Тепловой двигатель Советский патент 1987 года по МПК F03G7/06 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к тепловым двигатлям, в которых для получения механической энергии используются тепловые деформации рабочих элементов из би- нарных сплавов с термомеханической памятью формы, например из нитинола (54% никеля, остальное-титан).

Целью изобретения является повышение надежности при размещении дви- гателя на границе двух сред с разной температурой путем исключения теплопередачи через скользящие контакты.

На фиг. 1 схематически изображен о писываемьй двигатель, аксонометрический вид; на фиг. 2 - двигатель, установленный на судне, вид сбоку, н фиг, 3 - то же, продольный вид на фиг. 4 - рабочий элемент с фиксиру о- щим его ось подшипниками и рычагами для осуществления его вращения вокру .собственной изогнутой неподвижной оси при обработке элемента с целью придания et fy свойства термомехничес- кой памяти, аксонометрический вид.

Двигатель содержит каркас 1 и свя-° занные с ним рабочие элементы 2 в виде тепловьк труб в форму колено- образных петель из сплава, обладающе го термомеханической памятью, например нитинола (54% никепя, остальное - титан). Память каждого элемента 2 выражена в его кручении вокруг собственной изогнутой оси. С рабочими эле- ментами 2 соединен теплообменник 3, выполненный, как и элементы 2, в виде тепловой трубы, т.е. внутренние объемы теплообменника 3 и элементов 2 заполнены капиллярным материалом 4, пропитанным легкокипящей жидкостью Концы рабочих элементов 2 закреплены на каркасе 1, а их колена 5 пропущены через тело теплообменника 3. Полости элементов 2 и теплообменника 3 сооб- щены между собой при помощи отверстий 6, выполненных в стенках элементов 2« Каркас 1 удерживается на поверхности холодной воды при помощи поплавков (не показаны). Холодная вода образует зону 7 охлаждения теплообменника 3, Окрздкающая теплая воздушная среда образует зону 8 нагрева теплообменника 3. Таким образом, теплообменник 3 установлен с возможностью периодического перемещения через зоны нагрева 8 и охлаждения 7. Теплообменник 3 при помощи бруса 9 и коленвала 10 соединен с звеном нагрузки - генератором

5

0

5

о 0 5 Q

11 электрического тока (фиг. 1), корпус которого закреплен на каркасе 1,

При использовании описываемого двигателя в качестве движителя судна (фиг. 2 и 3) на нижней поверхности теплообменника 3 установлены гребные лопасти 12, а каркас 1 двигателя прикреплен к корпусу 13 судна.

Дпя придания элементу 2 термомеханической памяти кручения вокруг собственной неподв1гисной оси его деформируют при термообработке (фиг. 4) путем вращения вокруг этой оси в условиях фиксации оси элемента 2 в подшипниках 14. Вращение осуществляют при помощи рычагов 15 в направлении стрелок (фиг. 4) на угол 180 ,

Обеспечивая соответствующие термические условия, можно добиться того, что изменение температуры элемента 2 от 20 до 40 С приведет к повороту его стенки на угол 180 . Изменяя условия термообработки и продолжая вращение рычагов 15 по направлению стрелок (фиг. 4), можно добиться такой памяти, которая приведет к возврату элемента 2 в первоначальное положение при изменении температуры от 40 до . Если теперь этот же элемент 2 удерживать за его концы, то при изменении температуры колено 5 его петли (ось этого колена 5) будет совершать вращательное движение при отсутствии вращения стенок элемента 2 вокруг своей оси.

Двигатель работает следующим образом.

В положении, указанном пунктиром , (фиг, 1) температура элементов 2 дос тигает максимального значения например 5, 40 С5 но в дальнейшем средняя часть элемента 2, попадая в зону 7 охланодения (в морскую воду), постепенно охлаждается, а его ось, вращаясь по часовой стрелке, выходит из воды, охлаждаясь до 20 С, Враща- тел&ное движение элементов 2 через теплообменник 3, брус 9 и коленвал 10 передается генератору 11..

Алалогичным образом происходит и передача движения элементов 2 уставов ленного на судне двигателя (фиг, 2 и 3) через теплообменник 3 лопастям 12, приводящим судно в движение в сторону стрелки (фиг. 2).

Конструкция описанного двигателя создает благоприятные условия для уве- :тчения теплопоглощающей поверхности

и с успехом может быть применена, например, для преобразования энергии солнца в. механическую с использованием разности температур на морских поверхностях.

Формула изобретения

1. Тепловой двигатель, содержащий каркас и связанный с последним и с звеном нагрузки рабочий элемент в виде тепловой трубы в форме колено- образной петли из сплава, обладающего термомеханической памятью, выраженной в ее кручении вокруг собственной изогнутой оси, и теплообменник, выполненный также в виде тепловой трубы И соединенный с рабочим элементом с возможностью периодического перемещения через зоны нагрева и охлаждения, отличающий

5

0

с я тем, что, с целью повышения надежности при .размещении двигателя на границе двух сред с р азной температу- - рой путем исключения теплопередачи через скользящие контакты, двигатель; дополнительно снабжен по крайней мере еще одним рабочим элементом, концы рабочих элементов закреплены на корпусе, колена их петель пропущены через теплообменник, а последний кинематически соединен с звеном нагрузки. .

2. Двигатель по п. 1, о т л и - ч а ю- Щ и и с я тем, что, с цепью его использования в качестве движителя судна при использовании разности температур окружающих судно сред, он снабжен установленными на нижней поверхности теплообменника гребными попастями, а каркас двигателя прикреплен к корпусу судна.

13

Фиг. 2

/5

фиг. 3 2

15

15

сриг.

Составитель Л.Тугарев Редактор .А.Петров Техред И.Пщтрвич Корректор jС.Черни

Заказ 597/37 Тираж 427Подписное

ВНИИПИ Государс- венного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к машиностроению и м.б. использовано в двигателях, в которых для получения механической энергии используются тепловые деформации рабочих элементов из бинарных сплавов с термомеханической памятью формы. Изобретение позволяет повысить надежность при размещении двигателя на границе двух сред с разной т-рой путем исключения теплопередачи через скользящие контакты. Концы рабочих элементов (Э) 2 закреплены на каркасе 1, а их колена 5 пропущены через тело теплообменника (Т) 3. Последний и Э 2 заполнены капиллярным материалом 4, пропитанным легкокипящей жидкостью. Каркас 1 удерживается на поверхности холодной воды с помощью поплавков. Вращательное движение Э 2 через Т 3, брус 9 и коленвал 10 передается генератору 11. При использовании описываемого двигателя в качестве движителя судна на нижней поверхности Т установлены гребные лопасти, а каркас прикреплен к корпусу судна. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. с 9 сл N0 ;о сл о N0 X) фиг.1