Тепловой двигатель Советский патент 1985 года по МПК F03G7/06 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для преобразования тепловой энергии в механическую, и может быть использовано для создания двигателей, в которых полезную работу получают за счет тепловых деформаций рабочих элементов из материала с термомеханической памятью. Целью изобретения является повышение КПД путем регенерации тепла при его передаче от нагретых рабочих элементов к охлажденным. 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, Двигатель содержит рабочие элементы 1 из материала с термомеханической памятью, например из нитинола, прижатые к горячим 2 и холодным 3 дуговым контактам теплообменников 4 и 5, выполненных в виде тепловых труб, соединенные с валом 6 отбора мощности. Рабочие элементы 1 выполнены в виде тепловых труб, заполненных капиллярным материалом 7, пропитанным жидким теплоносителем. Противоположные концы элементов 1 установлены вдоль образуюш.их двух цилиндров 8 и 9, расположенных друг относительно друга под тупым углом с возможностью вращения вокруг своих осей. Термомеханическая память элементов 1 выражена в их максимальном изгибе при расположении на внутренней стороне тупого угла между образующими цилиндров 8 и 9 и в минимальном их изгибе при расположении на внешней стороне их угла. Двигатель снабжен установленным между горячим 2 и холодным 3 контактами теплоизолированным от последних при помощи теплоизоляторов 10 регенератором 11 в виде кольцевой тепловой трубы с теплопроводной стенкой 12, примыкающей к рабочим элементам 1 на участках между контактами 2 и 3. Зона 13 конденсации тепловой трубы регенератора 11 расположена после холодного контакта 3, а зона 14 испарения - после горячего контакта 2 по ходу движения рабочих элементов, а участок 15 капиллярно-пористого заполнителя этой тепловой трубы, полиостью перекрывающий .- газовый канал, расположен перед холоди;- контактом 3 после горячего контакта 2 по ходу движения рабочих элементов для обеспечения движения рабочего тела в этой трубе против движения рабочих элементов 1. Внутренняя стенка 16 регенератора 11 в зоне подвода тепла снабжена орёбрением 17. Элементы 1 установлены в пазах 18 на стенках цилиндров 8 и 9, а последние, в свою очередь, установлены в подшнпяиках 19. Двигатель работает следующим образом. Каждый из элементов 1, прижатый К горячему контакту 2, нагревается, и материал стенки его тепловой трубы претерпевает термомеханическое превращение, в результате чего этот элемент 1 стремится принять минимально изогнутую форму и увлекает за собой цилиндры 8 и 9, вращая их в направлении, показанном стрелкой. Элементы 1, скользящие по холодному контакту 3, охлаждаются и в результате термомеханического превращения материала их стенок стремятся принять максимально изогнутую форму, помогая тем самым вращать цилиндры 8 и 9 в указанном направлении. В результате деформации в разных направлениях нагретых и охлажденных элементов 1 на валу 6 создается стабильный по величине крутящий момент. После прохождения элементом 1 горячего контакта 2 нагретый элемент 1 скользит по теплопроводной стенке 12 регенератора И, отдавая тепло зоне 14 испарения его тепловой трубы и охлаждаясь при этом. После прохождения элементом 1 холодного контакта 3 охлажденный элемент 1 скользит по теплопроводной стенке 12 регенератора 11, поглощая тепло, передаваемое ему от зоны конденсации тепловой трубы регенератора 11. Таким образом, осуществляется интенсивный регенеративный теплообмен между нагретыми и охлажденными рабочими элементами Ij позволяющий более экономно использовать для получения механической энергии тепловую энергню теплообменников 4 и 5.

п

П

1

П

1. ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ по авт. СБ. № 1057706, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД путем регенерации тепла при его передаче от нагретых рабочих элементов к охлажденным, он снабжен установленным между горячим и холодным контактами и теплоизолированным от последних регенератором в виде кольцевой тепловой трубы с теплопроводной стенкой, примыкающей к рабочим элементам на участках между контактами, с зоной конденсации тепловой трубы регенератора, расположенной после холодного контакта, а зоной испарения - после горячего контакта и с участком капиллярно-пористого заполнителя полностью перекрывающим газовый канал этой тепловой трубы и расположенным перед холодным контактом после горячего контакта по ходу движения рабочих элементов для движения рабочего тела в этой трубе против движения рабочих элементов. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что внутренняя стенка регенератора в зоне подвода тепла выполнена с оребрениём.