Устройство для преобразования тепловой энергии в механическую Советский патент 1980 года по МПК F03G7/06 F03G7/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В МЕХАНИЧЕСКУЮ

1

Изобретение относится к области преобразователей тепловой энергии (например, солнечной) в механическую, которая может использоваться для привода стационарных и передвижных объектов, например, на поверхностях планет.

Известно устройство для преобразования тепловой энергии в механическую, содержащее ротор с активными элементами, соединенный с механизмом передачи крутящего момента 1.

Активные элементы в известном устройстве представляют собой проволоку, перекинутую через щкивы, установленные на роторе, а механизм для передачи крутящего момента - кривощип. Системой охлаждения в данном устройстве является воздущная среда. Данное устройство действует от усилий, возникающих при изменении длины металлических проволок, вследствие периодического изменения их температуры.

Недостатком такого устройства является наличие длинной проволоки с больщим числом перегибов на щкивах, вызывающих значительные потери при повороте щкивов, причем, чем более высокие нагрузочнь1е характеристики необходимо получить, тем

больщий диа.метр проволок необходимо имет и тем большие потери на перегиб возникают при этом. Кроме того, система о.хлаждения элементов .малоэффективна, что ограничивает как нагрузочные, так и скоростные характеристики двигателя.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для преобразования тепловой энергии в механическую, содержащее ротор и расположенные на не.м активные элементы, связанные посредством

10 толкателей с механизмом передачи крутящего .момента, направляющие втулки и систему охлаждения, выполненную в виде е.мкости, заполненной хладагентом 2.

Недостатком данного устройства являет15ся повышенная инерционность активных элементов и в этой связи низкий КПД.

Цель изобретения - повышение КПД.

Это достигается тем, что активные элементы имеют арочную форму и выполнены 20 из материала с термомеханической памятью а толкатели установлены в направляющих втулках, ротор снабжен упругими элементами и активные элементы закреплены на последних. Кроме того, ротор имеет форму полого цилиндра, механизм передачи крутящего момента расположен внутри него и выполнен в виде кулачка, а толкатели снабжены роликами, взаимодействующими с последним. В емкости системы охлаждения могут быть расположены тепловые трубы, имеющие наружные концы, выведенные за пределы емкости и снабженные радиационным экраном. На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1. Устройство для прямого преобразования тепловой энергии в механическую содержит ротор 1 и расположенные на нем активные элементы 2, связанные посредством толкателей 3 с механизмом 4 передачи крутящего момента, направляющие втулки 5 и систему охлаждения, выполненную в виде емкости 6, заполненной хладагентом. Активные элементы 2 имеют арочную форму и выполнены из материала с термомеханической памятью, а толкатели 3 установлены в направляющих втулках 5. Ротор 1 снабжен упруги.ми кронщтейнами 7, и активные элементы 2 закреплены на последних. Ротор 1 имеет форму полого цилиндра, механизм 4 передачи крутящего момента расположен внутри него и выполнен в виде кулачка, а толкатели 3 снабжены роликами 8 взаимодействующими с последним. В емкости 6 системы охлаждения расположены тепловые трубы 9, имеющие наружные концы 10, выведенные за пределы емкости 6 и снабженные радиационным экраном 11. Ротор 1 заключен в корпус 12 с окном 13, перед которыми установлены регулирующие заслонки 14. Активные элементы 2 расположены на поверхности ротора I в несколько рядов в шахматном порядке (см. фиг. 2). Кулачок механизма 4 передачи крутящего момента закреплен в корпусе 12 с помощью втулки 15 с одной стороны и подщипника качения (на чертеже не показан) - с другой, причем фиксация от проворачивания кулачка относительно оси осуществляется квадратной головкой 16. Устройство для преобразования тепловой энергии в механическую работает следующим образом. Тепловые (солнечные) лучи, проходя через регулируемое с помощью регулирующих заслонок 14 входное окно 13, попадают на активные элементы. При нагревании элементов до температуры структурного превращения (зависит от процентного содержания никеля в сплаве) проявляется эффект «термомеханической памяти, т. е. активный элемент 2 «вспоминает первоначальную прямолинейную форму, заданную ему при температуре выще температуры превращения. Выпрямляясь, активный элемент 2 оказывает осевое воздействие на толкатель 3, который, скользя по направляющей втулке 5 и перекатываясь с помощью ролика 8 по профилю кулачка механизма 4 заставляет вращаться по часовой стрелке ротор 1. В результате поворота ротора 1 в зону теплового облучения попадает активный элемент 2 следующего ряда и цикл повторяется. Число элементов в одном ряду, их герметические размеры и число рядов необходимо расчитывать в зависимости от необходимых частотно-динамических характеристик на выходе. При попадании нагретых активных элементов 2 в жидкий хладагент, залитый в емкость 6 системы охлаждения, они охлаждаются и с помощью упругих кронщтейнов 7 возвращаются к первоначальной заданной форме. Тепло от хладагента сбрасывается в окружающее пространство (например, в космос) с помощью тепловых труб 9 и радиационного экрана 11. Получаемая механическая энергия может быть использована для привода как стационарных объектов (например, буровые установки, насосы приводы следящих систем концентратов солнечной энергии и т. д.), так и для транспортных средств. Таким образом, применение активных элементов из материала с термомеханической памятью позволяет снизить тепловую инерционность устройства, а использование тепловых труб и радиационного экрана - значительно увеличить скоростные режимы, и, в конечном итоге, повысить КПД устройства. Формула изобретения 1. Устройство для преобразования тепловой энергии в механическую, содержащее ротор и расположенные на нем активные элементы, связанные посредством толкателей с механизмом передачи крутящего момента, направляющие втулки и систему охлаждения, выполненную в виде емкости, заполненной хладагентом, отличающееся тем, что, с целью повыщения КПД, активные элементы имеют арочную форму и выполнены из материала с термомеханической памятью, толкатели установлены в направляющих втулках, а ротор снабжен упругими кронштейнами, и активные элементы закреплены на последних. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что ротор имеет форму полого цилиндра и механизм передачи крутящего момента расположен внутри него и выполнен в виде кулачка, а толкатели снабжены роликами, взаимодействующими с последним. 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в емкости расположены тепловые

трубы, имеющие наружные концы, выведенные за пределы емкости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Ф1/г. /

м.

jf