Тепловой двигатель Советский патент 1987 года по МПК F03G7/06 

1

Изобретение относится к машино- строенню, а именно к тепловым двигателям, в которых для гюлуче}{ия меха- т1Ческой энергии используются тепловые деформации рабочего элемента ия сплава с термомеханической памятью формы, и может быть использовано при создании как первичных двигателей, так и вторичных двигателей-утилизаторов отработанного теп.па.

Цель изобретения - уменьшение габаритов и повышение удельной мощности.

Уменьшение габаритов достигается за счет использования для подачи го- рячего и холодного теплоносителей одних и тех же насосов, получения вращательного движения без использования кривошипно-шатунного механизма при появлении памяти кручения элемен та вокруг своей оси, а также обеспечения возможности установки единственной камеры с рабочим элементом при использовании для его деформирования и для получения равномерного вращения возвратной и акуумулирующей пружин вместо использования в известном двигателе множества кинематически связанных рабочих элементов.

На чертеже представлена конструктивная схема теплового двигателя.

Двигатель содержит помещенный в цилиндрическую камеру 1 рабочий элемент 2 в виде ленты 3 из сплава с термомеханической памятью формы - ни тинола, нагнетательный 4 и вытяжной 5 насосы, нагреватель 6 и охладитель 7, соединенные с камерой 1 в замкнутый тепловой контур 8. Память лен77з1 3 выражена в ее кручений вокруг продольной оси. Вход и выход камеры 1 расположены у противоположных ее торцов. На входе и выходе нагревателя 6 и охла;щтеля 7 установлены кла- паны 9-12 дан обеспечения попеременной циркуляции в контуре 8 горячего и холодного теплоносителей. Нагреватель 6 и охладитель 7 размещены параллельно и подключены соответствен- но на входе к нагнетательному патруку вытяжного -насоса 5; а на выходе - к всасывающему патрубку нагнетательного, насоса 4. Двигатель содержит также выходной вал 13, связанный с рабочим элементом 2 посредством механизма 14 преобразования возвратного движения элемента 2 в одностороннее вращеьше вала 13. Механизм 14 1 Ы122

полнен в виде управляемой муфты 15 сцепления, возвратной 16 и аккумулирующей 17 цилиндрических пружин. Подвижный конец элемента 2 связан с возвратной пружиной 16 и ведущей полумуфтой 18 муфты 15 сцепления, а ведомая полумуфта 19 последней снабжена стопорами 20 и соединена с валом 13 через аккумулирующую пружину 17 и шестеренчатую передачу 2-1.

Тепловой двигатель работает следующим образом.

Под действием нагнетательного 4 и вытяжного 5 насосов горячий теплоноситель из нагревателя 6 через открытые клапаны 9 и 10(клапаны 11 и

12при этом закрыты) проходит через камеру 1, нагревая нитиноловый элемент 2, вследствие чего последний, меняя форму кручением вокруг продольной оси, заряжает возвратную пружину 16 и через включенную муфту 15, ведомая полумуфта 9 которой освобождена от воздействия стопоров 20, также аккумулирующую пружину 17, а последняя через шестеренчатую пере дачу 21 вращает вал 13. При этом угловая скорость ведомой полумуфты 19 муфты 15 выше угловой скорости ведущей шестерни передачи 21,-и аккумулирующая пружина 17 запасает энергию, достаточную для привода вала

13до следующего цикла срабатывания элемента 2. По окончании изменения формы нитинолового элемента 2 стопоры 20 фиксируют ведомую полумуфту

19 муфты 15 в неподвижном положении, муфта 15 отключается, клапаны 9 и 10 перекрываются, а клапаны П и 12 открываются, холодный теплоноситель под действием насосов 4 и 5 проходит через камеру 1, охлаждая нитиноловый элемент 2, вследствие чего последний теряет свою прочность, и возвратная пружина 16 приводит его в первоначалную форму. При полной остановке двигателя нитиноловый элемент 2 остается в первоначальной форме, насосы 4 и 5 прекращают работу, клапаны 9-12 перекрываются, муфта 15 отключается, стопоры 20 освобождают ведомую полумуфту 19 муфты 15. Изменение режима работы двигателя достигается изменением интенсивности подвода и отвода тешга к нагревателю 6 и от охладителя 7 и изменением режима работы насосов 4 и 5.

313020

Формулаизобретения

,Тепловой двигатель, содержащий помещенный в цилиндрическую камеру рабочий элемент из сплава с термоме- ханической памятью , нагнетательный и вытяжной насосы, нагреватель и охладитель, соединенные с камерой в замкнутый тепловой контур, клапаны дпя обеспечения попеременной циркуля-W ции в контуре горячего и холодного теплоносителей, выходной вал и механизм преобразования возвратного движения элемента в одностроннее вращение вала, отличающийсяJ5 тем, что, с целью уменьшения г абари- тов и повышения удельной мощности, элемент выполнен в виде ленты, память которой вьфажена в ее кручении вокруг

24

продольной оси, клапаны установ.ены на входе и выходе на1 ревателя и охладителя, последние раямеще пы параллельно и подключены соответственно на входе к нагнетательному патрубку вытяжного насоса, а на выходе - к всасывающему патрубку нагнетательного насоса.

2, Двигатель по п. 1, о т л и - чающий ся тем, что механизм выполнен в виде управляемой муфты сцепления, возвратной и аккумулирую- щей цилиндрических пружин, причем подвижный конец элемента связан с возвратной пружиной и ведущей полумуфтой муфты сцепления, а ведомая полумуфта последней снабжена стопорами и соединена с валом через аккумулирующую пружину.

Изобретение относится к машиностроению и м.б. использовано в двигателях, в которых для получения механической энергии используются тепловые деформации рабочего элемента из сплава с термомеханической памятью формы. Изобретение позволяет уменьшить габариты и повысить удельную мощность. Горячий теплоноситель через клапаны 9 и 10 проходит через камеру 1, нагревая нитиноловый элемент (НЭ) 2. Вследствие этого последний меняет форму кручением вокруг продольной оси. При этом он заряжает возвратную пружину (П) 16. через включенную муфту 15, ведомая полумуфта 19 которой освобождена от воздействия стопоров 20, а также через акку- мулирующую П 17, а последняя через шестеренчатую передачу 21 вращает вал 13. П 17 запасает энергию, достаточную для привода вяла 13 до следующего цикла срабатывания НЭ 2. По окончании изменения формы НЭ 2 стопоры 20 фиксируют, полумуфту 19 муфты 15 .в неподвижном пoлoжeшiи. Последняя при этом отключается, открываются клапаны 11 и 12, и холодный теплоноситель проходит через камеру 1, охлаждая НЭ 2. Последний теряет свою прочность, и П 16 приводит его в первоначальную форму. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л со о ND