Тепловой двигатель Советский патент 1985 года по МПК F03G7/06 

СД

О

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к преобразователям тепловой энергии в механическую за счет деформаций тепловых элементов из материала с термомеханической памятью, и может быть использовано для привода различного рода потребителей механической энергии.

Целью изобретения является уменьшение габаритов и увеличение удельной мощности.

Поставленная цель достигается за счет рациональной реализации теплообмена между нагреваемыми (охлаждаемыми) роликами и компактно расположенными между ними в два ряда взаимодействующими между собой тепловыми элементами, а также за счет введения регенеративного теплообмена между нагретыми и охлажденными участками одного и того же теплового элемента при их встречном движении.

На чертеже представлена схема двигателя.

Двигатель содержит стаТор 1 и ротор 2, между которыми расположены нагреваемые 3, 4 и охлаждаемые 5 и 6 ролики, огибаемые поочередно и попарно тепловыми элементами 7 и 8 из сплава с термомеханической памятью, выполненными в виде непрерывных колец. Ротор 2 имеет цилиндрическую рабочую поверхиость 9. Ролики 3-6 вместе с попарно охватывающими их тепловыми элементами 7 и 8 расположены вокруг поверхности 9 ротора 2 в два ряда, ролики 4 и 6 наружного ряда закреплены на статоре 1 с возможностью вращения. По одному из каждой пары этих роликов 4 и 6 наружного ряда подвещено на пружине 10 сжатия. Рабочая поверхность 9 ротора 2 охвачена прижатыми к ней наружными сторонами кольцами-элементами 7 внутреннего ряда. По одному нагреваемому 3 и одному соседнему охлаждаемому 5 ролику разных пар внутреннего ряда расположены между роликами 4 и 6 одной пары наружного ряда и охвачены наружной стороной кольца-элемента 8, установленного на этой паре роликов 4 и 6 наружного ряда. Кольца-элементы 8 наружного ряда с одного конца прижаты к кольцам-элементам 7 внутреннего ряда, нагреваемыми роликами 3 и 4 обоих рядов. Свободные участки каждого кольца-элемента 7 и 8 между роликами 3 и 5, 4 и 6 для осуц ествления теплообмена между этими участками при их встречном движении расположены в непосредственной близости друг от друга.

Двигатель работает следуюпим образом.

При вращении ротора 2 в указанном стрелкой направлении посредством сил треиия в движение приводятся находящиеся в контакте с ротором 2 тепловые элементы 7, которые в свою очередь приводят в движение тепловые элементы 8. Те участки тепловых элементов 7 и 8, которые движутся в контакте с -нагреваемыми роликами 3 и 4, достигают температуры структурного превращения, и до момента отрыва от роликов 3 и 4 претерпевают структурное превращение, в результате чего они проявляют эффект термомеханической памяти, т. е. нагретые участки элемеитов 7 и 8 принимают свою первоначальную прямолинейную форму. Это приводит к изменению конфигурации тепловых элементов 7 и 8, что на фиг. 1 показано пунктирными линиями. Изменение конфигурации тепловых элементов 7 и 8 вызывает изменение межцентровых расстояний роликов 3 и 5, 4 и 6, которые компенсируют пружины 10 сжатия,осуществляющие также тепловых элементов 7 и 8. В результате восстановления формы нагретыми участками

тепловых элементов 7 и 8 и изменения их конфигурации изменяется угол охвата тепловыми элементами 7 и 8 роликов 4, при этом угол охвата роликов 3 остается неизменным, так как тепловые элементы 8, огибающие наружной стороной ролики 3, прижимают к ним тепловые элементы 7 н не

позволяют им оторваться от роликов 3. В результате уменьшения угла охвата тепловыми элементами 7 и 8 роликов 4 возникают два момента, создаваемые соответственно

тепловыми элементами 7 и 8, которые действуют на ролики 4 и приводят их во вращение. Ролики 4 приводят в движение связанные с ними тепловые элементы 8, которые соприкасаются с тепловыми элементами 7 и приводят их в движение, а эти в свою

очередь вращают ротор 2. Впоследствии нагретые участки тепловых элементов 7 и 8 набегают на охлаждаемые ролики 5 и 6, охлаждаются ниже температуры структурного превращения и деформируются (изгибаются). В результате движения тепловых элементов 7 и 8 в контакт с нагреваемыми роликами 3 и 4 вступают другие их участки, которые описанным образом изменяют свою форму и способствуют дальнейщему вращению роторл2.

Таким образом, при постоянном подводе тепла к роликам 3 и 4 и отводе тепла от роликов 5 и 6 устанавливается непрерывное вращательное движение ротора 2.

ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий статор и ротор, между которыми расположены нагреваемые и охлаждаемые ролики, огибаемые поочередно и попарно тепловыми элементами из сплава с термомеханической памятью в виде непрерывных колец, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов и увеличения удельной мощности, ротор имеет цилиндрическую рабочую поверхность, ролики вместе с попарно охватывающими их тепловыми элементами расположены вокруг этой поверхности ротора в два ряда, ролики наружного ряда закреплены на статоре с возможностью вращения, по одному из каждой пары этих роликов подвещено на пружине сжатия, рабочая поверхность ротора охвачена прижа тыми к ней наружными сторонами колец внутреннего ряда, по одному нагреваемому и одному соседнему охлаждаемому ролику разных пар внутреннего ряда расположены между роликами одной пары наружного ряда и охвачены наружной стороной кольца, установленного на этой паре роликов наружного ряда, кольца наружного ряда с одного конца прижаты к внутреннего ряда нагреваемыми роликами обоих ,рядов, а с другого конца - охлаждаемыми 9 |сл роликами обоих рядов, и свободные участки каждого кольца между роликами для осуществления теплообмена между этими участками при их встречном движении расположены в непосредственной близости друг от друга.