Тепловой двигатель Советский патент 1987 года по МПК F03G7/06 

выполнен прямолинейным, а его память выражена в уменьшении длины при нагреве. Упорный элемент 3 выполнен в виде полой цилидцрической штанги 16 с продольной прорезью 17 и первым радиальным держателем 18 РЭ 2. Второй держатель 20 РЭ 2 пропущен через прорезь 17 и винтовую прорезь 22 маховика 21. .Средство перемещения РЭ 2 через резервуары 13, 14 и 15 выполнено в виде соединенной с тягой 4 щеколды 19 и маховика 21. При перемещении РЭ 2 через резервуары 13, 14

1330341

и 15 происходит изменение длины РЭ

2 вследствие эффекта термомеханической памяти. Полученная механическая энергия затрачивается на подъем балластного груза 30, вращение маховика 21 и на совершение полезной работы. Для усиления эффекта памяти и увеличения поверхности теплообмена каждый РЭ 2 выполнен в виде набора проволок, соединенных на концах тер- мозаклинивающрпу1и цанговыми зажимами из материала с; термомеханической памятью. 4 з.п. ф-лы. 7 ил.

1

Изобретение относится к преобразованию тепловой энергии геотермальных вод, солнечных водонагревателей и других возобновляемых энергоисточников в механическую энергию с использованием тепловых деформаций твердых рабочих элементов, обладающих термомеханической памятью формы и может быть использовано при создании теплового двигателя, например автономных солнечных энергетических установок, обеспечивающего водоподъем для пастбищного животноводства.

Целью изобретения является повьште ние КПД, мощности и компактности.

На фиг.1 схематически изображен предлагаемый двигатель, аксонометрия, с частичным разрезом по рабочему и упорному элементам; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.З; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - шлюзы перегородок между резервуарами, поперечный разрез; на фиг.З - разрез В-В на фиг.4, вариант выполнения цанговых зажимов рабочих элементов и уплотнений стенок резервуаров; на фиг.6 - разрез Г-Г на фиг.З, другой вариант выполнения цанговых зажимов рабочих элементов, шлюзов перегородок между резервуарами и уплотнений стенок резервуаров; на фиг.7 - вид Д на фиг.6.

Тепловой двигатель (фиг.1-3) содержит прямолинейные установленные в корпусе 1 рабочие элементы 2 из материала с термомеханической памятью формы, например из никелида тит

5

0

5

0

на. Память формы элементов 2 выражена в уменьшении длины при нагреве. Рабочие элементы 2 одним концом соединены с упорным элементом 3, а другим посредством тяги 4 и передачи 5 - с валом 6 отбора мощности. Передача 5 выполнена в виде редуктора 7, который соединен с тягой 4 посредством рычага 8 и храповика 9 со стопорами 10. Двигатель содержит также разделенные перегородками 11 и дополнительными перегородками 12 резервуары 13 с горячим теплоносителем, резервуары 14 с холодным тепло- нс)сителем и размещенные между ними резервуары-регенераторы 15 с теплоносителем, имеющим температуру,среднюю между температурами горячего и холодного теплоносителей. Упорный элемент 3 выполнен в виде полой цилиндрической штанги 16 с продольной п юрезью 17 и первыми радиальными держателями 18 рабочих элементов 2. Последние установлены с возможностью перемещения через резервуары 13, 14 и 15. Средство перемещения рабочих элементов 2 через резервуары 13, 14 и 15 выполнено в виде соединенной с тягой 4 щеколды 19 с вторыми ра- диальным1 держателями 20 рабочих элементов 2, маховика 21 с винтовой прорезью 22 и упорных планок 23. Тя- г а 4, щеколда 19, штанга 16 и маховик 21 концентрично установлены соответственно друг в друге с возможностью вращения вокруг общей оси. Щеколда 19 установлена с возможностью продоль3

ного перемещения относительно штанги 16 и маховика 21. Вторые держатели 20 рабочих элементов 2 пропущены через винтовую прорезь 22 маховика 21. Упорные планки 23 установлены на корпусе 1 в крайних положениях вторых держателей 20 рабочих элементов 2 для ограничения перемещения послед них. Двигатель снабжен рычагом 24 с регулировочными пазами 25 для соединения последнего с тягой 4, наклонными направляющими рельсами 26 со средством 27 регулирования наклона последних и установленным на рычаге 24 посредством катка 28 и на рельсах 26 посредством колес 29 с возможностью качения вдоль последних и рычага 24 балластным грузом 30. Перегородки 11 и 12 (фиг.4-7) между резервуарами 13, 14 и 15 снабжены шлюзами в виде покрытых скользкой водонепроницаемой пленкой 31 поролоновых подушек 32 или в виде шторок 33 для пропуска рабочих элементов 2. Каждый рабочий элемент 2 для усиления эффекта памяти и увеличения поверхности теплообмена выполнен в виде набора проволок 34, соединенных на концах термозаклинивающимися цанго выми зажимами 35 из материала с термомеханической памятью. Термозаклини Бающиеся зажимы 35 необходимы для на дежного крепления рабочих элементов 2 за счет обжатия последних при нагреве и обеспечения удобства замены проволок 34 (в случае их обрыва) с использованием эффекта раскрытия зажимов 35 при их охлаждении. В стен ках 35 резервуаров 13, 14 и 15 для пропуска рабочих элементов 2 выполнены пазы 37, уплотненные пластинами

38с герметизирующими прокладками

39(фиг.5) или поролоновыми подушками 32, покрытыми пленкой 31 (фиг.6).

Двигатель работает следующим образом.

При попадании в резервуар 14 с холодным теплоносителем рабочий элемент 2 охлаждается до температуры, при которой последний в результате проявления эффекта термомеханической памяти становится легко деформируемым. Растягивающее усилие балластного груза 30 благодаря рычагу 24 и направляющим рельсам 26 передается рабочему элементу 2 в режиме,обеспечивающем изотермическое протекание холостого хода (нагрузка на ра

330310

15

20

25

30

35

40

бочий элемент 2 при деформации последнего возрастает). Щеколда 19, скользя внутри штанги 16, опирается вторым держателем 20 рабочего элемента 2 об упорную планку 23. При этом линейное перемещение второго держателя 20 рабочего элемента 2 по винтовой прорези 22 маховика 21 вызывает вращение последнего. По завершении холостого хода второй держатель 20 рабочего элемента 2 застопоривается с маховиком 21 и штангой 16. Накопленная маховиком 21 энергия, высвобождаясь, увлекает штангу 16 с щеколдой 19 в направлении вращения маховика 21. Это приводит к транспортированию рабочего элемента 2 через резервуар-регенератор 15 в резервуар 13 с горячим теплоносителем. При достижении температуры, при которой в результате проявления эффекта термомеханической памяти уменьшается длина рабочего элемента 2, в результате воспроизведения системой балластный груз 30 - рычаг 24 - направляющие рельсы 26 условий изотермического протекания сдвигового фазового превращения (нагрузка на рабочий элемент 2 при его деформации понижается) последний совершает рабочий ход. Полученная механическая энергия затрачивается на подъем балластного груза 30, вращение маховика 21 и на совершение полезной работы. Подвод энергии к потребителю ос ществляется через рычаг 8, храповик 9 и редуктор 7. Аналогичное указанному взаимодействие винтовой прорези 22 маховика 21, щеколды 19 с держателем 20 рабочего элемента 2 и штанги 16 с держателем 18 рабочего элемента 2 приводит к раскручиванию маховика 21 в обратном направлении и перемещению рабо

чего элемента

через резервуар-регенератор 15 в резервуар 14 с холодным теплоносителем. Далее цикл повторяется .

Формула изобретения

1. Тепловой двигатель, содержащий по крайней мере один установленный в корпусе рабочий элемент из материала с термомеханической памятью формы, соединенный одним концом с упорным элементом, а другим посред- свом тяги и передачи - с валом отбора мощности, разделенные перегородками резервуары с горячим и холодным

теплоносителями и средство попеременного перемещения рабочего элемента через резервуары, отличающий с я тем, что, с целью повышения КПД, мощности и компактности, рабочий эле- мент выполнен прямолинейным, его память выражена в уменьшении длины при нагреве, упорный элемент выполнен в виде полой цилиндрической штанги с продольной прорезью и первым радиаль- ным держателем рабочего элемента, а средство перемещения рабочего элемента через резервуары - в виде сс)единен ной с тягой щеколды - с вторым радиальным держателем рабочего элемента, маховика с винтовой прорезью и упорных планок, причем тяга, щеколда,штанга и маховик концентрично установлены соответственно друг в друге с возможностью вращения вокруг общей

ностью продольного перемещения относительно штанги и маховика, второй держатель пропущен через продольную прорезь штанги и винтовую прорезь маховика, а упорные планки установлены на корпусе в крайних положениях второго держателя для ограничения перемещения последнего.

-, - - tO н-t5 н3303416

2.Двигатель по п.1, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что он снабжен рычагом с регулировочными пазами для соединения последнего с тягой, наклонным направляющим рельсом со средством регулирования наклона последнего и установленным на рычаге и рельсе с возможностью качения вдоль последних балластным грузом.

3.Двигатель по пп.1 и 2, о т - личающийся тем, что он снабжен заполненным теплоносителем резервуаром-регенератором,размещенным между резервуарами с горячим и холодным теплоносителями, и дополнительной перегородкой для разделения резервуаров.

4.Двигатель по пп.1-3, о т л и- чающийся тем, что перегородки между резервуарами снабжены шлюзами для пропуска рабочего элемента.

5.Двигатель по пп.1-4, о т л и- чающийс я тем, что рабочий

25 элемент выполнен в виде набора проволок, соединенных на концах термо- заклинивающимися цанговыми зажимами из материала с термомеханической памятью.

20

Изобретение относится к области преобразования тепловой энергии геотермальных вод, солнечных водонагревателей и др. возобновляемых энергоисточников в механическую энергию и м.б. использовано в автономных солнечных энергетических установках, обеспечивающих водоподьем для пастбищного животноводства. Цель изобретения - повышение КПД, мощности и компактности. Рабочий элемент (РЭ) 2 19 3Z сл со со о 00 li Й/г./

К

Z7

Л V

В

Т

фиг4

3- вСгго ернита) ЗВ.. ЗВ

J7

ери а. 5

r-r

12

cpue.6

Редактор Э.Слиган

Составитель Л.Тугарев

Техред М.Ходанич Корректор Г.Решетник

3561/36

Тираж 426Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

фиг.7