Тепловой двигатель Советский патент 1986 года по МПК F03G7/06 

Изобретение относится к ма1иинострое- нию и приборостроению, а именно к устройствам для получения механической энергии вращения при расширении и сокращении твердых термочувствительных элементов, вызываемых изменениями температуры, и может быть использовано для привода различных механизмов за счет тепловой энергии солнечного излучения, тепла выхлопных I a- WB двигате;1ей внутреннего сгорания или газотурбинных установок, вентиляпионных установок горячих пехон промьинленных нред- нриятий и других источников горячего газа.

Целью изобретения является повьинение экономичности при использовании для на- I pcBii и охлаждения термочувствительио| о элемента соответственно горячего и холодного тен. юносителей.

На фиг. I схематически н)едставлен пред- ... теплов(.)й двнгате. и., вид осевой разрез; на фиг. 2 разрез А- А на ||)иг. 1; на фиг. . i - )азрез Б Б на фиг. I.

/1вигатель содержит полый иилипдричес- киГ| сгатор 1 с зонами tiarpCBa 2 и охлаждения 3 н пероховатой внутрсчшей поверхностью 4. Внутри стаго)а 1 расположен ротор Г) с i ермочувс I вительн1)1м эле.ментом в виде сильфона 6 из сплава (никелида ти- гана) с термомеханическ(.|й памятью формы в интервале темнератчр 40 100°(, причем эта память выражена в знак(Л1е()емениом 11 яжении концов cn. ii. О без измспепии ei o общей д.1ины. На пове).х- носги iOTopa Г) установлено множссгво про во, 1ок 7 с (.(дносторонним тангенциальным относите. И.но рогора 5 паправ.чением с возможностью взаимодействия последних с 1не- роховатой поверхностью 4 статора 1 при нагреве и ох.чаждении с-ил1 фона 6. lIpoBo;io- ки 7 ус i апов.чены, например, при помонаи сварки, на верппшах 8 и во впади1 ах 9 гофр сильфона 6. Сильфон (i прикреплен своими концами к ва, 1у 10, который установлен при но.мощи подшипников 11, снабженных .ашитными И1айбими 12, в 1 ())Ц(вых си пках I , 5 и 14 статора 1. Вал 10 соединен с 1И)требите;1ем механической энер1-ии вращения абразивным кругом 15 для снятия заусенцев с деталей или для заточки инструмента. Зона 2 нагрева выполнена в виде внутренней нилости сильфона 6, а зона 3 охлаждения в виде нолости между силь- фоном б и статором 1. С зоиой 2 нагрева соединен1 1 патрубки подвода 16 и отвода 17 горяче1 0 теплоносителя газа с температурой вьпне , а с зоной 3 охлаждения соединены нагрубки нодвода 18 и от)1ода 19 Х(),1одного теп,п(М1ОСИтеля - холодиог о |-аза (папрнме), воздуха) и;|и жидкости (например, воды) с температурой ниже 20°С. Проволоки 7 выно.лнены лакой длины, что при сжагии конца сильфона tj в шероховатую noBep Hi)i;i ь 4 сгатора 1 упираются уста- HOB,iieHHi)ii на вершинах Н i-ocfip си;п(})и1а 6 проволоки 7 и, наоборот, при )асгяжепии

5

0

5

0

5

0

5

0

5

конца сильфона 6 в шероховатую поверхность 4 статора 1 упираются только проволоки 7, установленные во впадинах 9 гофр сильфона 6.

В нерабочем состоянии (при охлажденном сильфоие 6) двигатель находится в положении (фиг. 1), при котором левая часть сильфона 6 растянута, а правая - сжата. При этом проволоки 7, расположенные во впадинах 9 гофр сильфона 6 слева и на вершинах 8 гофр сильфона 6 справа, упираются в поверхность 4 статора 1. Остальные проволоки 7 не касаются этой поверхности 4. В таком положении двигатель находится в заторможенном состоянии.

Тепловой двигате;1ь работает следующим образом.

кратковременной подаче горячего газа с температурой выше через патрубок 16 СИЛЬФОН 6 6ыст)о нагревается до температуры 100°С, а горячий газ с пониженной температурой выходит через патрубок 17. В результате нагрева в материале сильфона 6 проявляется эффект памяти формы, который выражается в том, что левый конец сильфона 6 сжимается, а правый -- иилниряется без изменения его обшей длины. Диаметр наружн1)1х гоф) сильфона 6 с, И ва увеличивается, а С11()ава уменьшается. Эго приводит к то.му, что проволоки 7, находящиеся до этого в контакте с шероховатой поверхност1)Ю 4 статора 1, отходят oi нее на неког())ое рассг(яние, а и|)оволоки 7, находящиеся до эпого на расстоянии от по- ве хности 4, упираются в нее с усилием, которое енерируется сильфоном 6. TaiireH- циальное направление упирающихся в поверхность 4 проволок 7 обеспечивает возникновение крутяшего момента, в результате чего ротор 5 отталкивается от статора 1 и поворачивается на некоторый угол в направлении дуговой стре. 1ки (фиг. 2 и 3), зависящей от величины изменения диаметра ротора 5 в процессе описанной трансформации при ei o нагреве.

При последующей кратковременной подаче охлаждающего газа или воды с температурой ниже 20°С через натрубок 18 силь- фон 6 быстро охлаждается до 40°С, а ох- .таждакмцая среда с повышенной температурой выходит через патрубок 19. В результате охлаждения н материале сильфона 6 нроявляется обратимый эффект памяти формы, который выражается в том, что его форма нолностью восстанавливается до пер- t оначальной (фиг. 1). ,Это приводит к уходу от шероховатой новерхности 4 одних проволок 7 и прижатию к ней других проволок 7, которые, в свою очередь, осуществляют дополнительный поворот ротора 5 в нужном направлении. После этою очередной цикл пагрева - охлаждения рслора 5 может повторятся )атно, более 10 раз, и осу- П1ествляться по заданной программе. Скорость и степень нагрева - охлаждения ротора 5 изменяется путем изменения расхода холодного и горячего теплоносителей или

А-А

изменением длительности цикла, что обеспечивает необходимую частоту вращения двигателя.

6-5

(риг.2

фиг.З