из материалов, имеющих различные коэффициенты линейного расширения, проходящие через зоны нагрева и охлаждения и прижатые друг к другу при помощи роликов слоями из материала с меньщим коэффициентом линейного расширения 2.

Экономичность известного двигателя существенно повышена благодаря наличию оцоры рабочих элементов в поперечном направлении друг о друга и о ролики, однако выполнение рабочих элементов в виде дисков обусловливает усложнение конструкции вследствие необходимости введения центральной оси дисков и подшипниковых опор 10 этой оси для фиксации положения рабочих элементов в радиальном направлении. Кроме того, выполнение рабочих элементов в виде дисков затрудняет размещение двигателя на поверхности аппарата, имеющего форму тела вращения, так как центральная часть двигателя занята участком диска, не взаимодействующим с роликами, и осью диска.

Цель изобретения - упрощение конструкции и обеспечение размещения двигателя на поверхности аппарата, имеющего форму 20 тела вращения.

Указанная цель достигается тем, что двигатель содержит два круговых двухслойных рабочих элемента со слоями из материалов, имеющих различные коэффициенты линейного расширения, проходящие через зоны нагрева и охлаждения и прижатых друг к другу при помощи роликов слоями из материала с меньшим коэффициентом линейного расширения, рабочие элементы выполнены в виде цилиндрических колец, плотно входящих одно в другое.

На чертеже показан предлагаемый двигатель, общий вид.

Двигатель содержит два двухслойных рабочих элемента 1 и 2, выполненных в виде цилиндрических колец, плотно входящих одно в другое. Элемент 1 состоит из Слоев 3 и 4, а элемент 2 - из слоев 5 и 6. Слой 3 элемента 1 и слой 5 элемента 2 выполнены из материала, имеющего меньщий коэффициент линейного расщирения, чем слой 4 элемента 1 и слой 6 элемента 2. Слои каждого из элементов 1 и 2 скреплены друг с другом по поверхности соприкосновения.

Элементы 1 и 2 прижаты друг к другу слоями 3 и 5 материала с меньшим коэффициентом линейного расщирения при помощи роликов 7 и 8 и опираются на ролики 9 и 10.

По меньшей мере один из роликов 8 установлен с возможностью вращения без проскальзывания относительно рабочего элемента. Для этого ролик 8 снабжен выступами 11, которые входят в отверстия в рабочем элементе, расположенные с тем же щагом, что и выступы. К этому ролику подключено звено отбора мощности.

Элементы 1 и 2 проходят через зону нагрева, в которой вблизи роликов 7 и 8 установлены нагреватели 12. Участка элементов 1 и 2, находящиеся вне зоны действия нагревателей 12, проходят через зону охлаждения.

Двигатель работает следующим образом.

При включении нагревателей 12 слои 4 и 6 рабочих элементов. 1 и 2 вследствие большего коэффициента линейного расщирения их материала удлиняются больше, чем слои 3 и 5, вследствие чего элементы 1 и 2 деформируются и расходятся, принимая форму, показанную на чертеже пунктиром. При

этом рабочие элементы 1 и 2 выжимаются из пространства между роликами 7 и 8 и поворачиваются вокруг своей оси, а к нагревателям 12 подаются следующие участки элементов 1 и 2. Вне зоны действия нагревателей 12 деформированные участки элементов 1 и 2 охлаждаются, принимая прежнюю форму. При повторении описанного процесса элементы 1 и 2 непрерывно приводятся во вращение, при этом элемент 2, находящийся в зацеплении с роликом 8, приводит этот ролик во вращение. Вращение ролика 8 передается звену нагрузки.

Предлагаемый двигатель обладает не меньшей экономичностью, чем известный двигатель. В то же время за счет исключения центральной части рабочих элементов и их центральной оси с подщипниками обеспечивается упрощение конструкции, двигатель удобно размещается на поверхности аппарата, имеющего форму тела вращения, не загромождая среднюю часть аппарата, занятую другим .оборудованием.

Формула изобретения

Тепловой двигатель, содержащий два круговых двухслойных рабочих элемента со слоями из материалов, имеющих различные коэффициенты линейного расширения, проходящих через зоны нагрева и охлаждения и прижатых друг к другу при помощи роликов слоями из материала с меньщим коэффициентом линейного расширения, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и обеспечения размещения двигателя на поверхности аппарата, имеющего форму тела вращения, рабочие элементы выполнены в виде цилиндрических колец, плотно входящих одно в другое.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 709830, кл. F 03 G 7/06, 1978.