CN102635526B - 记忆合金热机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及到热机，尤其是一种用记忆合金驱动的热机。它由冷水槽、热水槽、记忆合金热机组成，其特征是由移动滑套(4)、导杆(5)、记忆合金弹簧(6)、摆动支撑座(7)、固定滑套(8)、双面齿条(9)、小齿轮组(10)、固定齿轮(11)、同心圆盘(12)、轴承轮毂(13)以及立轴(14)和底座(15)构成的记忆合金热机置放在由冷水槽(1)和热水槽(2)组合成的同心圆中央。本发明突破了只能用1毫米以下的记忆合金丝制作热机的局限，可以使用大直径记忆合金丝、使用广谱能源，记忆合金相变温度都比较低，是一种节能、低排放的绿色能源。在记忆合金弹簧相变力驱动下热机可以带动发电装置运行，热机运行平稳、安静无噪声。
Description
技术领域
本发明涉及到热机，尤其是一种用记忆合金驱动的热机。
背景技术
记忆合金〔形状记忆合金〕是一种在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的变形，恢复其变形前原始形状的合金材料。除上述形状记忆效应外，这种合金的另一个独特性质是在高温下发生的“超弹性”行为，表现为这种合金能承载比一般金属大几倍甚至几十倍的可恢复应变。这种合金材料产生于20世纪60年代初，目前已被广泛应用于包括电子、机械、宇航、医疗以及日常生活的诸多领域。记忆合金在这些领域中主要是以小型的、温差变化而形状改变为目的的应用，例如医疗中用于人体内腔的各种支架、消防用的火灾报警器、可任意变形的眼镜架以及用细小记忆合金丝制成的记忆合金水车教学模型等等。30多年来，人们一直提出和探索用形状记忆合金为基础的、节能环保、可以驱动发电机的动力。2009年11月美国国家能源部拨付给美国通用汽车一笔专项资金，用以开发利用记忆合金将多余热能转化为电能的技术模型。
发明内容
本发明的目的主要是利用记忆合金在在高温下(100℃以下)发生的“超弹性”能承载比一般金属大几倍甚至几十倍的可恢复应变这一特点、制作一种以大记忆合金为基础的、大型的、用广谱能源作燃料和节能、低碳、环保的热机。
本发明的目的是这样实现的：它由冷水槽、热水槽、记忆合金热机组成，其特征是由移动滑套4、导杆5、记忆合金弹簧6、摆动支撑座7、固定滑套8、双面齿条9、小齿轮组10、固定齿轮11、同心圆盘12、轴承轮毂13以及立轴14和底座15构成的记忆合金热机置放在由冷水槽1和热水槽2组合成的同心圆中央。热水槽内的水可以使用各种可以加热的燃料或热源，如煤炭、石油、天然气、生物质能、太阳能、各种工业余热。当热水槽内的水达到使记忆合金弹簧发生相变的温度后，压缩的记忆合金弹簧便会相变伸长推动热机转动。
本发明的有益效果是，根据上述目的制成的记忆合金热机突破了以往几十年只能用1毫米以下的记忆合金丝制作热机的局限，可以使用大直径记忆合金丝、自然环境水冷、可以使用广谱能源或各种热源，由于记忆合金相变的温度都比较低(100℃以下)，是一种节能、低排放的绿色能源。在记忆合金弹簧相变恢复力的驱动下热机可以带动发电装置运行，热机运行平稳、安静无噪声。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步描述：
图1是本发明的正面示意图；
图2是本发明的侧面示意图。
具体实施方式
以上附图所示是本发明的实施例，图中1为冷水槽2为热水槽、3为导向板、4为移动滑套5为导杆、6为记忆合金弹簧、7为摆动支撑座、8为固定滑套、9为双面齿条、10为小齿轮组、11为固定齿轮、12为同心圆盘、13为轴承轮毂、14为立轴、15为底座。
由移动滑套4、导杆5、记忆合金弹簧6、摆动支撑座7、固定滑套8、双面齿条9、小齿轮组10、固定齿轮11、同心圆盘12、轴承轮毂13以及立轴14和底座15构成的记忆合金热机置放在由冷水槽1和热水槽2组合成的同心圆中央。
轴承轮毂13与同心圆盘12同心固接装配，立轴14与轴承轮毂13同轴配合后，顶端与固定齿轮11固接，同心圆盘12上方根据热机动力大小的需要，等分对称布置安装小齿轮组10和固定滑套8，小齿轮组10的下部齿轮通过单向轴承及轴承座安装在同心圆盘12上并与固定齿轮11啮合，上部齿轮与穿入固定滑套8的双面齿条9啮合，摆动支撑座7上端与固定滑套8活动装配，下端与穿入移动滑套4后的导杆5一端固接，移动滑套4上端与双面齿条9顶端活动铰接。
由移动滑套4、导杆5、记忆合金弹簧6、摆动支撑座7、固定滑套8、双面齿条9、小齿轮组10、固定齿轮11、同心圆盘12、轴承轮毂13以及立轴14和底座15构成的记忆合金热机，热水侧套在导杆5上的记忆合金弹簧6受热膨胀后推动移动滑套4带动双面齿条9移动，在移动的同时，双面齿条9带动小齿轮组10转动，由于固定齿轮11固定不动，小齿轮组10则带动同心圆盘12、轴承轮毂13绕圆周转动，冷水侧的记忆合金弹簧同时被压缩。随着转动，在冷热水分界处摆动支撑座7下端被斜置的导向板3抬起，膨胀的记忆合金弹簧落入冷水中，冷却压缩的记忆合金弹簧落入热水中，周而复始形成连续转动。
记忆合金弹簧6使用记忆合金丝材绕制，视热机的出力要求选取绕制弹簧丝材直径，绕制出的弹簧热处理成受热膨胀伸长的单程型或受热膨胀伸长、遇冷收缩的双程型。
热机同心圆盘12上圆周等分对称分布的固定滑套8以及小齿轮组10的数量视要实现热机的转速以及功率大小而定。
为便于热机的安装和旋转运行，冷水槽1和热水槽2可设计成一个同心圆，冷热水由隔板隔开或设计成两个半圆形的同心圆拼装，水槽内圆可以设计安置发电等装置。为了保温和节能，热水槽壁可包覆保温隔热材料。本发明为绿色能源，结构简单，生产热机所需的各种原材料在国内均可采购得到。
Claims (9)
1.一种记忆合金热机，它由冷水槽、热水槽、记忆合金热机单元组成，其特征是由移动滑套(4)、导杆(5)、记忆合金弹簧(6)、摆动支撑座(7)、固定滑套(8)、双面齿条(9)、小齿轮组(10)、固定齿轮(11)、同心圆盘(12)、轴承轮毂(13)以及立轴(14)和底座(15)构成的记忆合金热机单元置放在由冷水槽(1)和热水槽(2)组合成的同心圆中央，其中轴承轮毂(13)与同心圆盘(12)同心固接装配，立轴(14)与轴承轮毂(13)同轴配合后，顶端与固定齿轮(11)固接，同心圆盘(12)上方根据热机动力大小的需要，等分对称布置安装小齿轮组(10)和固定滑套(8)，小齿轮组(10)的下部齿轮通过单向轴承及轴承座安装在同心圆盘(12)上并与固定齿轮(11)啮合，上部齿轮与穿入固定滑套(8)的双面齿条(9)啮合，摆动支撑座(7)上端与固定滑套(8)活动装配，下端与穿入移动滑套(4)后的导杆(5)一端固接，移动滑套(4)上端与双面齿条(9)顶端活动铰接。
2.根据权利要求1所述的记忆合金热机，其特征在于冷水槽(1)和热水槽(2)设计成一个同心圆，冷热水由隔板隔开或设计成两个半圆形的同心圆拼装，为便于记忆合金弹簧(6)的抬起，冷、热水槽内设有导向板(3)，为保温和节能，热水槽外壁包覆保温隔热材料。
3.根据权利要求1所述的记忆合金热机，其特征在于记忆合金弹簧(6)使用记忆合金丝材绕制，绕制出的弹簧热处理成受热膨胀伸长、遇冷收缩的双程型。
4.根据权利要求1所述的记忆合金热机，其特征在于安装有记忆合金弹簧(6)的导杆(5)穿过移动滑套(4)后，一端与摆动支撑座(7)下部固接。
5.根据权利要求1所述的记忆合金热机，其特征在于穿过固定滑套(8)的双面齿条(9)，齿面与小齿轮组(10)上端小齿轮啮合，端部与移动滑套(4)活动铰接。
6.根据权利要求1所述的记忆合金热机，其特征在于固定滑套(8)与同心圆盘(12)对称等分固接，等分数量视热机的转速以及功率大小而定。
7.根据权利要求1所述的记忆合金热机，其特征在于小齿轮组(10)的下端齿轮通过单向轴承和轴承座对称等分安装在同心圆盘(12)上并与固定齿轮(11)啮合，等分数量视热机的转速以及功率大小而定。
8.根据权利要求1所述的记忆合金热机，其特征在于同心圆盘(12)与轴承轮毂(13)同心固接、轴承轮毂(13)与立轴(14)同轴配合安置在固定齿轮(11)下部。
9.根据权利要求1所述的记忆合金热机，其特征在于立轴(14)顶端与固定齿轮(11)固接，下部与底座(15)固接。
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