CN102748261A - 阵列式热能动力装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种将热能转化为动能的装置，公开了一种阵列式热能动力装置。包括外壳和设置在外壳上的挡板壳，以及设置在外壳内的传动轴，所述的挡板壳上设有热源接口和废热出口，其特征在于：所述的传动轴上连接有若干转轴，每一个转轴上设有若干记忆合金片。本发明通过利用记忆合金的记忆功能，将热能转化为动能输出，本装置的结构简单，单位面积热能利用率高，产生的能源清洁可再生，对环境的保护以及新能源的开发与利用具有重大意义。

Description

阵列式热能动力装置

技术领域

本发明涉及一种将热能转化为动能的装置，尤其涉及一种阵列式热能动力装置。 

背景技术

随着世界经济的发展，能源的消耗量也大大增加。就目前而言，以石油为主的能源由于供求严重失衡，价格暴涨，影响和波及世界各地的经济发展，给世界经济发展带来极大风险的情况。因此，人们也开始致力于新能源的开发与利用，而太阳能作为一种干净的可再生的新能源，也越来越受到人们的重视。申请人申请的专利号为201110291011.5的发明专利，公开了一种能够将热能转化为动能的热动力装置，但是，该装置中的合金板采用单片结构，吸收的热能有限，导致热能转化效率低，应用在热能转化中也是同样的道理，合金板形变小，受到阻力作用容易导致动力不足。 

发明内容

本发明针对现有技术中石油等传统能源的短缺，对环境的污染严重，而普通的太阳能利用装置单位面积太阳能的利用率低等缺点，提供了一种通过利用记忆合金的记忆功能，将热能转化为动能输出，具有结构简单，提高转化为效率等优点的阵列式热能动力装置。 

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决： 

一种阵列式热能动力装置，包括外壳和设置在外壳上的挡板壳，以及设置在 外壳内的传动轴，所述的挡板壳上设有热源接口和废热出口，其特征在于：所述的传动轴上连接有若干转轴，每一个转轴上设有若干记忆合金片。 

转轴设置在外壳内，并与记忆合金片连接，避免了外部杂质的进入，降低了转轴的磨损，延长了设备的使用寿命；每一个转轴上均设有若干记忆合金片，拓展了记忆合金片的受热面积，优化了热的利用率，提高设备的工作效率。 

作为优选，所述的阵列式热能动力装置的侧剖面为梯形结构，所述的挡板壳上设有热源接口的一面面积小于设有废热出口的一面面积；所述转轴上设有的记忆合金片的长度为：靠近热源接口的记忆合金片短于靠近废热出口的记忆合金片。 

本装置的进热口即热源接口一端通入的热量较大，面积较小，以适应设置的较短的记忆合金片，记忆合金片在受热强度大的情况下发生形变，带动转轴转动；随着热能的损耗，通入本装置中愈靠近废热出口的一端热能愈小，较小的热量使记忆合金片的形变也较小，这时将装置的横截面扩大，相适应的设置较长的记忆合金片，较长的记忆合金片受热面积加大，在受到相对较小热能的时候也能发生较大形变，从而产生较大动能，带动转轴转动，进而带动传动轴转动。 

作为优选，所述的记忆合金片为一面板，经过逆时针旋转大于或等于90°折弯后形成第一弯折面板与第二弯折面板，第二弯折面板再经过顺时针旋转大于或等于90°折弯后形成第三弯折面板，折弯完成后的记忆合金片的第一弯折面板与第三弯折面板所在的平面互相平行。 

记忆合金片为记忆合金，且通过两次折叠，因此在受热后记忆合金片会产生形变伸直展开，记忆合金片在伸直展开的过程中受到外壳上部的挡板壳挡并作用在挡板壳上，同时挡板壳给记忆合金片一个推动记忆合金片转动的反作用 力，若干个记忆合金片先后作用时，便会由量变产生质变，从而推动记忆合金片带动转轴转动。 

作为优选，所述的记忆合金片与转轴固定连接，记忆合金片的第一弯折面板与转轴轴向投影所成的圆相切。记忆合金片与转轴相切并固定连接，因此当记忆合金片受热伸展开时便会作用在挡板壳上，挡板壳受到记忆合金片的挤压后给记忆合金片一个反作用力，从而产生力矩，推动转轴转动。 

作为优选，所述的外壳的上部为与受热膨胀后的记忆合金片接触的挡板壳，外壳的下部为装有冷却液的溶液壳。 

作为优选，所述的记忆合金片为记忆合金。记忆合金在外力作用下会产生变形，当把外力去掉，在一定的温度条件下，能恢复原来的形状。所述的记忆合金片经过冷却液的冷却，恢复到发生形变前的长度，受到转轴的带动，再次受热，发生形变，推动转轴转动，形成良性循环。 

作为优选，所述的挡板壳内壁设有棘齿。棘齿防止记忆合金片逆向转动。 

作为优选，所述记忆合金片弯折时的径向长度小于挡板壳到转轴之间的距离，记忆合金片受热伸展后的径向长度大于挡板壳到转轴之间的距离；溶液壳的深度大于记忆合金片受热伸展后的径向长度。由于棘齿设置在挡板壳的内壁上，热风或热气通过热源接口进入外壳内，辐射在壳体内的记忆合金片上，从而使得记忆合金片受热伸展开来，合金受到挡板壳的挤压发生弹性形变，进而推动转轴转动。溶液壳的深度大于记忆合金片受热伸展后的径向长度，因此，记忆合金片可以完全浸没在溶液壳内，不会与溶液壳内壁接触。 

作为优选，所述的挡板壳上没有热源辐射的半边半径大于或等于挡板壳上带有热源接口的半边半径。由于记忆合金片受热发生伸展后与挡板壳接触，在发生形变的同时也受到挡板壳的阻力作用，为减少阻力，可以将没有热源辐射 的半边半径增大。 

作为优选，所述的记忆合金片为四或四片以上，以转轴的几何中心为圆心均匀分布在转轴上。 

本发明通过利用记忆合金的记忆功能，将热能转化为动能输出，本装置的结构简单，单位面积热能利用率高，产生的能源清洁可再生，对环境的保护以及新能源的开发与利用具有重大意义。 

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图； 

图2为本发明实施例1的侧面结构示意图； 

其中1-外壳、2-转轴、3-记忆合金片、4-传动轴、5-挡板壳、11-冷却液、12-溶液壳、13-棘齿、31-第一弯折面板、32-第二弯折面板、33-第三弯折面板、51-热源接口、52-废热出口、R1-挡板壳上带有热源接口的半边半径、R2-挡板壳上没有热源辐射的半边半径。 

具体实施方式

下面结合图1与具体实施方式对本发明作进一步详细描述： 

阵列式热能动力装置实施例，如图1、图2所示，包括外壳1和设置在外壳1上的挡板壳5，以及设置在外壳1内的传动轴4，所述的传动轴4上设置有十个转轴2，所述的每个转轴2上设有八片记忆合金片3；所述的挡板壳5上设有热源接口51和用于排放废热的废热出口52。外壳1上设有具有锁止功能的棘齿13，因此记忆合金片3只能够顺时针旋转；当记忆合金片3通过热源接口51受热发生形变伸展后，推动转轴2顺时针旋转，而转轴2顺时针旋转时又会带动设置在转轴2上的记忆合金片3跟着同步顺时针旋转，这样，整个阵列式热能 动力装置就转动起来了。 

由于记忆合金片3为片状记忆合金，受热面积有限，热能损耗后，记忆合金片3的伸展形变小，热能利用率低。本发明为解决这一问题，将阵列式热能动力装置的侧剖面设置为梯形结构，所述的挡板壳上5设有热源接口51的一面面积小于设有废热出口52的一面面积；所述转轴2上设有的记忆合金片3的长度为：靠近热源接口51的记忆合金片3短于靠近废热出口52的记忆合金片3。 

本装置的进热口即热源接口51一端通入的热量较大，面积较小，以适应设置的较短的记忆合金片3，记忆合金片3在受热强度大的情况下发生形变，带动转轴2转动；随着热能的损耗，通入本装置中愈靠近废热出口52的一端热能愈小，较小的热量使记忆合金片3的形变也交小，这时将装置的横截面扩大，相适应的设置较长的记忆合金片3，较长的记忆合金片3受热面积加大，在受到相对较小热能的时候也能发生较大形变，从而产生较大动能，带动转轴2转动，进而带动传动轴4转动。 

记忆合金片3为一面板，经过逆时针旋转120°折弯后形成第一弯折面板31与第二弯折面板32，第二弯折面板32再经过顺时针旋转120°折弯后形成第三弯折面板33，折弯完成后的记忆合金片3的第一弯折面板31与第三弯折面板33所在的平面互相平行。 

记忆合金片3与转轴2固定连接，八片记忆合金片3以转轴2的几何中心为圆心均匀分布在转轴2上。记忆合金片3的第一弯折面板31与转轴2轴向投影所成的圆相切。记忆合金片3在受热后会发生形变，处于伸展状态，记忆合金片3在伸展开的过程中受到外壳1上部的挡板壳5阻挡并作用在挡板壳5上，同时挡板壳5给记忆合金片3一个推动记忆合金片3转动的反作用力，从而产生力矩，由于记忆合金片3与转轴2相切且固定连接，八个记忆合金片3先后 作用，便会由量变产生质变，带动转轴2转动。 

所述的棘齿13设置在挡板壳5的内壁中部，记忆合金片3弯折时的径向长度小于挡板壳5到转轴2之间的距离，记忆合金片3受热伸展后的径向长度大于挡板壳5到转轴2之间的距离；溶液壳12的深度大于记忆合金片3受热伸展后的径向长度。棘齿13设置在挡板壳5的内壁上，热风或热气通过挡板壳5射入外壳1内，辐射在记忆合金片3上，从而使得记忆合金片3受热伸展开来，进而推动转轴2转动。 

外壳1的上部为与受热膨胀后的记忆合金片3接触的挡板壳5，外壳1的下部为装有冷却液11的溶液壳12。记忆合金片3在旋转至外壳1的下半部分时，与溶液壳12内的冷却液11接触，记忆合金片3通过冷却液11的冷却降温，记忆合金片3恢复原来的形态。所述的记忆合金片3为记忆合金，例如：可以为钛-镍合金。记忆合金在外力作用下会产生变形，当把外力去掉，在一定的温度条件下，能恢复原来的形状，且具有百万次以上的恢复功能。所述的记忆合金片3经过冷却液11的冷却，恢复到发生形变前的长度，受到转轴2的带动，再次受热，发生形变，推动转轴2转动，形成良性循环。 

所述的挡板壳5上没有热源辐射的半边半径R2大于或等于挡板壳上带有热源接口的半边半径R1。由于记忆合金片3受热发生伸展后与挡板壳5接触，在发生形变的同时也受到挡板壳5的阻力作用，为减少阻力，本实施例中将没有热源辐射的半边半径增大。 

热源接口51传入热能，记忆记忆合金片3因受热而膨胀，膨胀后记忆合金片3势必会伸长，从而挤压到金属外壳1，因为金属外壳1由异常坚硬金属制造，不会因为挤压而变形。相反，其会给记忆记忆合金片3一个反作用力，这个反作用力会通过记忆记忆合金片3作用在转轴2上，从而转轴2的旋转。因为金 属外壳1的结构是一个上半部半径小，下半部半径大的装置，当记忆记忆合金片3旋转到底部的时候，就会浸入冷却液11中，从而记忆记忆合金片3收缩，为第二次的受热膨胀做好准备。这样在有热的情况下，记忆合金片3带动转轴2源源不断的旋转，为传动轴4带来源源不断的动力。 

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，例如：热源接口51所设置在外壳1上的位置可以有不同方式，只要能使记忆合金片3受热产生变形即可，皆应属本发明专利的涵盖范围。 

Claims (10)

1.一种阵列式热能动力装置，包括外壳(1)和设置在外壳(1)上的挡板壳(5)，以及设置在外壳(1)内的传动轴(4)，所述的挡板壳(5)上设有热源接口(51)和废热出口(52)，其特征在于：所述的传动轴(4)上连接有若干转轴(2)，每一个转轴(2)上设有若干记忆合金片(3)。

2.根据权利要求1所述的阵列式热能动力装置，其特征在于：所述的阵列式热能动力装置的侧剖面为梯形结构，所述的挡板壳(5)上设有热源接口(51)的一面面积小于设有废热出口(52)的一面面积；所述转轴(2)上设有的记忆合金片(3)的长度为：靠近热源接口(51)的记忆合金片(3)短于靠近废热出口(52)的记忆合金片(3)。

3.根据权利要求1所述的阵列式热能动力装置，其特征在于：所述的记忆合金片(3)为一面板，经过逆时针旋转大于或等于90°折弯后形成第一弯折面板(31)与第二弯折面板(32)，第二弯折面板(32)再经过顺时针旋转大于或等于90°折弯后形成第三弯折面板(33)，折弯完成后的记忆合金片(3)的第一弯折面板(31)与第三弯折面板(33)所在的平面互相平行。

4.根据权利要求1所述的阵列式热能动力装置，其特征在于：所述的记忆合金片(3)与转轴(2)固定连接，记忆合金片(3)的第一弯折面板(31)与转轴(2)轴向投影所成的圆相切。

5.根据权利要求1所述的阵列式热能动力装置，其特征在于：所述的外壳(1)的上部为与受热膨胀后的记忆合金片(3)接触的挡板壳(5)，外壳(1)的下部为装有冷却液(11)的溶液壳(12)。

6.根据权利要求1所述的阵列式热能动力装置，其特征在于：所述的记忆合金片(3)为记忆合金。

7.根据权利要求1所述的阵列式热能动力装置，其特征在于：所述的挡板壳(5)内壁设有若干棘齿(13)，位置与转轴(2)位置相对应。

8.根据权利要求6所述的阵列式热能动力装置，其特征在于：所述记忆合金片(3)弯折时的径向长度小于挡板壳(5)到转轴(2)之间的距离，记忆合金片(3)受热伸展后的径向长度大于挡板壳(5)到转轴(2)之间的距离；溶液壳(12)的深度大于记忆合金片(3)受热伸展后的径向长度。

9.根据权利要求1所述的阵列式热能动力装置，其特征在于：所述的挡板壳(5)上没有热源辐射的半边半径(R2)可以大于或等于挡板壳(5)上带有热源接口(51)的半边半径(R1)。

10.根据权利要求1所述的阵列式热能动力装置，其特征在于：所述的记忆合金片(3)为四片或四片以上，以转轴(2)的几何中心为圆心均匀分布在转轴(2)上。

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