Двигатель с внешним подводом тепла Советский патент 1989 года по МПК F03G7/06 

10

сл

СД

О СО

ел

О5

31509561

ких агрегатов автоматики. Изобретение позволяет повысить надежность путем увеличения лсесткости конструкции двигателя и упрощения его передачи, а также обеспечить возможность вращения выходного вала со скоростью, отлича- . ющейся от скорости нагрева и охлаждения Л 5. Двигатель содержит ротор 2 с эксцентричными кольцами 3 и .4, CBH-JQ ванными между собой Л 5 и передачей в виде двух зубчатых венцов 6 и 7, и нагреватель 9, расположенный преимущественно по одну сторону от плоскости эксцентричных осей колец 3 и 4. Вал 8 при запуске приводится во вращение стартером вместе с кольцами 3,

4и венцами 6,7, затем включается нагреватель 9. Нагрев и удлинение Л

5по одну сторону кольца 3 с одновременным охлаждением и сжатием Л 5 по другую сторону кольца 3 вызывает возникновение крутящего момента, деист- на венцы 6 и 7 в направлении их вращения вследствие постоянного скольжения зубьев венцов 6 и 7 друг . по другу. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к преобразованию тепловой энергии в механическую за счет тепловых деформаций твердых термочувствительных элементов в виде тонкостенных лопаток (Л) 5 и может быть использовано в качестве привода различных тепломеханических агрегатов автоматики. Изобретение позволяет повысить надежность путем увеличения жесткости конструкции двигателя и упрощения его передачи, а также обеспечить возможность вращения выходного вала со скоростью, отличающейся от скорости нагрева и охлаждения Л 5. Двигатель содержит ротор 2 с эксцентричными кольцами 3 и 4, связанными между собой Л 5 и передачей в виде двух зубчатых венцов 6 и 7, и нагреватель 9, расположенный преимущественно по одну сторону от плоскости эксцентричных осей колец 3 и 4. Вал 8 при запуске приводится во вращение стартером вместе с кольцами 3,4 и венцами 6, 7, затем включается нагреватель 9. Нагрев и удлинение Л 5 по одну сторону кольца 3 с одновременным охлаждением и сжатием Л 5 по другую сторону кольца 3 вызывает возникновение крутящего момента, действующего на венцы 6 и 7 в направлении их вращения вследствие постоянного скольжения зубьев венцов 6 и 7 друг по другу. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к преобразованию тепловой энергии в механичес- кую за счет тепловых деформаций термочувствительных твердых элементов и может быть использовано в качестве привода различных тепломеханических агрегатов автоматики. . .

Цель изобретения - повьшхение надежности путем повышения жесткости конструкции двигателя и упрощения его передачи, а также обеспечение возможности вращения вьтходного вала со скоростью, отличающейся от скорости нагрева и охлаждения термочувствительных элементов.

На фиг. 1 схематично показан предлагаемый двигатель, поперечный раз- ;рез при неподвижном выходном вале; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - двигатель, поперечньш раз-.

рез, в рабочем состоянии при вращении выходного вала; на фиг. 4 - сое- динение частей втулки.

Двигатель содержит корпус 1 и ро- тор 2 с двумя эксцентричными кольцами 3 и 4, связанными между собой ра- диально установленными термочувстви- тельньши элементами в виде тонкостенных лопаток 5 и передачей, выполненной в виде двух зубчатых .венцов 6 и 7, введенных друг с другом во внутреннее зацепление. К кольцу 4 жестко прикреплен выходной вал 8. Двигатель содержит также нагреватель 9, расположенный преимущественно по одну сторону от плоскости эксцентричных; осей колец 3 и 4. Кольцо 3 вьтолнено в виде зубчатого венца 6 передачи и втулки 10, соединенных между собой лопатками 5, а венец 7 передачи выполнен на другом кольце 4. Втулка 10

вьшолнена в виде двух обручей 11 и 12, вставленных один в другой т: зазором между их цилиндрическими поверхностями. На обруче 12 вьшолнены осевые канавки 13, а на обруче 11 - вые-:- тупы 14, взаимодействующие с канайка- ми 13. Обруч 12 жестко связан с лопатками 5 и выполнен из того же металла, что и лопатки 5, а обруч 11 вьшолнен из стали. Канавки 13 и выступы 14 имеют треугольное поперечное сечение со скруглением в зоне их взаимодействия. Число канавок 13 так же, как и число, выступов 14, he менее трех.

Втулка 10 зафиксирована в корпусе 1 подшипником 15, а вал 8 подшипником 16., Лопатки 5 выполнены из металла с большой теплопроводностью и большим коэффициентом линейного теплового расширения, например.из дюралюминия. Зубчатые венцы 6 и 7 имеют, цилиндрические поверхности 17 и 18, выполненные по. их начальным окружностям, для обкатьшания поверхностей 17 и 18 одна по другой .в процессе работы двигателя . Модуль зубчатых венцов 6 и 7 равен 0,5-7 мм, а разность.числа их зубьев 1-5. Нагреватель 9 находится в замкнутом кольцеобразном пространстве корпуса 1, заполненном теплоносителем - воздухом. Полюс Р зацеп- ления зубчатых венцов 6 и 7 при отсутствии нагрева лопаток 5 и вращения вала 8 находится посередине полуокружности зубчатого венца 6, лопатки которой не охвачены нагревателем 9. Нагреватель 9 имеет теплообменные трубки (не показаны), заполненные теплоносителем, например жидким металлом NaK, связанные с генератором 19 тепла, выполненным, например, в виде камеры сгорания. Генератор 19 тепла расположен ниже нагревателя 9. .

Двигатель работает следующим образом.

При запуске двигателя вначале приводится во вращение вал 8 вместе с зубчатыми венцами 6 и 7, например стартером (не показан). Затем включается в работу генератор 19 тепла, и за счет конвективной циркуляции теплоносителя осуществляется нагрев воздуха р пространстве корпуса 1, охваченном нагревателем 9. Нагретый воздух передает тепло лопаткам 5, при этом теплообмену способствует пе- ремещение воздуха лопатками 5 в нап

равлении, показанном на фиг, 2 стрелками. Лопатки 5, охваченные нагрева- 20- двумя эксцентричными кольцами, свя- телем 9, удлиняются по мере нагрева,занными между собой радиально устав результате чего полюс Р .зацепле-новленными термочувствительными эления венцов 6 и 7 смещается в положе- -ментами и зубчатой.передачей, соеди- ние, показанное на фиг. 3, и возника- ценный с кольцами выходной вал, а ет крутящий момент, действующий на - 25. также расположенный преимущественно

по одну сторону от плоскости эксцентвенцы 6 и 7 в направлении их вращения, вследствие постоянного скольжения находящихся в зацеплении их зубьев. Остывание лопаток 5 происходит

ричных осей колец нагреватель, о т- ли чающий с я тем, что, с целью повышения надежности путем повыричных осей колец нагреватель, о т- ли чающий с я тем, что, с целью повышения надежности путем повывне нагревателя 9, чему способствует 30 шения жесткости конструкции двигатеперемещение окружающего холодного воздуха лопатками 5. При тепловых деформациях обручей 11 и 12 выступы .14 скользят по канавкам 13, что позволяет избежать вредных тепловых Han-- ряжений на лопатках 5. Цилиндричес-. кие поверхности 17 и 18, обкатываясь одна по другой, обеспечивают нормальную работу находящихся в зацеплении

. ля и упрощения его передачи, а также обеспечения возможности вращения выходного вала со скоростью, отличающейся от скорости нагре ва и охлажде- , ния термочувствительных элементов, передача вьшолнена в виде двух зубчатых венцов, введенных во внутреннее зацепление, одно из колец выполнено в виде зубчатого венца передачи и

зубчатых венцов 6 и 7. Величина кру- втулки, соединенных между собой тер- .тящего момента на валу 8 изменяетсямочувствительными элементами в виде

прямо пропорционально моменту сопротивления нагрузки. При остановке двигателя вначале отключается генератор 19 тепла, и затем после остьтания ло45

тонкостенных лопаток, а второй зубчатый венец передачи вьролнен на другом кольце.

Повьшзетше надежности предлагаемо- го двигателя обеспечивается за счет выполнения термочувствительных эле- I ментов.в виде жесткого набора лопа-

ток 5, закрепленных между ободом 12 и венцом 6. Передача двигателя упрощена за счет исключения промежуточного зубчатого колеса и непосредственного внутреннего зацепления венцов 6 и 7 между собой. Скорость вращения вала 8 определяется передаточным отношением венцов 6 и 7, отличным от единицы, поэтому изменением размеров венцов 6 и 7 может быть обеспечена различная скорость вращения вала 8, отличная от скорости нагрева лопаток 5..

Формула изобретения

двумя эксцентричными кольцами, свя- занными между собой радиально устаричных осей колец нагреватель, о т- ли чающий с я тем, что, с целью повышения надежности путем повы шения жесткости конструкции двигателя и упрощения его передачи, а также обеспечения возможности вращения выходного вала со скоростью, отличающейся от скорости нагре ва и охлажде- ния термочувствительных элементов, передача вьшолнена в виде двух зубчатых венцов, введенных во внутреннее зацепление, одно из колец выполнено в виде зубчатого венца передачи и

втулки, соединенных между собой тер- мочувствительными элементами в виде

45

тонкостенных лопаток, а второй зубчатый венец передачи вьролнен на другом кольце.

/5 ;/ /7. J8

J

фие.З

Составитель Л. Тугарев Редактор С. Патрушева Техред И,Верес Корректор И. Муска

фие.