Тепловой двигатель Советский патент 1985 года по МПК F03G7/06 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к тепловому двигателю, в котором для получения механической энергии используются тепловые деформации рабочих элементов из бинарных сплавов с термомеханической памятью формы, например из сплава титан - никель.

По основному авт. св. № 1057706 известен тепловой двигатель, содержагщий рабочие элементы из материала с термомеханической памятью, прижатые к горячим и холодным дуговым контактам теплообменников и соединенные с валом отбора мощности, причем рабочие элементы выполнены в виде тепловых труб, заполненных капиллярным материалом, пропитанным жидким теплоносителем, установленных вдоль образующих двух цилиндров, расположенных друг относительно друга под тупым углом с возможностью вращения вокруг своих осей, а термомеханическая память выражена в их максимальном изгибе при расположении на внутренней стороне тупого угла между образующими цилиндров и в минимальном их изгибе при расположении на внутренней стороне этого угла. Кроме того, горячий и холодный контакты соединены соответственно с горячим м холодным теплообменниками дополнительно установленными тепловыми трубами 1.

Однако этот двигатель характеризуется недостаточной экономичностью (КПД) изза непроизводительных потерь тепла, передаваемого холодному теплообменнику без осуществления полезной работы.

Целью изобретения является повышение коэффициента полезного действия.

Указанная цель достигается тем, что в тепловом двигателе, содержащем рабочие элементы из материала с термомеханической памятью, прижатые к горячим и холодным дуговым контактам теплообменников и соединенные с валом отбора мощности, рабочие элементы которого выполнены в виде тепловых труб, заполненных капиллярным материалом, пропитанным жидким теплоносителем, установленных вдоль образующих двух цилиндров, расположенных друг относительно друга под тупым углом с возможностью вращения вокруг своих осей, а термомеханическая память: выражена в их максимальном изгибе при расположении на внутренней стороне тупого угла между образующими цилиндров и в минимальном их изгибе при расположении на внещней стороне этого угла и, кроме того, горячие и холодные контакты которого соединены соответственно с горячим и холодным теплообменниками дополнительно установленными тепловыми трубами, между дуговыми контактами теплообменников дополнительно установлен теплоизолированный относительно последних регенератив,ный элемент, выполненный в виде тепловой

трубы, контактирующей поверхностью в противоположных своих зонах с рабочими элементами.

На фиг. 1 изображен двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А

на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Тепловой двигатель содержит рабочие элементы 1, выполненные в виде тепловых труб из материала с термомеханической

памятью, например из сплава титана и никеля (54-5б°/о никеля, остальное - титан), заполненных капиллярным материалом 2, пропитанным жидким теплоносителем. Рабочие элементы 1 установлены в продольных пазах на стенках цилиндров 3 и 4, которые, в свою очередь, установлены в подщипникях 5, оси которых образуют тупой угол.

Рабочие элементь прижаты своими торцами к горячим и холодным дуговым контактам 6 и 7 теплообменников, а противоположными концами соединены через цилиндр 3 с валом 8 отбора мощности.

Дуговые контакты 6 и 7 представляют . собой концы тепловых труб 9 и 10, которыми эти контакты соединены соответственно с горячими и холодными тепЛообменни ками.

Между дуговыми контактами 6 и 7 установлен теплоизолированный от них регенеративный элемент 11, выполненный в виде тепловой трубы.

0 Тепловой двигатель работает следующим образом.

В результате взаимодействия с горячим дуговым контактом в рабочих элементах 1 проявляется эффект термомеханической памяти последних, и они изгибаются, приводя во вращение цилиндры 3 и 4 в направлении, обозначенном на чертеже стрелкой.

Рабочие элементы 1 вращаются вместе с цилиндрами 3 и 4, скользя своими торцами по дуговым контактам 6 и 7, а также по поверхности регенеративного элемента 11. Максимальный изгиб рабочих элементов 1 достигается при их расположении на внутренней стороне тупого угла между образующими цилиндров 3 и 4, т.е. при верхнем положении рабочих элементов (см.

5 фиг. 1 и 3). При дальнейщем вращении рабочие элементы начинают взаимодействовать с регенеративным элементом 11, отдавая через него часть запасенного тепла противоположно расположенным рабочим элементам. Дальнейщее вращение привр0 дит к взаимодействию рабочих элементов 1 с ходовым дуговым контактом 7, которые охлаждаясь в результате проявления эффекта термомеханической памяти, выпрямляются, развивая на цилиндрах 3 и 4 окружное усилие в направлении их вращения. Максимальный угол изгиба рабочих элet ментов 1 достигается при их расположении на внещней стороне тупого угла между об разующими цилиндров 3 и 4, т.е. при нижнем положении рабочих элементов (см. фиг. 1 и 3). Далее рабочие элементы 1 вступают в контакт с другой частью регенеративного элемента 11 и нагреваются за счет передаваемого им тепла. Цикл работы двигателя повторяется. В результате деформации в разных направлениях одновременно двух групп рабочих элементов 1 создается стабильный по величине крутящий момент на налу двигателя. Введение тепловых труб в конструкцию двигателя позволяет передавать к его рабочим элементам сконцентрированный поток тепловой энергии от теплообменников с большой поверхностью, что обеспечивает компактность двигателя и увеличение его удельной мощности. Регенеративный элемент 11 в виде тепловой трубы обеспечивает повышение КПД двигателя за счет снижения непроизводительных потерь тепла, передаваемого холодному теплообменнику без осуществления полезной работы. Кроме того, двигатель обеспечивает однонаправленное вращение вала отбора мощности и может эффективно работать от любых источников тепла, в том числе с использованием небольшой естественной разницы температур или промыщленных тепловых отходов.

/1-/4

W

6-5

Фаг.д

ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ по авт. св. № 1057706, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД , между дуговыми контактами теплообменников дополнительно установлен теплоизолированный относительно последних регенеративный элемент, выполненной в виде тепловой трубы, контактирующей поверхностью в противоположных своих зонах с рабочими элементами. (Л оэ :о 00 00