Тепловой двигатель Советский патент 1986 года по МПК F03G7/06 

Изобретение относится к энергетике, а именно к тепловым двигателям с твердым рабочим телом из материала с термомеханической памятью, и может быть использовано для преобразования в механическую энергию энергии низкопотенциальных природных источников тепла, например солнечной энергии, разности температур воды на разных глубинах, геотермального тепла, а также для утилизации тепловых отходов промышленных предприятий.

Цель изобретения - повышение удельной мош,ности и упрощение конструкции.

Для достижения этой цели в предлагаемом двигателе нагреваемые и охлаждаемые ролики охвачены гибкими ободами из материала с термомеханической памятью на одинаковой длине, равной длине окружности каждого ролика, что обеспечивает увеличение длины участков взаимодействия роликов и ободов при неизменных размерах роликов и без увеличения их количества.

На чертеже изображен предлагаемый двигатель, поперечный разрез.

Двигатель содержит гибкие ободы 1 из материала с термомеханической памятью, например из никелида титана (нитииола). Ободы 1 обернуты вокруг двух соседних роликов 2 и 3. Ролик 2 установлен в зоне нагрева, а ролик 3 - в зоне охлаждения на статоре (не показаны) с возможностью враш,ения. На наружной поверхности роликов 2 и 3 выполнены кольцевые канавки 4 прямоугольного профиля. С роликом 2 кинематически связан вал отбора мош,ности (не показан). Ободы 1 выполнены из проволоки квадратного сечения и закручены вокруг продольной оси на угол 360° на длине обода 1. Ролики 2 и 3 обернуты ободами 1, имеюш,ими форму 8, при этом ободы 1 уложены в канавки 4 и ширина последних примерно вдвое превышает толщину ободов 1. Ролики 2 и 3 связаны с источниками соответственно нагрева и охлаждения, выполненными, например, в виде проточных каналов в роликах

2 и 3 для горячего и холодного теплоносителей.

Возможны другие варианты выполнения двигателя. Например, для нагрева ролика 2

можно использовать средство фокусировки солнечного излучения на его зачерненной поверхности, для интенсификации теплообмена двигатель может быть снабжен тепловыми трубами, ободы 1 погут быть сопряжены с ведущим роликом 2 посредством зубьев по добно зубчато-ременным передачам. Для многоступенчатого подвода и отвода тепла ролики 2 и 3 могут быть сгруппированы соответственно в нагреваемые и охлаждаемые барабаны. Для улучшения теплового контакта могут быть предсумотрены средства смачивания теплоносителями роликов 2 и 3 на участках их сопряжения с ободами 1. Двигатель работает следующим образом. Участки ободов 1, охватывающие ролик 3, за счет взаимодействия со связанным с

последним источником охлаждения, охлаждаются до температуры ниже температуры фазового превращения материала ободов 1. Поэтому ободы 1 на ролике 3 находятся в расслабленном состоянии и имеют исходную форму с кривизной, соответствующей радиусу этих роликов 3 и противоположной кривизне участков ободов 1, охватывающих ролик 2. Участки ободов 1, охватывающие ролики 2, за счет взаимодействия со связанным с последним источником нагрева нагреваются до температуры выше температуры фазового превращения материала ободов 1. В результате такого нагрева эти участки ободов 1 стремятся принять форму, которая заложена в их памяти с исходной кривизной, противоположной кри

визне наружной поверхности ролика 2, поэтому ободы 1 на ролике 2 находятся в упругонапряженном состоянии. При вращении роликов 2 и 3 энергия упругонапряженного состояния ободов 1 переходит в механическую энергию связанного с роликом 2 вала отбора мощности.

ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий гибкие ободы из материала с термомеханической памятью, обернутые вокруг роликов, установленных поочередно в зонах нагрева и охлаждения на статоре с возможностью вращения, кинематически связанный с роликами вал отбора мощности и источники нагрева и охлаждения, отличающийся тем, что, с целью повыщения удельной мощности и упрощения конструкции, в нем два соседних ролика обернуты ободами, имеющими форму 8 и закрученными вокруг продольной оси на угол 360° на длине обода. (Л 10 О) to о QO СП