Тепловой двигатель Советский патент 1987 года по МПК F03G7/06 

17 II 18 горяче1 о и холол.шлч) тсилоиоситс- .лей. Каждый К 17 г-срмстично )аздслеи на AHaMeTiub. ibHO расположелные входную и выходную полости 19 и 20. Каждый К 18 герметично разделен на лнамст 1ально рае- но. Юженные входную 2 н 22. Каждый Ц И) и 18 с возможностью теды)01Ч) скольжения с

гийходную нолоетн уетановлен в К 17 озв|)ат11о- юетуна- нонеременным соединением ei4j ТТ М с иодоетямн 19, 20 и 21,

1

Изобретение относится к MaiLinHOCT poc- нию, а именно к комбинированным тепловым двигател.ям, в KOTOpi ix д;1я нолучении мех;и1ИЧ1ч:ко1 унер гин используются одно- ремен11о тенлов1 1е деформаняи рабочих члемс-нтов из сплава с тсрмомеханичсской намятыо формы и работа расширения на- 1-ретых газов.

П,едыо изобретении я ичяется повышение КПД путем одиовремегпюго использования д,тя получения полезной работы анергии давления газов и Teii. ioBi i .тсформаний рабочих э, 1еме1Г1ЮВ.

1

изображен тснло1 ои двигатель, разрез, iipn раено;1ожепин ко, енчатого вала 1 плоскости чертежа; на фн1 . 2 - то же, в .)(1азе; на (. 3 -- разрез А-А на фиг. 1; на фи; 4вариант выполнения

го|15;чег(.1 тенлового источника в виде ка.мо- ) сгорания; на (Ьиг. 5 -- то же, в виде теи, 1ообмспни а ;i. иснол|,зования тен;1а ок |)у /к а ю иле и среды.

Двигатель содержит горячий тепловой ист()чни1 1 с грактом 2 греюнге ерсды. Горячий мсгочник 1 може бьггь вьп1О,лнен так/ке li ви;1е камеры ci opai;iisi с горелкой 4 и то1;лив111)1, насосом 5 ((Ьиг. 4) и„ 1и в виде тс1глообменника ( с )азв,итой новерх- НОСТ1-ЛО для но.двода тепла окружаюп1.ей срс.чы (фиг. 5). Холодгым тепловым источником д;511гате;1я явл /:;ется атмосфера 7. Дни1 ат( Г1 содержггг также неподвижный корнхс 8 п прнкреп.тенн1 1е к нему одними концами рабс-чие элемеитч;. выполненные я виде сильфопов 9 из сплава, обладающего тегшомеханпчсско памятью их увеличен- 1К)й .)1 i на1 )етом состояг ии, например из нитинола, а также |1оль 1е те1.:лообмег1Н1 1е ни,лин;1,ры 10 но одному па каждый сп,льфон 9. Кажд| п1 цп.линдр 10 сооепо п)икреглен одним КОНЦОМ к евск му сильфону 9 с образованием обн1ей герметичной полости, заполненной лег кокиняни-1м рабочим те.юм И. например фреоном, а другим KOIJUOM соедпнеп нон помощи in;ri vnoB 12 с . Полости 21 соединены е атмосферой 7, а полости 22 через тенлообменник 15 - е входо.м воздуходувки 16 и далее через горячий тепловой источник 1 с полостями 19. При это.м выходные полости 20 через греющий тракт теплообменника 15 соединены с атмосферой 7. Последовательное чередование никлов нагрева и охлаждения правого и левого еильфонов 9 обеспечивает непрерывное врангение вала 13. 5 ил.

0

5

0

5

0

чатым валом 13. Поперек каждого цилинд- )а 10 в средней его части установлены теп- „юобмепные трубы 14, выведенные наружу ци.линдра 10 заподлицо с его стенками, вы- HOJHieHHbiMH теплоизолированными.

Двигатель снабжен также регенеративным теплообменником 15 и имеет средства попеременной подачи к каждому цилиндру 10 и отвода от него .:;орячего и холодного теплоносителей -- соответственно нодогре- т(;го и холодного атмосферного воздуха, выполненные в виде общей для всех цилиндров 10 воздуходувки 16 и прикрепленных к корнуеу 8 и герметично охватывающих цилиндр 10 двух коллекторов 17 и 18 соответственно горячего и холодного теплоносителей. Кажх1ый коллектор 17 герметично разде;1ен на диаметрально расположенные 19 и выходную 20 полости. Ана- ,логично каждый коллектор 18 герметично разделен на диаметрально расположенные входную 21 и выходную 22 полости. Каждый цилиндр К) уетаповлен в коллекторах

17и 18 с возможностью возвратно-поступательного скольжения с попеременным соединением его те 1лообменных труб 14 с входными и выходными полостями 19, 20 и 21, 22 соответственно коллекторов 17 и

18горячего и холодного тенлоноеителей. Входные полости 21 коллекторов 18 холодного теплоносителя соединены с холодным тепловым источником - атмосферой 7, а выходные полости 22 - через регенера- гивный теплообменник 15 со входом воздуходувки 16 и далее через горячий тепловой источник 1 с вхо;1ными полостями 19 коллекл оров 17 горячего теплоносителя, нричем выходные полости 20 последних через греющий тракт регенеративного тен- лообменника 15 соединены с атмосферой 7. Число еильфонов 9 и цилиндров 10 для по- вьипения мощности и равномерности вра- пгепия вала 13 может быть увеличено .мно- |-ократно. Для уменьшения тепловых потерь

стенки си. 1ь фоноц 9 могут быть iioKjiiiiTbi слоем теп;1оизоляиии (не показана).

Двш атель работает следующим образом.

При включении возлуходувкн 16 .хо. юл- ный воздух, проходя через коллектор 18 i теплообменные трубы 14 иравог о 10 (фиг. I). ох;1аждает стенки и внутреннее пространство нос.чеднего, в резч льтаге чего материал правого сильфона 9 охлаждается ниже критической те.1не)атуры его термомеханическоГ памяти и 1 таноинтся легко деформируемым. Одновременно нро- исходит конденсация паров рабочего тела I 1 (фреона) с уменьп1ением давления в полости правого сильфона 9 н его цилиндра 10. Далее воздух, нройдя через регенеративный теплообменник 15 и воздухе;.i iiKy 16, нагревается при пропускании через горяч1-;й тепловой источник 1, подается через кол.пек- тор 17 в тешлообменные трубы 14 . leeoro цилиндра 10 и нагревает стенки и внутреннее пространство пое;1еднего, в резу;1ьтате чего материал лево1 о сильфоиа 9 нагревается вын1е критической температуры его термомеханической памяти, и левый еиль- фон 9 удлиняется, «вспоминая приданную ему при изготовлении форму. Одис.временно нроисходит испарение легкокин; ;дего pci6o- чего тела И е увеличением давления в полости левого еильфона 9 и его цилиндра И). что также вызывает удлинение лево1 о еи, фоиа 9.

Удлиняясь, левый еильфон 9 посредством его цилиндра 10 и Н1атуна 12 приводит во вращение коленчатый вал 13 и сжимает легко деформируемый холодный правый еильфон 9. Для уверенного преодоления .мертвой точки, соответствующей расположению коленчатого вала 13 в плоскости чертежа, первоначальный импульс вращения сообщается коленчатому валу 13 стартером или сдвинутым но фазе дополнительным сильфоно.м 9 (не показаны). Из коллектора 17 горячий воздух подается в греющий тракт регенеративного тенлооб.менника 15 и подогревает проходящий через него на вход воздуходувки 16 воздух. Из греющего тракта тенлообменника 15 отработанный воздух выпуекается в атмосферу 7. В результате удлипения левого си.1ьфо11а 9 и сжатия правого сильфона 9 (фиг. 2) нолости теплообмеиных труб 14 правого цили}1дра 10 соединяются с его коллектором 17 горячего теплоносителя, а нолости тенлооб.мен- ных труб 14 левого цилиндра 10 еоединя- ютея с его коллекторо.м 18 холодного теплоносителя, и рабочий цикл повторяется с той разницей, что нагреваться и удлиняться начинает правый еильфон 9, а охлаждаться и сжиматься - левый. Последовательное

чередование цшч.юв liai pena и о.1аждення нраво1 о и .leiioro CH. iiiitioHOB 9 обеспечивает иод.тержание HeiipepbiBnoi o В11а1цення Ko,ieii- чатого Ba.ia 13. от KOTOpoi o отбираегся но- 5 .пезная мощность.

Формула изобретения

Тепловой дв1н-атель, со.тержащий 1Ч)ряO чий и хо. юдньп тенловые источники, не- 110.1ВИЖНЫЙ корнус, прикре11.1еиные к нему одними концами рабочие элементы из сплава. обладак)Н1его термомеха1и1ческо| 1 на- .мятью их нере 1енной д,1ины, другими концами евязанн1)1е с ко.1енчатым валом отбора мощности, и полые теп. юобмениые ци- .пиндры, но одному на каждый рабочий э,1е- мент, со средствами нонеременной подачи к цили1 драм и отвода от них горячего и холодного те н,т о нос и тел ей, отличающийся

0 тем. что, с целью новьинения КПД путем одповре.менного исно, 1ьзовапия для получения полезно работы эне)1 ии давления I a- зов и тепловых де()1ормаций рабочих a, ie- ментов, он енабжен дополните, 1ьно установ,, ленными поперек ци, 1индров теп,0()бменны- ми трубами, выведенными наружу ци.чинд- ров заиодлицо ео стенками нос. 1едних, выполненными , 1ированными, и регенеративным теплообменником, рабочие элементы вьнюлнены в виде си, 1Ь(|1онов, каждый

0 ци.чиндр соосно прикреилен одним концом к своем сильфону с образованием оби1ей герметичной нолости, запсхтнепной легко- киняии М рабоч1 м те,том, а другим концом соедипеп с коленчатым ва.том. ередства подачи п отвода теп. И)посите.1е|1 каждо1 о ци5 линдра выполнены в виде общей для всех цилиндров воздуходувки и прикрен.1енных к корнуеу и герметично охватывающих цилиндр двух Ko;i, ieKTopoB соответственно го- ряче1Ч) и холодного тен.юноеителей, каждый

Q коллектор герметично разде.1ен на диаметрально расположенные входную и выходную нолости, а каждьн цилиндр установ, 1ен в коллекторах е возможностью возвратно- ностунательного ско.льжения с нонеремен- ным соединением его тен.1ообменн1,1х труб

5 с входными и ИОЛОСТЯМИ СООТвететвенно коллекторов горячего и холодного теплоноеите, 1ей, входные нолоети KO.I- лекторов xo.To. Uioix) тенлоносите.чя соединены е хо,чодным теп. ювым источпиком ат.мосферой, а вьгходпые через регенератив0 ный теплообменникс входом воздуходувки и далее через горячий тен,товой источник с входными полостями коллекторов горячего теплоносите,1я, нричем выходные полости последних через греющий тракт ре5 генеративного теплообменника соединены с атмоеферой.

z/////////////////

ПЗ

Фиг.2

Изобретение относится к машиностроению. Изобретение позволяет повысить КПД путем одновременного использования для получения полезной работы энергии давления газов и тепловых деформапий рабочих элементов. Последние выполнены в виде сильфонов 9 из сплава, обладающего термомеханической памятью их увеличенной длины в нагретом состоянии. Двигатель содержит также по. 1ые теплообменныс цилиндры (Ц) 10 по одному на каждьп си.и.- фон 9. Каждый Ц 10 соосно прикреплен одним концом к своему сильфону 9 с образованием общей герметичной полости, запо, 1- ненной легкокипящим рабочи.м телом 11. Другим концом Ц 10 соединен с ко, 1енча- тым валом 13. Поперек каждого Ц 10 установлены теплообмеиные трубы (ТТ) 14. Последние выведены наружу Ц 10 заподлицо с его стенками, выполненными тспло- изолировапными. ;1вцгатель снабжен также регенеративным теплообменником 15 и имеет средства юпере.мснной подачи к каждому Ц 10 и отвода от него горячего и холодного теплоносителей, выполненные в виде общей для всех Ц 10 возду.ходувки 16 и прикрепленных к корпусу 8 и герметично охватывающих Ц 10 двух коллекторов (К) сл VJ со ю со о

А-А

Фи.г.и

Фаг.З

и/ И1