Тепловой двигатель Советский патент 1990 года по МПК F03G7/06 

баемых в тангенциальном направлении толкателей РЭ по радиальным направляющим ротора и может быть использовано для освоения тепловой энергии естественных низкотемпературных источников и тепловьгх отходов. РЭ 6-8 шарнирно соединены концами с головками спиц 13 ротора, равно расположенных по окружности. Посередине РЭ 6-8 установлены ролики 9, взаимодействующие с эксцентричными кулачками 10 корпуса. При нагреве в

зоне лучами 26 РЭ 6 стремится изогнуться в сторону кулачка 10, прояв-. ляя память.-В результате образуется сила Т, приводящая ротор во вращение. Сила Т, создаваемая РЭ 7, меньше силы Т,., так как РЭ 7 охлажден в зоне 3 и имеет меньший модуль упругости, чем горячий РЭ 6. При вращении РЭ 6-8 меняются местами и описанный процесс непрерьшно повторяется. Шарнирное сопряжение узлов ротора способствует уменьшению трения. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение позволяет повысить надежность устройств для преобразования тепловой энергии в механическую энергию вращения ротора при деформациях твердых дугообразных рабочих элементов /РЭ/ 6 - 8, проявляющих термомеханическую память, путем устранения трения скольжения изгибаемых в тангенциальном направлении толкателей РЭ по радиальным направляющим ротора и может быть использовано для освоения тепловой энергии естественных низкотемпературных источников и тепловых отходов. РЭ 6 - 8 шарнирно соединены концами с головками спиц 13 ротора, равно расположенных по окружности. Посередине РЭ 6 - 8 установлены ролики 9, взаимодействующие с эксцентричными кулачками 10 корпуса. При нагреве в зоне лучами 26 РЭ 6 стремится изогнуться в сторону кулачка 10, проявляя память. В результате образуется сила Т₁, приводящая ротор во вращение. Сила Т₂, создаваемая РЭ 7, меньше силы Т₁, так как РЭ 7 охлажден в зоне 3 и имеет меньший модуль упругости, чем горячий РЭ 6. При вращении РЭ 6 - 8 меняются местами, и описанный процесс непрерывно повторяется. Шарнирное сопряжение узлов ротора способствует уменьшению трения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к преобра- зованию тепловой энергии в механическую энергию вращения ротора за счет деформаций твердых, дугообразных рабочих элементов при проявлении па- мяти формы их материала и может быть использовано для освоения тепяовой энергии естественных низкотемпературный источников и тепловых отходов.

Целью изобретения является повы- шение надежности путем устранения трения скольжения изгибаемых в тангенциальном направлении толкателей элементов по радиальным направляющим ротора.

На фиг. 1 представлен предлагаемый двигатель, осевой разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг.1.

Двигатель содержит корпус 1 с зонами 2-й 3 соответственно нагрева и охлаждения и установленный в нем на подшипниках 4 ротор 5. На роторе 5 с возможностью радиального перемещения размещены . дугообразные рабочие элементы 6-8, обладающие свой- ством памяти формы. Элементы 6-8 взаимодействуют посредством роликов 9 с кулачками 10, закрепленными на корпусе 1, Элементы 6-8 шарнирно соединены обоими своми концами с рав- но расположенными по окрунсности ро- тора 5 его участками, а ролики 9 установлены посередине элементов 6-8. Ро гор 5 вьшолнен в виде вала 11 и закрепленной на нем ступицы 12 с тр мя жесткими спицами 13, имеющими на наружных концах головки 14 с отвер- стиям. На роторе 5 установлены три элемента 6-8, обращенные к кулачкам

10 своими выпуклыми поверхностями. На обоих концах каждого из элементов 6-8 выполнено по две петли 15, которыми они посредством осей 16 соединены с головками 14 спиц 13 С расположением каждой головки 14 между петлями 15. При этом в каждом из элементов 6-8 посередине выполнены окна 17 и утолщения 18 с отверстиями, через которые продет валик 19 с двумя шарнирно установленными на нем роликами 9, а кулачки 10 вьтолнены в виде двух взаимодействующих соответственно с роликами 9 цилиндрических опорных колец, закрепленных на выступах 20, выполненных на внутренних боковых стенках корпуса 1 по разные стороны от ступицы 12.

К корпусу 1 с помощью резьбового :соединения 21 прикреплены две пластины 22, в которых установлены подшипники 4. Вал 11 имеет на одном кЬнце . шпонку 23 (или шлицы) для соединения с машинами-потребителями энергии. Ось О, цилиндрических кулачков 10 смещена относительно оси О вала 11 на величину Б. Точки контакта роликов 9 с кулачками 10 обозначены на фиг.1 буквами А, Б и С. Буквой Д обозначена мертвая точка контакта роликов 9 с кулачками 10 в плоскости осей 0 и 0. При этом штрих-пунктирной линией 24 обозначено положение элементов 6-8 в момент прохождения их роликом 9 мертвой точки Д. Оси 16 -расположены на рсстоянии R от оси вала 11 вдоль окружности 25 ротора 11. Направление солнечных лучей показано стрелками 26. При увеличении длины.

ширины и толщины элементов 6-8 и мощности двигателя число петель .15 и роликов 9 может быть увеличено по сравнению с двигателем, представлен- ным на фиг. 1 и 2.

Двигатель работает следующим образом.

Солнечные лучи 26 попадают на рабочие элементы 6 и 8, последние нагреваются и стремятся увеличить свою выпуклость. Вследствие этого образуются силы Р, и P.J, действующие на валики 19 роликов 9, а через последние - на опорные ролики 9. Если действие силы Pg проходит через мерт- ву точку С, то никакой силы, перекатывающей опорный ролик 9, она не создает. Но линия действия силы Р рабочего элемента 6 не проходит через тойку контакта А и поэтому от силы Р образуется действующая на валиК 19 сила , направленная параллельно карательной в точке А, которая перекатывает ролик 9 по кулачку 10 в направлении СО, а вместе с опорным роликом 9 в этом направлении поворачивается и рабочий элемент 6, который через жесткие спицы 13 приводит во вращение вал 11 двигателя. Из фиг. 1 видно, что при прохождении по затемненной стороне в зоне 3 ох- лаадения рабочий элемент 7 создает cиJfIy Pg , действующую на ось ролика, 9 и прижимающую опорный ролик 9 к опЬрному кольцу кулачка 10, которые соприкасаются в точке Б. -Так как в этом случае точка Б находится впереди линии приложения силы Р, то от действия силы Pj образуется сила Т, действующая в направлении, противоположном направлению перекатывания опорного ролика 9 по опорному кольцу кулачка 10, Это значит, что сила Т препятствует вращению вала 11 двигателя, но вследствие того, что освещенный и нагретый солнцем рабочий элемент 6 создает большую силу Р и большую силу Т перекатывания ролика 9, чем сила Тд, образованная за- ; темненным от солнца и о утажденным рабочим элементом 7, вращение вала 11 поддерживается в направлении СО . А так как рабочие элементы 6, 7 и В поочередно проходят т.о зону 2 нагрева солнцем, то зону 3 охлаждения в тени, обеспечивается непрерывное вращение вала 11 двигателя.

Во Бписанньш в окружность 25 радиусом R треугольник впкеываетсл окружность самого меньшего диаметра, чем в другие многоугольники. Это зиа- чит, что опорные кольца кулачков 10, поиещающиеся между рабочими злемен- .тами 6, 7 и 8, имеют наименьший диаметр в тепловом двигателе с тремя

Q рабочими элементами 6, 7 li 8, замкну- ТЫМ15 в треугольник, которые в этом случае имеют наибольшую длину, что выгодно для увеличения их полезных Деформащ й гфи малом изменении формы

5 и длины рабочих элементов 6. 7 и 8 в процессе изменения их температуры. Кроме того, наличие трех рабочттх элементов 6, 7 и 8 обеспечивает наименьшее их количество, которое

0 реализует описанньй процесс работы теплового двигателя, а следовательно, в этом случае двигатель имеет меньше рабочих деталей, прост по конструкции и надежнее.

5

Ф о р м. у л а и 3 о б р е т е н и 5Г

0 и установленный в нем на подшипниках ротор с размещенньии на нем с возможностью, радиального перемещения дугообразными рабочими элементами, обладающими св.ойством памяти формы, взаимодействующими посредством роликов с эксцентричньм кулачком, закрепленным на корпусе, отличающи й- ся тем, что, с целью повьш1ения надежности путем устранения трения

Q скольжения изгибаемых в тангенциальном направлении толкателей элементов по радиальным направляющим ротора, рабочие элементы шарнирно соединены o6oHMii своими концами с равно рас-

с положенными по окружности ротора его участками, а ролики установлены посередине рабочих элементов.

П в виде вала и закрепленной на нем ступицы с тремя жесткими спицами, имеющими на наружных концах головки с отверстиями, на роторе установлены три рабочих элемента, обращенные к кулачку своими выпуклыми поверхностями, на обоих концах каждого рабочего элемента выйолнено по меньшей мере по две петли, которыми чони посредством дополнительно установленных осей

5

5

соединены с головками спиц с расположением каждой головки между петлями, при этом в каждом рабочем элементе посередине выполнены окна и утолЩения с отверстиями, через которые продет дополнителБНо установленный валик по меньшей мере с двумя

22 /5/5/5 /4 /5 /J

КЧУхЧ PTJTl ч

tpuB.2

роликами, а кулачок вьтолиен в виде двух взаимодействующих соответственно с роликами -цилиндрических опорных колец, закрепленных на выступах, выполненных на внутренних боковых стенках корпуса по разные стороны от ступицы.