Тепловой двигатель Советский патент 1991 года по МПК F03G7/06 

водящее к перемещению корпуса 2 относительно РЭ 1 и переключению вентиля 41 на подачу воды из отстойника 38 в резервуар 21. После окончания рабочего хода камеры 29 РЭ 1 попадает в камеру охлаждения корпуса 2, где РЭ 1 охлаждается и длина его увеличивается. Камера 29 сжимается, наполняя камеру 29, что приводит к перекачиванию воды из отстойника 38 в резервуар 21. В конце холостого хода камеры 29 вновь открывается вентиль 31, сильфоны 24, 40 заполняются воздухом, что приводит с одной стороны к перемещению корпуса 2Т

0

5

а с другой к переключению вентиля 41 на перепуск воды из колодца 37 в отстойник 38. РЭ 1 попадает в камеру нагрева (на рисунке не показана), и цикл повторяется. Легкий корпус 2, а также устройство сильфона 24, позволяющего регулировать скорость перемещения корпуса 2, уменьшают перегрузки при разгоне и торможении корпуса 2. Манжеты 22 гарантируют изоляцию внутренних камер корпуса 2 от окружающей среды. Локальное выполнение большого плеча рычага 35 обеспечивает оптимальные условия рабочего и холостого хода РЭ 1, 3 з.п. ф-лы,5 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к тепловым двигателям, в которых для получения полезной работы используется формоизменение рабочих элементов (РЭ) 1, обладающих эффектом термомеханической памяти формы, и могут быть использованы для преобразования солнечной энергии в механическую работу по поднятию воды из колодца. Целью изобретения является повышение надежности. Солнечные лучи повышают температуру в тепловой трубе 11 и камере нагрева (на рисунке не показано) корпуса 2, в которой находится РЭ 1. Длина РЭ 1 уменьшается, что вызывает через гибкую связь 34 и рычаг 35 растяжение камеры 29, всасывающей воздух из камеры 39, Это вызывает заполнение отстойника 38 водой из колодца 37. В конце рабочего хода камеры 29 открывается вентиль 31, что вызывает сжатие сильфонов 24, 40, при(Л с& СП О со ел « я/у////////

Изобретение относится к машиностроению, а именно к тепловым двигателям, в которых для получения полезной работы используется формоизменение рабочих элементов, обладающих эффектом термомеханической памяти формы, и может быть использовано, например, для преобразования солнечной энергии в механическую работу по поднятию воды из колодца.

Цель изобретения - повышение надежности и утилизация солнечной энергии.

На фиг.1 изображена принципиальная схема; на фиг.2 - пример конкретного выполнения корпуса и средства перемещения рабочего элемента , на фиг.З - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - пример конкретного выполнения цилиндрической камеры, на фиг.5 разрез Б-Б на фиг.4,

Тепловой двигатель содержит рабочий элемент 1, обладающий эффектом термомеханической памяти формы, установленный в корпусе 2, разделенном гидротеплоизоляционными лентами 3 на камеры 4-6 соответственно нагрева, регенерации и охлаждения. Корпус 2 снабжен колесами 7 и установлен на рельсах 8, размещенных на станине 9.

Камера 4 имеет вид щели и размещена в конденсаторе 10 тепловой трубы 1 1 , транспортная зона 12 которой выполнена гибкой, испаритель 13 тепловой трубы 11 расположен в тепловом аккумуляторе 14 солнечного коллектора 15.

5

0

5

0

5

0

5

Камера 5 имеет вид щели, образованной двумя прижатыми друг к другу упругими матами 16, пропитанными теплоносителем, например маслом. Камера 6 также имеет вид щели и расположена в испарителе 17 тепловой трубы 18, транспортная зона 19 которой выполнена гибкой, а конденсатор 20 расположен в резервуаре 21 с холодной водой. Торцы корпуса 2 уплотняются гибкими гидротеплоизоляционными манжетами 22,

Средство 23 перемещения корпуса 2 выполнено в виде сильфона 24, расположенного между корпусом 2 и станиной 9 с концентрически установленными втулкой 25 и полым штоком 26 с фигурной прорезью 27. Средство 23 связано одним из пневмоприводов 28 с пневмоприводом, который выполнен в виде цилиндрической камеры 29, снабженной спиральным кордом 30, на выходе камеры 29 установлен вентиль 31, снабженный золотником 32 и прижимной пружиной 33. Одно из днищ камеры 29 закреплено на станине 9, а другое - подвижное связано через гибкую тягу, выполненную в виде лентовидных тросов 34 с большим плечом рычага 35 звена отбора мощности.

Малое плечо рычага 35 посредством соответствующих тросов 34 связано с рабочим элементом 1, При этом малое плечо рычага 35 выполнено в виде сектора, а большое в виде лекала. Кроме того, штанга 36 связывает вентиль 31 с подвижным днищем камеры 29, На дне колодца 37 расположен гидропривод,

516

выполненный в виде отстойника 38, внутри которого размещена гибкая камера 39, а на самом отстойнике 38 размещены дополнительный сильфон 40, связанный соответствующим пневмоприводом 28 с пневмоприводом и управляемый двухпозиционный вентиль 41 с золотником 42 и заборным патрубком с фильтром 43. Камера 39 связана од- ним из пневмопроводом 28 непосредственно с камерой 29, а выходной патрубок вентиля 41 посредством водопроводного шланга соединен с резервуаром 21 .

Двигатель работает следующим образом.

Утром температура в аккумуляторе 14 и тепловой трубе 11 повышается по действием солнечного излучения. При достижении определенной температуры в камере 4 рабочий элемент 1 уменьшается в длине. При этом лекальная форма рычага 35 обеспечивает постепенное уменьшение нагрузки на эле- мент 1, приближая условия рабочего хода к идеальным изотермическим, гарантирующим наиболее полное использование ресурсов коллектора 15. Сокращение рабочего элемента 1 приво- дит к растягиванию камеры 29, которая втягивает в себя воздух из камеры 39. Это вызывает заполнение отстойника 38 водой из колодца 37 через фильтр 43 и заборный патрубок вентиля 41. В конце рабочего хода камеры 29 перекрытый до этого вентиль 31 отпирается действием штанги 36 и воздух из сильфонов 24, 40 всасывается в камеру 29, что вызы- вает перемещение корпуса 2 относительно рабочего элемента 1, а также переключение вентиля 41 на подачу воды из отстойника 38 через шланг 44 в резервуар 21. Взаимное положе- ние фигурной прорези 27, штока 26 и втулки 25 с отверстием позволяет регулировать скорость перемещения корпуса 2, с целью обеспечения продолжительности регенеративного охлажде- ния рабочего элемента 1 в камере 5. При попадании в камеру 6 рабочий элемент 1 охлаждается и при достижении определенной температуры начинает удлиняться. При этом лекальная форма рычага 35 обеспечивает условия холостого хода, близкие к оптимальным - изотермическим. Камера 29, самопроизвольно сжимаясь, повышает

g 5

0 5 0 Q § 0 $

5

16

давление в камере 39, что вызывает выкачивание воды из отстойника 38 в резервуар 21. В начале холостого хода вентиль 31 закрыт, ко в конце холостого хода он открывается под действием штанги 36.

В результате сильфоны 24 и 40 заполнятся воздухом, что приводит с одной стороны к перемещению корпуса 2, скорость которого регулируется фигурной прорезью 27, а с другой стороны к переключению вентиля 41 на перепуск воды из колодца 37 через заборный патрубок с фильтром 43 в отстойник 38. Далее в течение дня данный цикл повторяется до тех пор, пока температура в аккулятора 14 и тепловой трубе не перестанет быть достаточной для нагрева рабочего элемента 1 до критической температуры термомеханической памяти формы.

Легкий корпус 2, скорость движения которого определяется взаимным положением отверстия во втулке 25 и фигурной прорези 27 в штоке 26, позволяет значительно уменьшить перегрузки, возникающие при торможении и ускорении корпуса 2.

Манжеты 22 гарантируют изоляцию внутренних камер 4-6 корпуса 2 от воздействия окружающей среды.

Лекальное выполнение большого плеча рычага 35 обеспечивает оптимальные условия рабочего и холостого хода рабочего элемента 1 при предельных температурах в системе.

Формула изобретения

мента через камеры, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, двигатель дополнительно снабжен станиной с укрепленными на ней рельсами, корпус дополнительно снабжен колесами и установлен с возможностью возвратно-поступательного движения по рельсам, свбодный конец рабочего элемента за- креплен на станине, средство перемещения рабочего элемента выполнено в виде жестко закрепленного на станине сильфона и соединенного с внутренним объемом последнего пневмопривода в виде цилиндрической камеры переменного объема с вентилем на выходе, причем подвижный торец сильфона закреплен на корпусе, одно из днищ цилиндрической камеры жестко закреплено на станине, а другое подвижное соединено через гибкую связь с большим плечом звена отбора мощности, вентиль соединен дополнительно установл.енной штангой с подвижным днищем цилиндрической камеры, торцы корпуса уплотнены гибкими гидротеплоизоляционными манжетами малое плечо рычага выполнено в виде сектора, а большое в виде лекала.

23

0

5

0

5

а конденсатор снабжен водяной рубашкой, гидравлически связанной с гидроприводом в виде размещенного в колодце отстойника, внутри которого размещена гибкая камера, дополнительного сильфона и двухпозиционно- го вентиля с заборным патрубком,снабженным фильтром, причем дополнительный сильфон жестко закреплен на отстойнике, а его подвижный конец соединен с управляемым двухпозиционным вентилем, закрепленным на отстойнике, внутренний объем дополнительного сильфона соединен с пневмоприводом, а внутренний объем гибкой камеры соединен с внутренним объемом цилиндрической камеры.

11

2k 8 Ю 1Ч 7 16

Фие.3

28

Ч

Фиг.1

5-Б

Фиг.5