RU2003834C1

RU2003834C1 - Heat engine

Info

Publication number: RU2003834C1
Authority: RU
Inventors: Михаил Иванович Енов; Николай Тихонович Белай
Original assignee: Акционерное общество "Новатор"
Priority date: 1991-05-28
Filing date: 1991-05-28
Publication date: 1993-11-30

Description

Изобретение относитс к преобразованию солнечной энергии в механическую за счет деформации твердых дугообразных рабочих элементов при про влении пам ти формы их и может быть использовано дл освоени тепловой энергии естественных, низкотемпературных источников и тепловых отходов.The invention relates to the conversion of solar energy into mechanical energy due to the deformation of solid arcuate working elements during the development of their shape memory and can be used to absorb the thermal energy of natural, low-temperature sources and thermal waste.

Известен тепловой двигатель, содержащий корпус с зонами нагрееа и охлаждени и установленный в нем на подшипниках ротор с размещенными на нем с возможностью радиального перемещени дугообразными рабочими элементами, обладающими свойствами пам ти формы, взаимодействующими посредством роликов с эксцентричным кулачком, закрепленным на корпусе 1.A heat engine is known comprising a housing with heating and cooling zones and a rotor mounted therein on bearings with radially movable arcuate working elements having shape memory properties interacting via rollers with an eccentric cam mounted on housing 1.

Однако известный тепловой двигатель имеет недостаточную надежность из-за наличи трени изгибаемых в тангенциальном направлении элементов с пам тью формы при перемещении толкателей элементов по радиальным направл ющим ротора.However, the known heat engine has insufficient reliability due to the friction of tangentially bent elements with shape memory when moving the pushers of the elements along the radial guides of the rotor.

Известен также тепловой двигатель, содержащий корпус, в подшипниках которого устанавливаетс ротор, выполненный в виде вала и закрепленной на нем ступицы с жесткими спицами, имеющими на наружных концах головки с отверсти ми, а на роторе установлены по меньшей мере три рабочих элемента, обращенных к кулачку своими выпуклыми поверхност ми и имеющих на концах по меньшей мере две петли,. которыми они посредством дополнительно установленных осей соединены с головками спиц, а в окнах рабочих элементов установлены ролики, взаимодействующие с кулачками 2.A heat engine is also known, comprising a housing, in the bearings of which a rotor is mounted, made in the form of a shaft and fixed on it with a hub with rigid spokes having holes on the outer ends of the head, and at least three working elements mounted on the rotor facing the cam their convex surfaces and having at least two loops at their ends. by means of which they are connected to the knitting heads by means of additionally installed axes, and rollers interacting with the cams 2 are installed in the windows of the working elements.

Однако известный тепловой двигатель имеет серьезные недостатки. В нем неэффективно используетс солнечна энерги , потому что рабочие элементы по длине первоначально принимают солнечную энергию из-за различного положени по высоте их концов вследствие движени последних друг за другом по одной конструкции, а рабочие элементы тер ют часть полученной энергии через внутренние поверхности, наход щиес все врем в тени.However, the known heat engine has serious disadvantages. It uses solar energy inefficiently, because the working elements initially receive solar energy along the length due to the different positions in the height of their ends due to the movement of the latter one after another in the same design, and the working elements lose some of the energy received through internal surfaces located all the time in the shade.

Целью изобретени вл етс повышение эффективности работы теплового двигател при использовании солнечной энергии.An object of the invention is to increase the efficiency of a heat engine using solar energy.

Указанна цель достигаетс тем, что ведомый и ведущий диски устанавливаютс под углом друг к другу с пересечением осей их валов у центра ведущего диска, между дисками размещены по меньшей мере четыре рабочих элемента, которые по кра м одним концом соединены с ведомым диском сThis goal is achieved by the fact that the driven and drive disks are installed at an angle to each other with the intersection of the axes of their shafts at the center of the drive disk, at least four working elements are placed between the disks, which are connected at one end to the driven disk with

помощью петель с ос ми, а другим - с ведущим диском посредством неразъемных шаровых элементов, причем на внутренние поверхности рабочих элементов нанесенusing loops with axes, and another with a drive disk by means of integral ball elements, moreover, on the inner surfaces of the working elements

теплоизолирующий материал.heat insulating material.

На фиг. 1 показан тепловой двигатель вид сбоку; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.In FIG. 1 shows a heat engine side view; figure 2 is a section aa in figure 1.

Тепловой двигатель содержит корпус, имеющий основание 1 и две боковины 2 и 3.The heat engine comprises a housing having a base 1 and two sidewalls 2 and 3.

0 8 боковине 2 на опорно-радиальном подшипнике 4 устанавливаетс вал 5 ведомого диска б, а в боковине 3 на опорно-радиальном подшипнике 7 установлен ведущий вал 8 ведущего диска 9, установленного под уг5 лом к ведомому диску б так, что оси их валов пересекаютс у центра ведущего диска 9. На ведущем валу 8 устанавливаетс шпонка 10 или выполн ютс шлицы дл съема мощности . Между ведомым б и ведущим 9 дисками0 8, the side shaft 2 on the thrust bearing 4 is mounted on the shaft 5 of the driven disk b, and in the side wall 3 on the thrust bearing 7 is mounted a drive shaft 8 of the drive disk 9, mounted at an angle 5 to the driven disk b so that the axes of their shafts intersect at the center of the drive disc 9. A key 10 is mounted on the drive shaft 8, or slots are provided for power removal. Between slave b and master 9 discs

0 размещены.по окружности по меньшей мере четыре рабочих элемента 11 (а, Ь, с, d), обладающих пам тью формы, которые по кра м одним концом соединены с ведомым диском 6 посредством петель 12, а другим 5 с ведущим диском 9 посредством неразъемных шаровых опорных элементов 13, причем петли 14 ведомого диска 6 соединены с петл ми 12 рабочих элементов 11 с помощью осей 15, а шаровые опорные элемен0 ты 13 встроены в опорные выступы 16, жестко закрепленные на ведущем диске 9. На ведомом 5 и ведущем 8 валах установлены распорные втулки 17. На внутренние поверхности рабочих элементов 11 нанесенAt least four working elements 11 (a, b, c, d) are arranged around the circumference, having shape memory, which are connected at one end to the driven disk 6 by means of loops 12 and the other 5 to the master disk 9 by integral ball bearings 13, and the loops 14 of the driven disk 6 are connected to the loops 12 of the working elements 11 with the help of the axes 15, and the ball bearings 13 are built into the bearing protrusions 16, rigidly mounted on the master disk 9. On the driven 5 and the leading 8 shafts 17 are installed on the shafts. On the inner surfaces work items 11 applied

5 теплоизолирующий материал 18 дл создани теплового эффекта. Ось Oi-Oi ведомого диска 6 пересекаетс с осью ведущего диска 9 под углом /.5, heat insulating material 18 to create a thermal effect. The axis Oi-Oi of the driven disk 6 intersects with the axis of the driving disk 9 at an angle /.

Тепловой двигатель работает следую0 щим образом. Ведомый 6 и ведущий 9 диски распираютс рабочими элементами 11 (а. Ь, с, d), обладающими пам тью формы, усили которых измен ютс от их нагрева солнечными лучами 19 и последующего охлажде5 ни при заходе в тень. Так, на фиг.2 показано, что верхний рабочий элемент 11а с наружной вогнутой стороны освещаетс солнечными лучами 19 и поэтому стремитс распр митьс и создает на опорном высту0 пе 16 силу Pi по величине больше-силы Рз, с которой действует наход щийс внизу в тени охлажденный элемент 11с, т.е. PI РЗ. Так как рабочие элементы 11а и 11с занимают среднее положение изменени рассто 5 ни между ведомым 6 и ведущим 9 дисками, то по действию создаваемых ими сил PI и Рз видно, в каком направлении будет вращатьс ведущий диск. В этом случае сила PI верхнего элемента 11а создает большую силу в направлении вращени , указанногоThe heat engine operates as follows. The driven 6 and master 9 disks are bursting with working elements 11 (a. B, c, d) having shape memory, the forces of which change from their heating by the sun's rays 19 and subsequent cooling 5 when entering the shade. Thus, in Fig. 2, it is shown that the upper working element 11a is illuminated by the sun's rays 19 from the outer concave side and therefore tends to straighten and creates a force Pi at the support 16 that is larger than the force Pz with which the lower shadow acts chilled element 11c, i.e. PI RE. Since the working elements 11a and 11c are in the middle position of changing the distance 5 between the slave 6 and the leading 9 disks, the action of the forces PI and Pz created by them shows in which direction the leading disk will rotate. In this case, the force PI of the upper element 11a creates a large force in the direction of rotation indicated

стрелкой С, ведущего вала 8, чем сила Рз нижнего элемента 11с, преп тствующа этому вращению, в результате этого на ведущем диске 9 будет создан крут щий момент в указанном направлении вращени ведущего вала 8. Это видно и на фиг.2, где показано, что рабочие элементы 11Ь и 11d, наход щиес соответственно в положении минимального и максимального рассто ний между дисками 6 и 9 в этом месте, создают равные по величине силы Ра и Р, но так как при повороте в направлении С элемент 11Ь выходит из тени и начинает распр мл тьс при освещении солнечными лучами 19, то от этого он нагреваетс и сила Ра возрастает, а элемент 11d заходит в тень и начинает сгибатьс при охлаждении, из-за этого сила Р4 уменьшаетс , вследствие чего от действи силы PZ получитс больший крут щий момент в направлении вращени С ведущего вала 8, чем противодействующий ему крут щий момент, образующийс от действи arrow C, of the drive shaft 8, than the force Pz of the lower element 11c, preventing this rotation, as a result of which the torque in the specified direction of rotation of the drive shaft 8 will be created on the drive disk 9. This is also seen in Fig. 2, where that the working elements 11b and 11d, located respectively in the position of the minimum and maximum distances between the disks 6 and 9 in this place, create equal forces Pa and P, but since when turning in the direction C, the element 11b leaves the shadow and begins spread under sunlight 19, it heats up and the force Ra increases, and the element 11d goes into shadow and begins to bend when cooled, because of this, the force P4 decreases, as a result of which PZ gives more torque in the direction of rotation C of the drive shaft 8 than the opposing torque generated by

силы Рц. В результате этого двигателем будет совершатьс работа.the strength of the RC. As a result, the engine will perform work.

Тепловой двигатель имеет хорошие технико-экономические показатели. Из-за того , что ведомый и ведущий диски располагаютс под углом и рабочие элзмен- ты прикрепл ютс к их-кра м, улучшаетс прием солнечного тепла, а при покрытии теплоизолирующим материалом внутренних поверхностей рабочих элементов исключаютс потери ими тепла через неосвещаемые солнцем поверхности, в результате этого повышаетс эффективность работы двигател . Тепловой двигатель дл The heat engine has good technical and economic indicators. Due to the fact that the driven and driving disks are angled and the working elements are attached to their edges, the reception of solar heat is improved, and when the internal surfaces of the working elements are coated with heat-insulating material, they lose heat through non-sunlit surfaces As a result, engine efficiency is improved. Heat engine for

работы может использовать тепло низкотемпературных естественных источников тепла и тепловых отходов.works can use the heat of low-temperature natural heat sources and heat waste.

(56) 1. За вка ФРГ № 2723332. кл. F 03 G 7/06, опублик. 1978.(56) 1. Application of the Federal Republic of Germany No. 2723332. cl. F 03 G 7/06, published. 1978.

2. Авторское свидетельство СССР № 1610064, кл. F 03 G 7/06, опублик. 1991.2. USSR Copyright Certificate No. 1610064, cl. F 03 G 7/06, published. 1991.

Claims

The claims

A HEAT ENGINE, comprising a housing in which a driven and driving discs are installed, arcuate working elements having thermomechanical shape memory, heating and cooling means, characterized in that, in order to increase work efficiency, the driven and driving discs are mounted at an angle to each other to a friend with the intersection of their axes

shafts at the center of the drive disk, between which at least four working elements are placed, which are connected at their edges at one end to the driven disk by means of loops with axles, and

others with a drive disk by means of one-piece spherical support elements, moreover, insulating material is applied on the inner surfaces of the working elements.

& 75

(pt / S.1