Тепловой двигатель Советский патент 1988 года по МПК F03G7/06 

СЛ

8

со

о

lN5

со

Ч

Изобретение может быть использовано при создании как первичных двигателей, потребляющих низкопотенциальную тепловую энергию, так и вторичных двигателей - утилизаторов отработанного тепла. Цепь изобретения - повышение удельной и равномерности вращения входного вала

4Й/г./

двигателя. Камера 23 подключена в про- тивофазе относительно камеры 1 к нагревателю 17 и охладителю 18 посредством клапанов 19, 20, 21 и 22. Дополнительный рабочий элемент (РЭ) 24 связан в противофазе посредством муфты 3 сцепления с РЭ 2 и размещен в камере 23. Элементы 2 и 24 выполнены в виде групп концентричных цилиндрических пружин 25 и 26. Двигатель может быть снабжен также по крайней мере еще одной парой, образо - ванной РЭ 2 и 24 и соответствуюпщми камерами 1 и 23. При наращ(вании мощности путем последовательного под1

Изобретение относится к машиностроению, а именно к тепловым двигателям, в которых для получения механической энергии используются тепловые деформации рабочего элемента из сплава с термомеханической памятью формы, и может быть использовано при создании как первичных двигателей, потребляющих низкопотенциальную трпг ловую энергию, так и вторичных двигателей - утилизаторов отработанного тепла.

Цель изобретения - повышение удель рй мощности и равномерности вращения выходного вала.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема двигателя, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1.

Двигатель содержит помещенный в ци линдрическую камеру 1 рабочий элемент 2 в виде ленты из сплава с термомеханической памятью, связанный одним концом со стенкой камеры 1, а другим посредством управляемой муф- ты 3 сцепления - с промежуточным валом 4. Ведомая полумуфта 5 муфты 3 снабжена управляемым стопором 6.

Промежуточный вал 4 связан с выходным валом 7 через аккумулирующую пружину 8 и шестерни 9 и 10. Память элемента 2 выражена в его кручении вокруг оси промежуточного вала 4. С камерой 1 параллельно гидравлически связаны посредством клапанов 11 - 14 и вытяжных насосов 15 и 16 нагреватель 17 и охладитель 18.

соединения пар РЭ 2 и 24 удельная мощность двигателя возрастает, так как все РЭ 2 и 24 приводят одну аккумулирующую пружину 8 и через одну пару шестерен 9 и 10 - выходной вал 7 Четное число взаимодействующих РЭ 2 и 24 позволяет получить более равномерное вращение вала и отказаться от применения возвратной пружины. Одновременное открытие и перекрытие соответствующих клапанов не создает какого-либо противодавления в гидравлическом тракте, что снижает энергозатраты на перемещение энергоносителя. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

К нагревателю 17 и охладителю 18 в противофазе относительно камеры подключена посредством клапанов 19- 22 дополнительная камера 23, в которой размещен дополнительный рабочий элемент 24, связанный в противофазе посредством муфты 3 сцепления с элементом 2. Оба элемента 2 и 24 выполнены в виде групп концентричньк цилиндрических пружин 25 и 26.

Двигатель может быть снабжен также по крайней мере еще одной парой, образованной элементом 2 и дополнительным элементом 24 с соответствующими камерами 1 и 23 (не показано).

На промежуточном валу 4 установлены с возможностью вращения суппорты 27-30 - по два суппорта 27 и 28, 29 и 30 на каждый элемент 2 и 24 соответственно. Каждый суппорт 27 и 28 связан со стенкой камеры 1, а каждый суппорт 29 и 30 - со стенкой дополнительной камеры 23 через управляемые стопоры 31-34 соответстт венно.

Пружины 25 и 26 каждого элемента 2 и дополнительного элемента 24 прикреплены своими концами соответственно к суппортам 27 и 28, 29 и 30. Муфта 3 сцепления вьшолнена в виде стержня 35 с выступами 36-39 по числу суппортов 27-30, установленного в продольной проточке промежуточного вала 4 с возможностью совместного вращения с последним и продольного перемещения относительно

313702974

него для сцепления стержня 35 в край- та 2 через клапан 14 поступает в них его положениях своими выступа- ьш 36-39 с расположенными с одной стороны суппортами 27-30 разных элементов 2 и 24.

охладитель 18.

Аналогично происходит процесс замены теплоносителей в дополнительной камере 23: вначале одновременно переТепловой двигатель работает сле- дукицим образом.

крывается клапан 22 и открывается клапан 21, а после удаления холодного теплоносителя открьшается клапан 19 и перекрывается клапан 20. Рабо- Под действием насоса 15 через кла-JQ чий ход пружин 25 и 26 дополнительпаны 11 и 13 из нагревателя 17 в ка- рабочего элемента 24 осуществмеру 1 поступает и выходит горячий

теплоноситель, нагревая пружины 25

и 26 рабочего элемента 2. Одновременляется аналогично после смещения стержня 6 муфты 3 сцепления вправо. У двигателя с большим числом рабочих но под действием насоса 16 из охлади- ,5 элементов 2 и 24 те элементы 2 и 24, теля 18 через клапаны 20 и 22 в дополнительную камеру 23 поступает и выходит холодный теплоноситель.

процесс теплообмена которых не завершен, под действием рабочих элементов 2 и 24, совершающих рабочий ход, вращаются вокруг своей оси, не меняя формы, для чего все их стопоры . освобождают суппорты 27-30. При любом числе рабочих элементов 2 и 24 муфта 3 сцепления имеет только два рабочих положения.

охлаждая пружины 25 и 26 дополнительного рабочего элемента 24.

Стержень 35 муфты 3 сцепления смещается влево. При этом выступы 36 и 38 входят в зацепление с суппортами 27 и 29, а выступы 37 и 39 выходят из зацепления с суппортами 28 и 30. Стопоры 32 и 34 защемляют суппорты 28 и 30. Стопоры 31 и 33 освобождают суппорты 27 и 29. По охлаждении рабочего элемента 24 и достижении рабочим элементом 2 критической температуры трансформации последний, опираясь правым концом на суппорт 28, меняет свою форму, вращая суппорт 27, а через него - промежуточный вал 4.

Через полумуфту 5 при отведенных стопорах 6 заводится аккумулирующая пруткина 8, завода которой достаточно для привода вала до следующего рабочего хода. Одновременно валом 4 через выступы 38 вращается суппорт 29. Так как суппорт 30 застопорен, то пружины 25 и 26 дополнительного рабочего элемента 24 деформируются, закручиваясь до первоначальной формы.

После достижения пружинами 25 и 26 рабочего элемента 2 критической температуры трансформации и охлаждения пружин 25 и 26 дополнительного рабочего элемента 24 находящийся в камере 1 горячий теплоноситель заменяется холодным, а йаходя1цийся в дополнительной камере 23 холодный теплоноситель заменяется горячим, для чего клапан 11 перекрывается, а клапан 12 открывается. После полного удаления из камеры 1 горячего ..теплоносителя клапан 13 перекрывается, и холодный теплоноситель после охлаждения пружин 25 и 26 рабочего элемен

та 2 через клапан 14 поступает в

охладитель 18.

Аналогично происходит процесс замены теплоносителей в дополнительной камере 23: вначале одновременно переляется аналогично после смещения стержня 6 муфты 3 сцепления вправо. У двигателя с большим числом рабочих элементов 2 и 24 те элементы 2 и 24,

процесс теплообмена которых не завершен, под действием рабочих элементов 2 и 24, совершающих рабочий ход, вращаются вокруг своей оси, не меняя формы, для чего все их стопоры . освобождают суппорты 27-30. При любом числе рабочих элементов 2 и 24 муфта 3 сцепления имеет только два рабочих положения.

Большие по сравнению с закрученной вокруг своей продольной оси лентой прототипа масса и теплообменная поверхность концентричных цилиндрических пружин 25 и 26 увеличивают мощность и снижают габариты двигателя. С помощью пружин 25 и 26 можно получить большие ход и крутящий момент. Четное число взаимодействующих рабочих элементов 2 и 24 позволяет получить более равномерное вращение

выходного вала 7 и отказаться от применения возвратной пружины, имеющейся в прототипе.

При йаращивании мощности путем

последовательного подсоединения пар рабочих элементов 2 и 24 удельная мощность двигателя возрастает, так как последние приводят одну аккумулирующую пружину 8 и через одну пару

передаточных шестерен 9 и 10 - выходной вал 7. Одновременное открытие и перекрытие соответствующих клапанов 11, 12, 13, 14, 19, 20, 21, 22 не создает какого-либо противодавления в гидравлическом тракте, что снижает энергозатраты на перемещение энергоносителя.

55

Формула изобретения

г