SU1057706A1 - Тепловой двигатель - Google Patents

Abstract

i: ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий рабочие элементы из материала с термомеханической пам тью, прижатые к гор чим и холодным дуговым контактам теплообменников и соединенные с валом отбора мощности, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  удельной мощности КПД путем интенсификации процесса теплообмена , рабочие элементы выполнены в виде тепловых труб, заполненных капилл рным материалом, пропитанным жидким теплоносителем, установленных вдоль образующих двух цилиндров, расположенных один относительно другого под тупым углом с возможностью вращени  вокруг своих осей, а термомеханическа  пам ть рабочих элементов выражена в их максимальном изгибе при расположении на внутренней стороне тупого угла между образующими цилиндров и в минимальном их изгибе при расположении на внешней стороне этого угла. 2. Двигатель по п. 1, отличающийс  тем, что гор чий и холодный контакты соединены соответственно с гор чим и холодным теплообменниками дополнительно установленными тепловыми трубами.

Description

Изобретение относитс  к машиностроению , а именно к тепловым двигател м, в которых дл  получени  механической энергии используютс  тепловые деформации рабочих элементов из бинарных сплавов с термомеханической пам тью формы, например из сплава титан-Никель. Известен тепловой двигатель, содержащий рабочие элементы из материала с термомеханической пам тью, соединенные с валом отбора мощности, и теплообменник I. IQ Недостатками данного двигател   вл ютс  переменное направление вращени  вала отбора мощности и низка  удельна  мощность , обусловленна  отсутствием развитых поверхностей теплообмена и Низкой величиной теплового потока, передаваемого теп- 15 лоносител ми рабочему элементу в услови х , когда агрегатное состо ние теплоносител  не измен етс . Наиболее близким по достигаемому результату к предлагаемому  вл етс  тепловой двигатель, содержащий рабочие элементы из материала с термомеханической пам тью, прижатые к гор чим и холодным дуговым контактам теплообменников и соединенные с валом отбора мощности. В ука- 25 зайном двигателе обеспечено однонаправленное вращение вала отбора мощности за счет взаимодействи  рабочих элементов с неподвижным кулачком 2. Однако удельна  мощность известного двигател  низка по тем же причинам, что зо и у первого двигател . Цель изобретени  - повыщение удельной мощности и КПД. Указанна  цель достигаетс  тем, что в тепловом двигателе, содержащем рабочие элементы из материала с термомеханичес- 35 кой пам тью, прижатые к гор чим и холодным дуговым контактам теплообменников и соединенные с валом отбора мощности, рабочие элементы выполнены в виде тепловых труб, заполненных капилл рным материалом , пропитанным жидким теплоносителем , установленных вдоль образующих двух цилиндров, расположенных один относительно другого под тупым углом с возможностью вращени  вокруг своих осей, а термомеханическа  пам ть рабо-45 чих элементов выражена в их максимальном изгибе при расположении На вНутренней стороне тупого угла между образующими цилиндров и в минимальном их изгибе при расположении на внешней стороне этого угла.50

Кроме того, гор чий и холодный контакты соединены соответственно с гор чим и холодным теплообменниками дополнительно установленными тепловыми трубами.

При таком выполнении двигател  обеспечиваетс  однонаправленное вращение цилиндров за счет изгиба и выпр млени  рабочих элементов при их нагреве и охлажде2Q

Рабочие элементы 1 вращаютс  вместе с цилиндрами 3 и 4, скольз  своими торцами по дуговым контактам 6 и 7. Максимальный изгиб рабочих элементов 1 достигаетс  при их расположении На внутренней стороне тупого угла между образующими цилиндров 3 и 4, т. е. при верхнем положении рабочих элементов (фиг. 1 нии, а выполнение последних в виде тепловых труб и установка дополнительных тепловых труб позвол ет резко интенсифицировать процесс теплообмена и за счет этого повысить удельную мощность двигател . На фиг. 1. изображен предлагаемый двигатель , продольный разрез; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1 на дуговые контакты, по которьш скольз т торцы рабочих элементов; .на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1 с видом на рабочие элементы в разных фазах х тепловых деформаций. Двигатель содержит рабочие элементы 1 выполненные в виде тепловых труб из материала с термомеханической пам тью, например из сплава титана и никел  (54-56% никел , остальное титан), заполненных капилл рным материалом 2, пропитанным жидким теплоносителем. Рабочие элементы 1 установлены в пррдольных пазах на стенках цилиндров 3 и 4, KOTOpbie, в свою очередь, установлены в подщипниках 5, оси которьгх образуют тупой угол. Рабочие элементы 1 прижаты своими торцами к гор чим и холодным дуговым контактам 6 и 7 теплообменников, а противоположными концами соединены через цилиндр 3 с валом 8 отбора мощности, Дл  уменьшени  тепловых потерь рабочие элементы 1 снаружи могут быть покрыты гибким теплоизолирующим материалом, Термомеханическа  пам ть рабочих элементов 1 выражена в их максимальном изгибе при расположении На .внутренней стороне тупого угла между образующими цилиндров (верхнее положение рабочих элементов на фиг. 1 и 3) ив минимальном их изгибе при расположении на внещней стороне этого угла (нижнее положение рабочих элементов на фиг. 1 и 3). Дуговые контакты 6 и 7 представл ют собой концы дополнительно установленных тепловых труб 9 и 10, которьши эти контакты соединены соответственно с гор чим и холодным теплообменниками 11 и 12. Тепловой двигатель работает следую образом, В результате взаимодействи  с гор чим дуговым контактом 6 рабочих элементов 1 про вл етс  эффект термомеханической пам ти последних и они изгибаютс , привод  во вращение цилиндрь 3 и 4 в направлении, указанном на чертеже стрелкой.

и 3). При дальнейшем вращении рабочие элементы 1 начинают взаимодействовать с холодным угловым контактом 7 и, охлажда сь в результате про влени  эффекта термомеханичтеской пам ти, выпр мл ютс , развива  на цилиндрах 3 и 4 окружное усилие в направлении их вращени . Минимальный угол изгиба рабочих элементов 1 достигаетс  при их расположении на внещней стороне тупого угла между образующими цилиндров 3 и 4, т. е. при нижнем положении рабочих элементов (фиг. 1 и 3). Далее цикл работы двигател  повтор етс . В результате деформации в разных направлени х одновременно двух групп рабочих элементов 1 создаетс  стабильный по величине крут щий момент на валу двигател .

Введение тепловых труб в конструкцию предлагаемого двигател  позвол ет передавать к его рабочим элементам сконцентрированный поток тепловой энергии от теплообменников с больщой поверхностью, что обеспечивает компактность двигател  и увеличение его удельной мощности и КПД. Кроме того, предлагаемый двигатель обеспечивает однонаправленное вращение вала отбора мощности и может работать от любых источников тепла, в том числе с использованием небольшой естественной разницы температур или промышленных тепловых отходов.

г

цфигЗ

Claims (2)

1. Г ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий рабочие элементы из материала с термомеханической памятью, прижатые к горячим и холодным дуговым контактам теплообменников и соединенные с валом отбора мощности, отличающийся тем, что, с целью повышения удельной мощности КПД путем интенсификации процесса теп лообмена, рабочие элементы выполнены в виде тепловых труб, заполненных капиллярным материалом, пропитанным жидким теплоносителем, установленных вдоль образующих двух цилиндров, расположенных один относительно другого под тупым углом с возможностью вращения вокруг своих осей, а термомеханическая память рабочих элементов выражена в их максимальном изгибе при расположении на внутренней стороне тупого угла между образующими цилиндров и в минимальном их изгибе при расположении на внешней стороне этого угла.
2. 2. Двигатель по π. 1, отличающийся тем, что горячий и холодный контакты соединены соответственно с горячим и холодным теплообменниками дополнительно установленными тепловыми трубами.

   фие. /